Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В данной расчетно-графической работе осуществляется разработка электропривода с выходными параметраметрами:

- выходная мощность N=20Вт.

- частота вращения на выходе n=25 об/мин.

- количество сателитов планетарной передачи К=3.

Выбор двигателя:

Расчет электропривода начинается с выбора электродвигателя, соответствующей мощности. По мощности выхода мощность двигателя определяют через общий К.П.Д., равный для последовательного соединения кинематических пар произведению отдельных К.П.Д.

Коэффициент полезного действия, как всего механизма в целом так и каждой передачи отдельно, учитывает потери мощности на соответствующем звене. В связи с необходимостью наличия запаса мощности, как правило, мощность двигателя на входе устройства принимают с запасом в 1,2-1,4 раза.

Т.е. электродвигатель мощность привод кинематический

тогда

для проектируемого устройства:

_.

m - число пар подшипников.

Согласно рекомендаций, представленных в методуказаниях, назначаем К.П.Д отдельных элементов электропривода

з цил=0,9 з черв=0,65 з план=0,97 з подш=0,99 з кон=0,9

.

По этой мощности выбираем стандартный электродвигатель:

- тип ДП11

- мощность Nдв=3.5Вт.

- частота вращения nдв=8000 об/мин

Кинематический расчет привода

Определение общего передаточного отношения

Передаточное отношение механизма показывает соотношение скоростей на его входе и выходе

где n_дв - частота вращения вала двигателя, n_вых - заданная частота вращения выходного вала.

Разбивка общего передаточного отношения по ступеням электропривода.

Поскольку

Руководствуясь тем, что:

принимаем

iконич=2

iцилинд=2

iчерв=20

iпланет=4

iобщ=2*2*20*4=320.

Т.е. передаточные отношения подобраны верно.

Определим количество зубьев колёс, входящих в передачи

Цилиндрическая передача: iцил=2

Z₁=18;

Z₂=36;

Коническая передача: iкон=2

Z₁=18;

Z₂=36;

Червячная передача:

Zч=2;

Z_чк=Zч*i=2*20=40;

Планетарная передача k=3;

Найдем передаточное отношение обращенного механизма:

Найдем количество зубцов на каждом из колес:

;

k-количество сателллитов

а- любое целое положительное число, с помощью подбора которого производится подбор количкества зубцов. Примем а=24.

;

;

Проверяем условие соседства сателлитов:

Если условие соседства не выполняется, необходимо провести перерасчет числа зубьев.

Условие соседства выполняется, т.е заклинивания передачи происходить не будет.

Определим частоту вращения и угловую скорость вращения, каждого из валов

Вал5:

На нём находится червячное колесо. Его частота вращения равна частоте на выходе:

=25 об/мин

Зная частоту вращения, найдём угловую скорость вращения:

=2*3.14*25/60=2,62 рад/с

Вал 4:

На нём находятся червяк и зубчатое колесо. Его частоту вращения можно определить, зная частоту вращения 5 вала и передаточное отношение червячной передачи:

=25*20=500 об/мин

Зная частоту вращения, найдём угловую скорость вращения:

=2*3.14*500/60=52,3 рад/с

Вал3:

На нём находятся зубчатое колесо №2 и и водило планетарной передачи. Его частоту вращения можно определить, зная частоту вращения 4 вала и передаточное отношение цилиндрической передачи:

=500*2=1000 об/мин

Зная частоту вращения, найдём угловую скорость вращения:

=2*3.14*1000/60=104,7 рад/с

Вал2:

На нём находятся солнечное колесо и зубчастое колесо конической передачи. Его частоту вращения можно определить, зная частоту вращения 3 вала и передаточное отношение планетарной передачи:

=1000*4=4000 об/мин

Зная частоту вращения, найдём угловую скорость вращения:

=2*3.14*4000/60=418,7 рад/с

Вал1:

На нём находятся зубчастое колесо и муфта. Его частоту вращения можно определить, зная частоту вращения 2 вала и передаточное отношение конической передачи:



=4000*2=8000 об/мин

Зная частоту вращения, найдём угловую скорость вращения:

=2*3.14*8000/60=837,3 рад/с

Расчет мощностей и моментов на валах:

Вал 5:

Мощность на этом вале равна выходной мощности:

Момент на этом валу найдем по формуле:

=1.2/2.62=0.458 Н*м.

Вал 4:

Определим мощность на этом валу с учётом мощности предыдущего вала, передаточного отношения, КПД передачи и шарикоподшипников:

=1.2/(0.65*0.99*0.99)=1.884 Вт

Момент на этом валу найдем по формуле:

=1.884/52.3=0.036 Н*м.

Вал3:

Определим мощность на этом валу с учётом мощности предыдущего вала, передаточного отношения, КПД передачи и шарикоподшипников:

=1.884/(0.9*0.99)=2.114 Вт

Момент на этом валу найдем по формуле:

=2.114/104.7=0.02 Н*м.

Вал2:

Определим мощность на этом валу с учётом мощности предыдущего вала, передаточного отношения, КПД передачи и шарикоподшипников:

=2.114(0.97*0.99)=2.2 Вт

Момент на этом валу найдем по формуле:

=2.2/418.7=0.0053 Н*м.

Вал1:

Определим мощность на этом валу с учётом мощности предыдущего вала, передаточного отношения, КПД передачи и шарикоподшипников:

=2.2(0.9*0.99)=2.5 Вт

Момент на этом валу найдем по формуле:

=2.5/837.3=0.0029 Н*м.

Пятый вал наиболее нагружен, поэтому проверочный расчет на прочность будем проводить для червячной передачи.

Расчет диаметров валов:

Расчитаем диаметры валов, исходя из условий прочности:

где - допустимое напряжение в МПа ().

Вал5:

=(0.458/(0.2*50))^(1/3)=3.577 мм.

Из конструктивных соображений примем

Вал4:

=(0.0358/(0.2*50))^(1/3)=1.52 мм.

Из конструктивных соображений примем

Вал3:

=(0.02/(0.2*50))^(1/3)=1.26 мм.

Из конструктивных соображений примем

Вал2:

=(0.0052/(0.2*50))^(1/3)=0.8 мм.

Из конструктивных соображений примем

Вал1:

=(0.0029/(0.2*50))^(1/3)=0.66 мм.

Из конструктивных соображений примем

Расчет на прочность червячной передачи

Как было сказано выше последний вал наиболее нагружен и расчёт на прочность необходимо провести для червячной передачи.

Как правило, червяк изготавливается из сталей, а червячное колесо - из бронз различных марок, поэтому расчёт на прочность ведётся по червячному колесу.

Червячные передачи, так же как и зубчатые, рассчитываются по контактным напряжениям и напряжениям изгиба. Основным для червячных передач является расчёт по контактным напряжениям. Расчёт на изгиб носит проверочный характер.

Выбираем материалы червячной пары, из конструктивных соображений и для выполнения условий прочности выбираем: червяк - Сталь 45; червячное колесо - Бронза 0НФ. Определяем допускаемые напряжения соответственно будут равны:

Зададим число заходов червяка передачи:

, .

Количество зубьев на червячном колесе:

Задаемся коэффициентом диаметра червяка:

.

Момент на червячном колесе:

Зададим коэффициент:

Вычислим межосевое расстояние:

,

.

Определим модуль зацепления:

,

.

Округлим модуль до ближайшего стандартного (СТ. СЭВ 267-76):

.

Определим угол

=arctg(2/20) =5.71є.

Уточним величину межосевого расстояния:

,

.

Определим диаметр делительной окружности червяка:

.

Частота вращения червяка и угловая скорость:

Определяем скорость скольжения:

, где ,

=52,3*0.01/2*cos5.71=0.26 м/с.

Проверяем условие прочности по контактным напряжениям:

,

<206.

Условие выполняется, так как .

Определяем коэффициент, учитывающий форму зуба, из таблицы с учётом эквивалентного числа зубьев:

, ,

Определяем коэффициент :

=1.2

Вычисляем удельную расчетную окружную силу по формуле:

.

Для этого определим силы в зацеплении:

,

Тогда



Проверяем зубья колеса червячной передачи на прочность по напряжениям изгиба:

,

.

, условие выполняется. Значит, материалы для червячной пары подобраны правильно.

Расчёт геометрические размеров червяка и червячного колеса

Модуль: .

Число заходов червяка: .

Коэффициент диаметра червяка: q=20.

Делительный угол подъема витка червяка:

, .

Делительный диаметр червяка /колеса/:

Высота головки витка червяка /колеса/:

, где .

Высота ножки витка червяка /колеса/:

, где .

Диаметр вершин витков червяка /колеса/:

Диаметр впадин витков червяка /колеса/:

Ширина зубчатого венца червячного колеса:

,

Условный угол обхвата :

,

Длина нарезной части червяка:

,

.

Наибольший диаметр червячного колеса:

.

Расчёт геометрических размеров других передач

а) Расчёт геометрических размеров планетарной передачи

Модуль m=0,5мм

Диаметры зубчатых колес

Высота головки зуба

,

Высота ножки зуба

,

Диаметры окружностей вершин

Диаметры окружностей впадин

Ширина зубчатых венцов колес

,

Межосевое расстояние

Расчёт геометрических размеров цилиндрической передачи

Число зубьев ведущего колеса (первого): .

Число зубьев ведомого колеса (второго): .

Передаточное отношение: .

Модуль: .

Диаметр делительной окружности:

, .

Высота головки зуба:

, где .

Высота ножки зуба:

, где .

Диаметр окружности вершин:

Диаметр окружности впадин:

Межосевое расстояние:

Ширина зубчатого венца:

Расчёт геометрических размеров конической передачи

Число зубьев ведущего колеса (первого): .

Число зубьев ведомого колеса (второго): .

Передаточное отношение: .

Модуль: .

Диаметр делительной окружности:

, .

Высота головки зуба:

, где .

Высота ножки зуба:

, где .

Диаметр окружности вершин:

Диаметр окружности впадин:

Межосевое расстояние:

Ширина зубчатого венца:

Угол наклона зубцов:

Подбор муфты, подшипников

Выбор подшипников осуществим по частоте вращения и диаметру вала.

Исходя конструктивным соображениям, необходимы подшипники, которые будут на валах с диаметрами 5мм.

Условное обозначение	d, мм	D, мм	C, H	В, мм	n, об/мин
1000095	5	13	850	4	31500/40000

Данный подшибник подходит для всех валов.

Муфты предназначены для соединения валов с целью передачи вращения.

Необходимость в муфтах вызвана тем, что большинство механизмов и их функциональных узлов состоит из отдельных частей с входными и выходными валами, например электродвигатель и передаточный механизм. Непосредственно кинематическая и силовая связь между этими частями механизма осуществляется с помощью муфты.

В данном устройстве мы используем поводковую муфту .

Параметры муфты:

,

=60МПа

,

=1мм

В качестве смазочных материалов для опор с подшипниками качения применяются жидкие масла и пластичные смазки (солидол). Из жидких масел широко применяются индустриальные 12, 30, 45 и турбинные масла, используемые при больших частотах вращения.

Венцы зубчатых колес смазываем приборным маслом МВП ГОСТ 1805 - 82.

Список использованной литературы:

1. Таблица нормальных линейных размеров.

2. Сборник методических указаний к выполнению курсового проектирования по курсу “Прикладная механика ”

Размещено на Allbest.ru

...