Расчет и построение цилиндрического косозубого редуктора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное Государственное Бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва» (Национальный исследовательский университет)

Курсовая работа по деталям машин

на тему: «Расчет и построение цилиндрического косозубого редуктора»

Выполнил: Постникова А.А.

Проверил : Альдебенева Н.А.

2013



1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Определим требуемую мощность электродвигателя:

1)

- требуемая мощность электродвигателя

- мощность ведомого вала

- КПД привода

2)

- потеря мощности в цилиндрической зубчатой передаче

- потеря мощности в подшипниках на обе опоры

= 0,98

= 0,99

Подставим известные числовые значения в формулы 1 и 2.

=0,98*(0,92)²=0,96

-==4,48кВт

Определим ориентировочное значение частоты вращения двигателя, для этого принимаем приближенное значение передаточного числа редуктора:



3)

==277,1 об/мин

4)

=4*277,1=1108,4 об/мин

Выбрали двигатель АОП2=51.6

= 955 об/мин

= 5.5

Уточним передаточное число редуктора:

5)

Я_р ==3,45

Определим угловые скорости ведущего вала:

щ₁=; 6)

щ₁=150,72 с^-1

ведомого вала:

щ₂=; 7)

щ₂=28,97с^-1

Определяем вращающие моменты на валах.

На ведущем валу:

М₁=; 8)

М₁=55,02*10³ Н*мм

На ведомом валу:

М₂=; 9)

М₂=189,819*10³ Н*мм.

Сведем полученные данные в таблицу 1

Вал ведущий	щ 1=99,96	n1=955	M1=55*103
Вал ведомый	щ 2=28,97	n2= 410	M2=189,819*103

2. Расчет косозубой поверхности на контактную прочность

Подберем материал для шестерни:

Сталь 45, термообработка Улучшение.

у=780 Н/мм²; у_т=440 Н/мм²; НВ 230

Подберем материал для зубчатого колеса:

Сталь 45, термообработка Нормализация.

у =570 Н/мм²; у_т =290 Н/мм²; НВ 190

Определим допускаемое контактное напряжение:

у _H= 10)

К_HL - коэффициент долговечности;

К_HL=1;

[n]_H - коэффициент безопасности;

[n]_H=1,2;

у _H1=441,7 Н/мм²

у _Н2=375 Н/мм² 11)

Определим межосевое расстояние редуктора

a_щ= ==134,87 12)

ш_ba=0,3; K_H=1,1

a_щ=134,87мм

По СТ СЭВ 229-75 a_щ=140 мм

Выберем модуль нормального зацепления

m_n=0,01a_щ=1,4 13)

m_n=0,02a_щ=2,8 14)

По СТ СЭВ 310-76 m_n=2 мм

Определим суммарное число зубьев

z_У= = =137 15)

z_У=137шт;

z₁= z₁=31шт; 16)

z₂=z_У-z₁ z₂=106шт; 17)

Определим делительный диаметр шестерни

d₁==63,27мм; 18)



Определим делительный диаметр колеса

d₂₌ =216,33мм; 19)

Определим диаметр окружности вершин зубьев шестерни

d_a1=d₁+2m_n=865,32мм; 20)

Определим диаметр окружности вершин зубьев колеса

d_a2=d₂+2m_n=228мм; 21)

Определим диаметр впадин шестерни

редуктор мощность вал подшипник

d_f1=d₁-2,5m_n=211,33мм; 22)

Определим диаметр впадин колеса

d_f2=d₂-2,5m_n=211,33мм; 23)

Определим ширину зубчатого колеса

b₂=ш_baa_щ=42 мм 24)

b₁=b₂+5=47 мм 25)

Определим окружную скорость колес и степень точности передачи

v==3,16м/с 26)



Степень точности передачи 8.

Определим силы действующие в зацеплении

F== 1,74кН; 27)

F_r=F = =3,16 H 28)

F_r=3,16Н;

F_a=F=0.30H

Проведем проверочный расчет косозубых передач

у _H= 29)

у _H=370 H/мм²;

100%=0.7% 30)

Недогруз 0,7%, что в пределе нормы.

3. Приблизительный расчет валов

Выполняется, как условный в целях ориентировочного определения посадочных диаметров. При этом обычно определяют диаметр выходного конца вала, а затем по конструктивным соображениям назначают другие посадочные диаметры валов.

Проведем расчет для ведущего вала.

Определим диаметр хвостовика ведущего вала

d_хв1= =22.38 31)

[ф]_k- допускаемое напряжение на кручение, для ведущего вала [ф]_k=25, для ведомого вала [ф]_k=20.

d_хв1=22.38мм по ГОСТ 6636-69 d_хв1=24мм

Определим диаметр вала под уплотнение

d_уп1=d_хв1+(2…4мм)=28 мм 32)

Определим диаметр вала под подшипник

d_п1=d_уп1+(3…7мм)=35 мм 33)

Определим диаметр вала по шестерню

d_в1=d_п1+(4…5мм)=38 мм 34)

Если d_a1>2d_п1, шестерня насадная

d_a1<2d_п1, вал-шестерня

253.08> 35 - шестерня насадная

Определим буртик d_б1=d_в1+(8…10мм)=46 мм 35)

Проведем расчет для ведомого вала

Определим диаметр хвостовика ведомого вала

d_хв2==36.4 мм 36)



По ГОСТ 6636-69 d_хв2=38

Определим диаметр вала под уплотнение

d_уп2=d_хв2+(2…4мм)=42мм 37)

Определим диаметр вала под подшипник

d_п2=d_уп2+(3…7мм)=45 мм 38)

Определим диаметр вала по шестерню

d_в2=d_п2+(4…5мм)=48мм 39)

Определим буртик

d_б2=d_в2+(8…10мм)=56 мм

4. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Определим толщину стенки корпуса

д=0,025a_щ+1= 4,5 мм 41)

д= 8 мм

Определим толщину стенки крышки редуктора

д₁=0,02а_щ=2,8 мм 42)

д₁= 8 мм

Определим толщину верхнего пояса корпуса

b=1,5д=12 мм 43)

Определим толщину нижнего пояса корпуса

b₁=1,5д₁=12 мм 44)

Определим толщину пояса корпуса

р=2,35д=18,8 мм 45)

Определим толщину ребер основания корпуса

m=(0,85ч1)д=8мм 46)

Определим толщину ребер крышки

m₁=(0,85ч1)д₁=8 мм 47)

Определим диаметр фундаментных болтов

d_1.1=0,03a_щ=16,2 48)

d_1.2=0,036a_щ=17,04 49)

d₁=M20 мм

Определим диаметр болтов у подшипников

d_2.1=0,7d₁=14 50)

d_2.2=0,75d₁=15 51)

d₂=M16 мм

Определим диаметр болтов соединяющие основания корпуса с крышкой

d_3.1=0,5d₁=10 52)

d_3.2=0,6d₁=12 53)

d₃=M10 мм

Определим диаметр ступицы колеса

dст=1,6dв2=80.64 мм 54)

Определим длину ступицы колеса

Lст=1,3dв2=65.52 мм 55)

Определим толщину обода колеса

д0=4mn=8 мм 56)

Определим толщину диска

С=0,3b2=15.12мм 57)

5. Эскизный первый этап компоновки редуктора

Компоновку обычно проводят в два этапа. Первый этап служит для приближенного определения положения зубчатых колес и звездочки относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников.

Компоновочный чертеж выполняем в одной проекции - разрез по осям валом при снятой крышке редуктора; желательный масштаб 1:1, чертить тонкими линиями.

Примерно по середине листа параллельно его длинной стороне проводим горизонтальную осевую линию; затем две вертикальные линии - оси валов на расстоянии, а_щ=140 мм.

Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом; длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника.

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

а) принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса А₁=1,2д=при наличии ступицы зазор берется от торца ступицы;

б) принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса А= д =8 мм;

в) принимаем расстояние между наружным диаметром и внутренней стенкой корпуса А= д =8 мм; если диаметр окружности вершин зубьев шестерен окажется больше наружного диаметра подшипника , то расстояние А надо брать от этого диаметра.

Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипниковые легкой серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников d_п1=35 мм и d_п2=45мм.

По таблице П8 имеем

Условное обозначение подшипника	d	D	B	Грузоподъемность(Кн)
	Размеры в мм	C	Co
Ведущий вал	206	30	62	16	15	10.0
Ведомый вал	110	50	90	20	27	19.7

Решаем вопрос о смазке подшипников. Принимаем для подшипников пластичную смазку. Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичной смазки маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяет размер y=8ч12 мм.

Замером находим расстояния на ведущем валу l₁=48 мм и на ведомом валу l₂=50 мм.

Принимаем окончательно l₁=l₂=50 мм.

6. Второй этап эскизной компоновки редуктора

Второй этап эскизной компоновки имеет цель конструктивно оформить зубчатые колеса, валы , корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.

Примерный порядок выполнения следующий.

Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам найденным ранее. Шестерню выполняем за одно с валом.

Конструируем узел ведущего вала:

а) Наносим осевые линии ,удаленные от середины редуктора на расстоянии 43мм.Используя эти осевые линии, вычерчиваем в разрезе подшипники качения (можно вычертить одну половину подшипника, а для второй нанести габариты.);

б) Между торцами подшипников и внутренней поверхностью стенки корпуса вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Их торцы должны выступать внутрь корпуса на 1-2 мм от внутренней стенки. Тогда эти кольца будут выполнять одновременно роль маслоотбрасывающих колец. Для уменьшения числа ступеней вала кольца устанавливают на тот же диаметр, что и подшипники (25;35 мм) . Фиксация их в осевом направлении осуществляется заплечиками вала и торцами внутренних колец подшипников;

в)Вычерчиваем крышки подшипников с уплотнительными прокладками (толщиной 1 мм) и болтами. Болт условно заводится в плоскость чертежа , о чем говорит вырыв на плоскости разъема ;

г) Переход вала Ш 20 мм к присоединительному кольцу Ш30 мм,выполняется на расстоянии 10-15 мм от торца крышки подшипника так,что бы ступицы муфты не задевала за головки болтов крышки подшипников.

Длина присоединительного кольца вала определяется длиной ступицы муфты.

Аналогично конструируем узел ведомого вала:

а) Для фиксации зубчатого колеса в осевом направлении утолщение вала с одной стороны и установку распорной втулки с другой; Место перехода вала от Ш 35 мм до Ш25 мм смещены на 2-3 мм внутрь распорной втулки ,с тем что бы гарантировать прижатие мазеудерживающего кольца к торцу втулки ;

б) Отложив от середин редуктора расстояние 44 мм , проводим осевые линии и вычерчиваем подшипники ;

в) Вычерчиваем мазеудерживающие кольца, крышки подшипников с прокладками и болтами;

На ведущем и ведомом валах принимаем шпонки призматические со скругленными торцами по СТ СЭВ 189-75.Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5-10 мм меньше длин ступицы.

7. Подбор муфт

Для соединения вала двигателя с ведущим валом редуктора ,ведомого вала с валом рабочей машины применяют муфты упругиевтулочно-пальцевые.

Муфты выбираем по диаметру хвостовика и по величине расчетного момента.

L_xв1 = 60 мм - длина хвостовика ведущего вала.

L_хв2 = 80 мм- длина хвостовика ведомого вала.



8. Подбор подшипников

Подбор подшипников в редукторах производят для обеих опор вала, при этом принимают подшипники одного типа размера. В этом случае подбор производят по более нагруженной опоре.

Схема усилий

Проведем проверку долговечности подшипников ведущего вала

Ведущий вал. Из предыдущих расчетов имеем: F=1740Н, F_r=640и F_a=300 Н; из первого этапа компоновки l₁=50мм.

Реакции опор:

в плоскости xz

R_x1=R_x2=; 58)

R_x1=R_x2=870Н;

в плоскости yz:

R_y1=; 59)

R_y1=415Н 60)

R_y2=; 61)

R_y2=225; 62)

Проверка: R_y1+R_y2-F_r=0

415+225-640=0 63)

Суммарные реакции:

F_r1=R₁=; 64)

F_r1=R₁=963,91;

F_r2=R₂=;

Размещено на Allbest.ru

...