Проектирование цилиндрического редуктора

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский  государственный аэрокосмический  университет

имени академика  С.П. Королева

(национальный  исследовательский университет)» 

Инженерно-технологический  факультет 

Кафедра основ конструирования машин 
 
 
 
 
 

Расчетно-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине «Детали машин»

Проектирование двухступенчатого редуктора общего машиностроения 

Задание № ОКМ.001.003.000 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: =) 

студент группы  =) 

Руководитель  проекта: =) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Самара 2011

 

Задание № 1. Вариант № 3

Спроектировать  цилиндрический редуктор

    Исходные  данные принимают согласно номеру задания  из сборника заданий кафедры ОКМ [1]. Кинематическая схема показана на рисунке 1.

Рассчитать  и спроектировать привод с двухступенчатым  зубчатым

редуктором 

 

Рисунок 1 - Кинематическая схема редуктора 

Привод работает спокойно без толчков и вибраций.

Исходные данные:

n_вых = 150 мин^-1 - частота вращения выходного вала редуктора;

P_вых = 2,5 кВт - мощность на выходном валу передачи;

t_h,ч = 30000ч

 

РЕФЕРАТ 

     Курсовой  проект.

     Пояснительная записка:   с., рисунка,   таблицы,   источников.

     Графическая документация: 
 
 

     Редуктор, подшипник, гайка, болт, вал, корпус,

зубчатое  колесо. 
 

      Разработана конструкция цилиндрического редуктора с прямыми зубьями для передачи и усиления крутящего момента с вала двигателя к рабочей машине. Выполнен кинематический и энергетический расчёт редуктора. Произведён подбор чисел зубьев зубчатых колёс, определены основные габариты передач, произведена проверка редуктора на контактную и изгибную прочность. Произведена оценка диаметров валов, рассчитаны силы в зацеплениях. Подобраны и рассчитаны на долговечность подшипники. 

 

содержание

введение                5

1 Кинематический и энергетический расчет редуктора   6

1.1 Исходные данные              6

1.2 Выбор электродвигателя             6

1.3 Разбиение общего передаточного отношения          6

1.4 Определение частот вращения валов редуктора         7

1.5 Определение мощностей  на входном валу редуктора        7

1.6 Определение крутящих  моментов на всех валах редуктора        7

2 РАСЧЕТ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА         8

2.1 Выбор материала зубчатых колёс и обоснование термической обработки                8

2.2 Определение допускаемых контактных напряжений         8

2.3 Определение  допускаемых напряжений изгиба         9

3 РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПРЯМОЗУБОЙ ПЕРЕДАЧИ, СТУПЕНЬ ПЕРВАЯ              12

3.1 Определение основных параметров передачи из условия прочности                  12

3.2 Определение модуля и числа зубьев          12

3.3 Проверочный расчет передачи на контактную прочность       13

3.4 Проверочный  расчет передачи на усталость  по изгибу       14

3.5 Определение  геометрических размеров передачи  внешнего зацепления                 14

4 РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПРЯМОЗУБОЙ ПЕРЕДАЧИ, СТУПЕНЬ ВТОРАЯ               16

4.1 Определение основных параметров передачи из условия прочности                  16

4.2 Определение модуля и числа зубьев          16

4.3 Проверочный расчет передачи на контактную прочность       17

4.4 Проверочный расчет передачи на усталость по изгибу       18

4.5 Определение геометрических размеров передачи внешнего зацепления                 18

5 РАСЧЕТ  ВАЛОВ              19

6 РАСЧЕТ  ПОДШИПНИКОВ            20

 

    ВВЕДЕНИЕ.

    Технический уровень всех отраслей народного  хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация  производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

    В данном курсовом проекте осуществлен  расчёт и проектирование привода  общего назначения, состоящего из двигателя, ременной передачи и редуктора.

    Ременную  передачу широко применяют для передачи движения между удаленными друг от друга валами. Она осуществляется посредством шкивов, закрепленных на валах, и надетых на эти шкивы  одного плоского либо одного или нескольких клиновых ремней.

    Преимуществами являются возможность осуществлять передачу на значительные расстояния, эластичность привода, смягчающая колебания и нагрузки и предохраняющая от значительных перегрузок (за счет проскальзывания), плавность хода и бесшумность работы.

    К недостаткам относятся меньшая компактность, непостоянство передаточного отношения (из-за скольжения ремня на шкивах), большое давление на валы и подшипники, немного меньший коэффициент полезного действия.

    Редуктором  называют механизм, состоящий  из зубчатых или червячных передач, выполненный  в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя  к   валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

    Редуктор  состоит  из корпуса (литого чугунного  или сварного стального), в котором  помещают элементы передачи - зубчатого  колеса, валы, подшипники и т.д. В  отдельных случаях в корпусе  редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора  может быть помещен шестеренный  масляный насос) или  устройства  для  охлаждения (например, змеевик  с охлаждением водой в корпусе  червячного редуктора).

       Редукторы классифицируют  по  следующим  основным признакам: 

    а) по типу передачи (зубчатые, червячные  или зубчато-червячные);

    б) по числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.);

    в) по типу зубчатых колес (цилиндрические, конические,

        коническо–цилиндрические  и   т.д.);

    г) по относительному расположению валов  редуктора в пространстве

       (горизонтальные, вертикальные);

    д) по особенностям кинематической схемы ( развернутая, соосная,

        с раздвоенной ступенью и т.д.)

 

    1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕДУКТОРА  

    1.1 Исходные данные:

    Исходными данными для кинематического  и энергетического расчетов является кинематическая схема, а также мощность на выходе и частота вращения выходного вала  

    1.2 Выбор электродвигателя:

    Для приводов общемашиностроительного  назначения используются серийные асинхронные  электродвигатели, которые подбираются  по мощности и требуемой частоте вращения.

    Требуемая мощность двигателя определяется по формуле: 
 
 

    Коэффициент полезного действия привода определяется по формуле: 

    , 

где — КПД зубчатой цилиндрической передачи,

     

    Требуемая частота вращения электродвигателя определяется по формуле:  

      об/мин. 

    По вычисленным значениям и , выбираем двигатель: 4A112МB8У3. При этом выполняются условия:

      и  

    1.3 Разбиение общего передаточного отношения.

    Общее передаточное отношение привода  определяется по формуле: 
 
 

    Передаточное  отношение двухступенчатого редуктора  можно представить в виде: 

     , 

где: - передаточное отношение быстроходной ступени;

      — передаточное отношение тихоходной ступени. 

    1.4 Определение частот вращения валов редуктора.

    Для выполнения расчета целесообразно  все валы редуктора пронумеровать  римскими цифрами от входного до выходного.

    Тогда частота вращения вала I будет равна:  

      — при отсутствии ременной передачи; 

    Частоты вращения следующих валов будут  равны: 

    . 

    . 

    Следует сделать проверку: . Действительно150 = 150. 

    1.5 Определение мощностей на входном валу редуктора.

    В соответствии с ранее принятыми  обозначениями мощность на валу I будет  равна: 

    . 

    1.6 Определение крутящих моментов на всех валах редуктора.

    Момент  крутящий на валу I редуктора определяется по формуле:  

    . 

    Моменты крутящие на следующих валах определяются по формулам: 

    . 

    . 

 

    2 РАСЧЕТ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА. 

    2.1 Выбор материала зубчатых колёс и обоснование термической обработки

    Так как передача относится к общему машиностроению и не требует обеспечения особо высокой надежности, то для всех зубчатых колёс выбираем легированную сталь 40ХН с термической обработкой объемной закалкой, заготовка – штамповка. Механические свойства приведены в таблице 1.

                           Таблица 1 – Механические свойства стали

<