Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАДАНИЕ

конический цилиндрический редуктор

Сборочный чертёж узла.

Узел - коническо-цилиндрический двухступенчатый редуктор с пересекающимися и параллельными осями валов.

Годовая программа выпуска - 5000 штук в год.

1. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ УЗЛА

Рассматриваемый узел представляет собой - коническо-цилиндрический редуктор с пересекающимися осями валов конической передачи и параллельными осями валов цилиндрической передачи. Редуктор предназначен для передачи крутящего момента и изменения частоты вращения, от энергетической машины к барабану ленточного конвейера.

Для этого должны обеспечиваться следующие параметры:

1. Входной вал редуктора:

1.1. Мощность: кВт;

1.2. Вращающий момент: Н · м;

1.3. Частота вращения: мин -1;

1.4. Окружная скорость: .

2. Коэффициент полезного действия редуктора:

2.1. КПД зубчатой цилиндрической передачи: ;

2.2. КПД зубчатой конической передачи: ;

Общий КПД редуктора:

3. Выходной вал редуктора:

3.1. Мощность: кВт;

3.2. Вращающий момент: Н · м;

3.3. Частота вращения: мин -1;

3.4. Окружная скорость: .

4. Степень точности зубчатых передач:

4.1. Коническая передача - 8-В ГОСТ 1758-81.

4.2. Цилиндрическая передача - 8-В ГОСТ 1643-81.

5. Параметры точности зубчатых передач:

5.1. Конической передачи по ГОСТ 1758-81, при среднем конусном расстоянии , угол делительного конуса шестерни , средний нормальный модуль от 1 до 3,5:

5.1.1 Перпендикулярность осей делительных конусов.

Предельное отклонение межосевого угла передачи:

5.1.2 Величина допустимого не совпадения вершины делительного конуса шестерни и оси конического колеса.

Предельное осевое смещение зубчатого венца шестерни: ;

5.1.3 Величина допустимого не совпадения вершины делительного конуса колеса и оси конической шестерни.

Предельное осевое смещение зубчатого венца колеса: ;

5.2. Цилиндрической передачи по ГОСТ 1643-81:

5.2.1 Точность расстояния между осями делительных окружностей.

При межосевом расстоянии делительных окружностей мм.

Предельные отклонения межосевого расстояния передачи:

5.2.2 Параллельность осей делительных окружностей.

Допуск на параллельность осей на ширине колеса :

5.2.3 Перекос осей делительных окружностей.

Допуск на перекос осей на ширине колеса :

5.2.4 Боковой зазор в зубчатом зацеплении.

Гарантированный боковой зазор:

6. Условия эксплуатации.

Редуктор предназначен, для работы большую часть времени с нагрузками, близким к номинальным, т.е. тяжелый режим работы характерный для горных машин. Узел расположен в запыленном помещении, режим работы двухсменный.

7. Диапазон температур:

8. Ресурс работы:

9. Для удобства регулирования подшипников, предусмотреть закладные крышки с регулирующими винтами и люком в крышке редуктора для осмотра состояния зубчатых зацеплений.

10. С точки зрения современных требований технической эстетики, корпус редуктора очертить плоскими поверхностями, все выступающие элементы (бобышки подшипниковых гнёзд, рёбра жёсткости) рекомендуется устранить с наружных поверхностей и ввести внутрь корпуса, лапы под болты крепления в основании, не должны выступать за габариты корпуса, проушины для транспортирования редуктора отлить заодно с корпусом. При такой конструкции корпус характеризуют большая жёсткость и лучшие виброакустические свойства, повышенная прочность в местах расположения болтов крепления, уменьшение коробления при старении, возможность размещения большего объёма масла и упрощение наружной очистки.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ. СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ В КОРПУСЕ

С помощью исполнительных поверхностей, машина или механизмы выполняют своё служебное назначение.

Исполнительными поверхностями, в рассматриваемом узле, являются:

1. Конусная поверхность конца входного вала со шпоночным пазом, на который посредством сил трения, а так же через поверхности шпоночного паза, передаётся вращающий момент, через упругую муфту, от энергетической машины.

2. Эвольвентные поверхности зубьев конической шестерни, передающие вращающий момент от входного вала на коническое колесо, на промежуточном валу, редуктора.

3. Эвольвентные поверхности зубьев конического колеса, на которые передаётся вращающий момент от конической шестерни, на входном валу.

4. Эвольвентная поверхность зубьев косозубой шестерни, передающая вращающий момент от промежуточного вала на колесо, на выходном валу редуктора.

5. Эвольвентная поверхность зубьев косозубого колеса, на выходном валу, на которые передаётся вращающий момент от шестерни, на промежуточном валу.

6. Конусная поверхность конца выходного вала со шпоночным пазом, с которого посредством сил трения, а так же через поверхности шпоночного паза передаётся вращающий момент, на ступицу звёздочки цепной передачи.

Основные базы - поверхности, при помощи которых определяется положение детали в изделии.

Вспомогательные базы - поверхности при помощи которых определяется положение деталей, присоединяемых к данной детали.

Комплекты основных и вспомогательных баз узла (рис. 1), для деталей: зубчатого колеса, выходного вала, крышки подшипника качения.

Полное наименование конструкторских баз приведено в таблице № 1.

Таблица № 1.

№ поверхности	Наименование конструкторской базы.
1	Основная конструкторская, двойная направляющая, явная.
2	Основная конструкторская, опорная, явная.
3	Вспомогательная конструкторская, двойная направляющая, явная.
4	Вспомогательная конструкторская, опорная, явная.
5	Основная конструкторская, двойная опорная, явная.
6	Основная конструкторская, опорная, явная.
7	Вспомогательная конструкторская, двойная опорная, явная
8	Вспомогательная конструкторская, опорная, явная.
9	Основная конструкторская, двойная опорная, явная.
10	Основная конструкторская, опорная, явная.
11	Вспомогательная конструкторская, двойная опорная, явная
12	Вспомогательная конструкторская, опорная явная.

Также основные и вспомогательные базы указаны для конического подшипника качения, который в свою очередь является готовой сборочной единицей, параметры которой установлены ГОСТ-ом. Числами обозначены номера поверхностей являющихся конструкторскими базами.

Схемы базирования деталей в корпусе. [1, прил. 1, стр. 74-78].

а) Расположение опорных точек выходного вала.



Рис. 2.

б) Расположение опорных точек зубчатого колеса.

Рис. 3.

в) Расположение опорных точек крышки конического подшипника.

Рис. 4.

г) Расположение опорных точек основания корпуса редуктора.



Рис. 5.

3. АНАЛИЗ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ. СХЕМА СБОРКИ УЗЛА

Рассматриваемый узел состоит из деталей, комплектов и подузлов [4, стр. 33].

Сборочные единицы.

1. Комплекты:

1.1. Крышка с резиновой армированной манжетой.

1.2. Подшипник конический роликовый;

1.3. Крышка, регулировочный винт, стопор, крепёжные винты;

1.4. Маслоуказатель;

1.5. Крышка смотрового люка, отдушина, прокладка, шайба, гайка.

2. Подузлы:

2.1. Выходной вал, цилиндрическое колесо, кольцо, подшипники, крышка с манжетой;

2.2. Промежуточный вал-шестерня, коническое колесо, кольцо, подшипники;

2.3. Входной вал-шестерня, подшипники, стакан, стопорная шайба, гайка;

Схема сборки узла выполнена в соответствии с рекомендациями [2, стр. 49] и наглядной схемой [2, прил. 1]. Схема сборки приведена в приложении 1, которое находится в конце этой контрольной работы.

4. СХЕМЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

Основные показатели точности узла.

1. Требования к точности цилиндрических зубчатых передач установлены ГОСТ 1643-81. Для обеспечения нормальной работы цилиндрической зубчатой передачи, необходимо рассчитать две размерные цепи:

1.1. Размерная цепь (рис. 6), определяет параллельность осей вращения колёс. По ГОСТ 1643-81 [8, табл. 11, стр. 19]:, допуск на отклонение от параллельности осей устанавливается в зависимости от модуля, степени точности передачи и ширины колёс. Для передачи 8-й степени точности, для модулей 1 - 40 и ширины колес , допуск на отклонение параллельности осей:

Следовательно, исходное звено:

1.2. Размерная цепь А (рис.6), определяет точность расстояния между осями делительных окружностей колёс. По ГОСТ 1643-81 [8, табл. 13, стр. 22]:, для сопряжения В и номинального размера межцентрового расстояния равного 125 мм, допускаемые предельные отклонения межосевого расстояния передачи: .

Следовательно, исходное звено:

Эти цепи являются связанными, так как имеют общие звенья. Расчет необходимо начинать с размерной цепи , так как допуск её замыкающего звена наименьший.

2. Требования к точности конических зубчатых передач установлены ГОСТ 1785-81, который полностью соответствует СТ СЭВ 186-75. Для обеспечения нормальной работы конической зубчатой передачи, необходимо рассчитать четыре размерные цепи:

2.1. Размерная цепь Б (рис. 7), определяет величину допускаемого непересечения осей вращения обоих колёс, т.е. допускаемое отклонение межосевого расстояния передачи . По ГОСТ 1758-81 [9, табл. 11, стр. 24], для передачи 8-й степени точности и среднем конусном расстоянии , допускаемые предельные отклонения межосевого расстояния передачи: .

Следовательно, исходное звено:

Размерная цепь (рис. 8), определяет допускаемое отклонение межосевого угла. Она определяет точность угла между осями вращения колеса и шестерни. Согласно ГОСТ 1758-81 [9, прил. 4, табл. 2, стр. 38], при значениях: среднее конусное расстояние , угол делительного конуса шестерни и сопряжении В, допускаемое отклонение межосевого угла передачи:

Следовательно исходное звено:

Размерная цепь С (рис. 8), определяет смещение вершины делительного конуса шестерни с оси вращения вала колеса, т.е. осевое смещение зубчатого венца шестерни . В соответствии с ГОСТ 1758-81 [9, табл. 8, стр. 18]: для передачи 8-й степени точности, среднее конусное расстояние , средний нормальный модуль от 1 до 3,5 и угол делительного конуса шестерни , допускаемое осевое смещение зубчатого венца шестерни: .

Следовательно, исходное звено:

Размерная цепь Д (рис. 8), определяет смещение вершины делительного конуса колеса с оси вращения шестерни, т.е. осевое смещение зубчатого венца колеса . В соответствии с ГОСТ 1758-81 [9, табл. 8, стр. 18]: передача 8-й степени точности, среднее конусное расстояние , средний нормальный модуль от 1 до 3,5 и угол делительного конуса колеса , задано осевое смещение зубчатого венца шестерни: .

Следовательно, исходное звено:

Характеристики звеньев и цепи, определяющей точность расстояния между осями делительных окружностей колёс приведены в таблице № 2.

Таблица № 2.

Звено	Наименование звена	Характеристики звена	Характеристики цепи
	Межосевое расстояние передачи	Исходное звено, допуски по ГОСТ 1643-81	Плоская основная размерная цепь с параллельными звеньями, определяющая точность межосевого расстояния передачи.
	Смещение и поворот оси вала, вследствие радиального биения подшипников	Составляющие, уменьшающие звенья. Допуски по ГОСТ 520-89
	Межосевое расстояние в корпусе.	Составляющее, увеличивающее звено.

Схемы размерных цепей

Рис. 6. Размерные цепи цилиндрической зубчатой передачи.



Рис. 7. Размерная цепь Б, допустимое отклонение межосевого расстояния.

Рис. 8. Размерные цепи конической передачи.

5. ВЫБОР МЕТОДОВ ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ

Размерная цепь [7. стр. 61].

Величину допуска пересчитаем и отнесем к ширине корпуса редуктора, т.е. к размеру равному 216 мм. Отклонение от параллельности осей делительных окружностей на длине 216 мм:

Допуск замыкающего звена, отнесённый к длине 216 мм:

Составляющими звеньями размерной цепи являются: и - смещение и поворот оси промежуточного вала вследствие радиального биения подшипников; - отклонение от параллельности осей отверстий в корпусе; и - смещение и поворот оси выходного вала вследствие радиального биения подшипников.

Определим метод обеспечивающий точность замыкающего звена.

а) метод полной взаимозаменяемости:

б) метод неполной взаимозаменяемости, задаем величину риска 0,27%, которому соответствует значение , - коэффициенты, характеризующие форму кривых рассеяния погрешностей составляющих звеньев, когда законы распределения погрешностей составляющих звеньев не известны, обычно принимают :

Использование метода неполной взаимозаменяемости позволяет устанавливать большие по величине допуска, что экономически более обосновано для принятой программы выпуска.

Заданная точность замыкающего звена обеспечивается методом неполной взаимозаменяемости. Приведем размеры всех составляющих звеньев к одной базовой длине равной 216 мм. Расстояние между точками приложения радиальных реакций для радиально-упорных подшипников примем средне для обоих валов мм, тогда передаточное отношение для звеньев , , и :

Для подшипников на промежуточном валу ( ) допуск на радиальное биение [3. стр. 98], составляет:

Для подшипников на выходном валу ( ) допуск [3. стр. 98] на радиальное биение, составляет:

Погрешность звеньев , , и имеет векторный характер. Так как векторные ошибки являются случайными величинами и при сборке изделия могут принимать любое численное значение в пределах , то расчет размерных цепей с векторными ошибками выполняется по вероятностному методу.

Для размерной цепи со скалярными и векторными ошибками, суммирование ошибок производится раздельно. Допуск замыкающего звена:

или при

где - число звеньев с векторными ошибками; - приведённый коэффициент относительного рассеяния; - допуски звеньев со скалярными ошибками; - допуски звеньев с векторными ошибками; - передаточные отношения; - коэффициенты, характеризующие форму кривых рассеяния погрешностей составляющих звеньев.

В проектных условиях, когда законы распределения погрешностей составляющих звеньев не известны, обычно принимают ; ; ; ; . Если число звеньев размерной цепи , то и .

Для звеньев , , и погрешности которых имеет векторный характер, примем . Погрешность звена носит скалярный характер, значит для него . Так как в данной размерной цепи неизвестным является лишь , допуск на размер , то определить его можно из уравнения:

Следовательно, допуск на непараллельность осей отверстий в корпусе составляет:

Результаты расчётов допусков размерной цепи приведены в таблице №3.

Размерная цепь А [7. стр. 62].

Замыкающее звено: ; и .

Составляющими звеньями размерной цепи А являются: и - смещение и поворот оси промежуточного вала вследствие радиального биения подшипников; - расстояние между осями отверстий в корпусе; и - смещение и поворот оси выходного вала вследствие радиального биения подшипников.

Номинальный размер звена . Погрешность этого звена носит скалярный характер. Погрешность звеньев , , и имеет векторный характер.

Определим метод обеспечивающий точность замыкающего звена.

а) метод полной взаимозаменяемости:

б) метод неполной взаимозаменяемости:

Требуемая точность замыкающего звена обеспечивается методом неполной взаимозаменяемости.

Так как межцентровое расстояние определяется по среднему сечению зубчатых колёс, то для звеньев с векторными ошибками необходимо вычислить передаточные отношения для этого сечения.

Расстояние от подшипников 1 и 5 до оси сечения 41 мм , от подшипников 2 и 4 103 мм, тогда передаточное отношение для звеньев , , и :

Для подшипников на промежуточном валу, допуск на радиальное биение:

Для подшипников на выходном валу допуск на радиальное биение, составляет:

Так как в данной размерной цепи неизвестным является лишь допуск на размер , то задача сводится к определению . Примем ; , тогда:

Так как координаты середин полей для звеньев с векторными ошибками , то и , поэтому расстояние между осями отверстий в корпусе:

Результаты расчётов допусков размерной цепи приведены в таблице №3.

Таблица №3.

Звено	Номинальный размер звена [мм]	Допуск [мм]	Отклонения [мм]	Примечание (ГОСТ, метод и вид обработки)
	мм - ширина колеса, на параллельность к оси устанавливается допуск	0,018	+0,009	-0,009	0	ГОСТ 1643-81
	216 мм - ширина корпуса, относительно которого определяется параллельность осей	0,097	+0,0485	-0,0485	0	ГОСТ 1643-81
	35 мм - диаметр внутреннего кольца конического роликового подшипника	0,020	+0,010	-0,010	0	ГОСТ 520-89
	55 мм - диаметр внутреннего кольца конического роликового подшипника	0,025	+0,0125	-0,0125	0	ГОСТ 520-89
	216 мм - ширина корпуса, относительно которого определяется параллельность осей	0,068	+0,034	-0,034	0	Растачивание тонкое. Квалитет допуска размера Н7.
	125 мм - межосевое расстояние делительных окружностей передачи.	0,140	+0,070	-0,070	0	ГОСТ 1643-81
	35 мм - диаметр внутреннего кольца конического подшипника	0,020	+0,010	-0,010	0	ГОСТ 520-89
	35 мм - диаметр внутреннего кольца конического подшипника	0,025	+0,0125	-0,0125	0	ГОСТ 520-89
	125 мм - расстояние между осями отверстий в корпусе	0,116	+0,058	-0,058	0	Допуск соответствует классу точности - средний m (ГОСТ 30893.1-2002) Квалитет IT9 (ГОСТ25346-89)

6. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ УЗЛА

В соответствии с рекомендациями [2, стр. 35], проанализируем разработанный узел на технологичность, т.е. обеспечение возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Требования к составу.

Конструкция узла обеспечивает возможность его компоновки без применения сложной технологической оснастки.

Переходные посадки конических подшипников на валы позволяют получать легко собираемые подузлы, с минимальным количеством необходимых деталей, для выполнения узлом служебного назначения.

Корпус редуктора представляет собой базовую составную частью, которая является основой для размещения остальных составных частей. Его легко установить на сборочном столе или приспособлении относительно основных конструкторских баз редуктора, которые можно так же использовать в качестве технологических и измерительных. Это позволит при сборке производить необходимую регулировку подузлов для достижения точности сопряжения в зубчатых зацеплениях и получения необходимых зазоров в подшипниках для компенсации теплового удлинения валов.

Конструкция узла позволяет производить сборку, не используя промежуточную разборку и повторную сборку составных частей. Так же не требуется дополнительных перемещений или изменения положения, корпуса в процессе сборки.

Требования к конструкции соединений составных частей.

Применение в рассматриваемом узле соединения с натягом, зубчатых колёс с валами, позволяет использовать для сопряжения простую цилиндрическую поверхность, что упрощает изготовление этих деталей, делая их более технологичными.

Используемые прессовые посадки, соединения колёс с валами, позволяют использовать средства механизации, так как колёса имеют явные основные конструкторские базы, позволяющие точно определит их положение относительно явных вспомогательных конструкторских баз валов.

Обработка сопрягаемых поверхностей составных частей, выбрана по 8-му квалитету, позволяющему получить, необходимую точность размеров чистовым точением, не прибегая к другим более высокоточным а, следовательно, менее технологичным методам обработки.

Большая величина натяга принята для обеспечения передачи крутящего момента при выполнении служебного назначения узла.

Величину натяга можно уменьшить. Для этого необходимо применить предварительный нагрев зубчатых колёс перед посадкой на вал [5, стр. 86], что позволяет применить посадку H8/u8, взамен H8/x8.

Наличие увеличенных ступиц у зубчатых колёс, усложняет их изготовление с одной стороны, в тоже время наличие длинных ступиц обеспечивает надёжное базирование колёс на валу, передачу вращающего момента от колеса валу и уменьшение влияния изгибающего момента от осевой силы в зацеплении.

Требования к точности и методу сборки.

Точность расположения составных частей обуславливается точностью изготовления составных частей. Требуемую точность замыкающего звена размерной цепи необходимо обеспечить методом неполной взаимозаменяемости, чего достаточно легко достичь при изготовлении большинства деталей с необходимой степенью точностью и наличии стандартных деталей с высокой степенью точности.

Требуемую точность замыкающих звеньев при сборке, в данном узле, при наличии пересекающихся осей конических валов и параллельных осей цилиндрической передачи, а так же в силу того что валы базируются на конических роликовых подшипниках требующих регулировки для обеспечения зазора применяется метод регулировки подвижными компенсаторами.

На промежуточном валу, установлены два подвижных компенсатора, представляющие собой винты большого диаметра с мелкой резьбой, ввёрнутые в закладные крышки. Мелкая резьба обеспечивает высокую точность регулировки. Наличие двух компенсаторов позволяет: при помощи одного, добиться точности замыкающего звена в конической передаче (размерная цепь Д), при помощи второго, обеспечить осевой зазор в конических подшипниках на промежуточном валу (размерная цепь не указана).

На выходном валу установлен один подвижный компенсатор, такого же типа, как и на промежуточном валу, позволяющий обеспечит требуемый зазор в конических роликовых подшипниках.

На входном валу обеспечение точности замыкающего звена, осуществляется наличием компенсаторных полуколец между корпусом и стаканом, в котором установлен входной вал. Необходимый зазор обеспечивается подбором компенсаторных колец необходимой толщины. Использование компенсаторов в виде полуколец, позволяет производить их подбор, не вынимая сборку №6 (см. прил. 1) из узла.

Исходя из годовой программы выпуска данного узла, составляющей 5000 штук в год, принят метод сборки с регулировкой подвижными компенсаторами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

конический цилиндрический редуктор

1. Авраменко В.Е. Базирование и базы в машиностроении: учеб. пособие / В.Е. Авраменко, Н.С. Индаков - 2-е изд. испр. и доп. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 96 с.

2. Авраменко В.Е. Проектирование технологических процессов сборки в курсовых и дипломных проектах: учеб. пособие / КГТУ, Красноярск, 1995. - 83 с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 2. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 912 с.: ил.

4. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. - 3-е изд., доп. - М.: Машиностроение, 1969. - 358 с.: ил.

5. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. завед / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - 9-е изд., прераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 496 с.

6. Редькин В.Е. Технология машиностроения. Часть 1. Программа методические указания, вопросы для самопроверки, задания и указания к контрольным работам №1 и №2. - Красноярск.: КГТУ КПИ, 1979. - 28с.

7. Солонин И.С., Солонин С.И. Расчёт сборочных и технологических размерных цепей. - М.: Машиностроение, 1980. - 110 с.

8. ГОСТ 1643 - 81. Передачи зубчатые цилиндрические. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски.

9. ГОСТ 1758 - 81. Передачи зубчатые конические и гипоидные. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски.

Размещено на Allbest.ru

...