Проектирование цилиндрической прямозубой передачи
Кинематический и силовой расчет механического привода. Мощность для работы исполнительного механизма (смесителя). Определение расчетной частоты вращения вала электродвигателя. Расчет геометрических размеров колес закрытой зубчатой передачи (редуктора).
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.12.2016 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
19
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА
КАФЕДРА МАШИНОВЕДЕНИЯ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
по дисциплине"Основы функционирования машин (детали машин)"
Тема: "Проектирование цилиндрической прямозубой передачи"
г. Новосибирск 2015 г.
1. Кинематический и силовой расчет механического привода
Провести кинематический и силовой расчет механического привода (смесителя).
Таблица 1
Исходные данные
|
Наименование параметра |
Ед. изм. |
Вариант 96 |
|
|
Крутящий момент на валу исполнительного механизма, |
300 |
||
|
Угловая скорость вращения исполнительного механизма, |
8,5 |
||
|
Частота вращения исполнительного механизма, |
- |
Рис.1 - Схема привода: 1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - муфта; 6 - зубчатая коническая передача; z1,z2 - зубчатые колеса; I-III - валы
1.1 Определение мощности электродвигателя
Мощность, необходимая по условию для работы исполнительного механизма (смесителя),
Необходимая расчетная мощность электродвигателя
где - общий коэффициент полезного действия (КПД) привода.
Определим общий КПД привода:
где - КПД редуктора (входящей в редуктор закрытой конической зубчатой передачи с опорами), - КПД муфты, - КПД редуктора (входящей в редуктор открытой конической передачи при густой смазке). Тогда:
1.2 Определение расчетной частоты вращения вала электродвигателя
Расчетная частота вращений электродвигателя определяется по формуле:
где - общее передаточное отношение привода; - заданная частота вращения исполнительного механизма.
где - передаточное отношение редуктора; - передаточное отношение зубчатой конической передачи.
В соответствии с рекомендациями примем и , тогда:
Таким образом, расчетное значение частоты вращений электродвигателя
1.3 Выбор стандартного электродвигателя
По справочным данным выбираем стандартный асинхронный электродвигатель 112МА6 серии АИР с мощностью , имеющий наиболее близкую к требуемой в соответствии с заданием номинальную (рабочую) частоту вращения .
1.4 Уточненный расчет передаточных отношений элементов привода смесителя
Ввиду того что электродвигатель имеет асинхронную (рабочую) частоту вращения , отличную от расчетной , уменьшим передаточное отношение ременной передачи в раз, где:
Отсюда:
Определим фактическую частоту вращения исполнительного механизма по уточненным данным:
Определим погрешность между требуемой величиной частоты вращения и действительной по формуле:
Найденная погрешность меньше допустимой , а значит, принятые передаточные отношения редуктора и зубчатой конической передачи удовлетворяют условию точности.
1.5 Распределение потока мощности по валам привода
1.6. Частоты вращения и угловые скорости вала электродвигателя и привода
Электродвигатель и валы привода имеют следующие частоты вращения:
Угловые скорости электродвигателя и валов привода:
Отклонение фактического значения от заданного не превышает .
1.7 Крутящие моменты на электродвигателе и валах привода
Результаты расчетов сведем в таблицу.
Таблица 2
Кинематические и силовые параметры механического привода
|
Наименование |
Ед. изм. |
Элементы привода |
|||||
|
Электро-двигатель |
Вал I |
Вал II |
Вал III |
Вал IV (ИМ) |
|||
|
Передаточное отношение |
- |
||||||
|
Частота вращения |
950,00 |
950,00 |
326,46 |
326,46 |
81,62 |
||
|
Угловая скорость |
99,48 |
99,48 |
34, 19 |
34, 19 |
8,55 |
||
|
Мощность |
3000,00 |
2940,00 |
2851,80 |
2794,76 |
2655,03 |
||
|
Крутящий момент |
30,16 |
29,55 |
114,66 |
112,37 |
310,53 |
Отклонение фактического значения крутящего момента на исполнительном механизме от заданного не превышает 4 %.
2. Определение размеров колес закрытой цилиндрической прямозубой передачи
Определить геометрические размеры колес закрытой зубчатой передачи (редуктора). Построить эскиз закрытой зубчатой передачи.
Таблица 3
Исходные данные
|
Наименование параметра |
Ед. изм. |
Вариант 96 |
|
|
Крутящий момент на валу исполнительного механизма, |
29,55 |
||
|
Передаточное отношение зубчатой передачи редуктора, |
- |
2,91 |
|
|
Режим эксплуатации привода |
- |
длительный |
|
|
Синхронная частота вращения электродвигателя, |
1000 |
2.1 Выбор материала и допускаемых напряжений зубчатых колес редуктора
Желая получить небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора, примем для изготовления зубчатых колес редуктора качественную, но сравнительно дешевую сталь 45. Заготовка - поковка.
Для заготовок зубчатых колес примем термообработку "улучшение" до твердости НВ192-240. Для улучшенной стали 45 с твердостью НВ192-240 предел прочности , предел текучести .
Зададимся твердостью прямозубой шестерни редуктора , а для зубчатого колеса твердость возьмем на 15-20 единиц меньше.
цилиндрическая прямозубая передача электродвигатель
2.2 Расчет допускаемых контактных напряжений [уH] зубьев шестерни и колеса редуктора
Допускаемые контактные напряжения:
для шестерни:
для колеса:
Здесь и - пределы контактной выносливости зубьев шестерни и колеса, изготовленных из стали 45 и прошедших объемную закалку типа "улучшение"; - коэффициент безопасности; и - коэффициенты долговечности шестерни и колеса. По условию привод работает в режим длительной эксплуатации, поэтому примем .
Пределы контактной выносливости:
для шестерни
для колеса
где и - твердость заготовок, используемых для изготовления шестерни и зубчатого колеса соответственно.
Для зубчатых колес редуктора получим:
Для прямозубых передач за расчетное принимают меньшее из напряжений и . Таким образом, для зубчатых колес расчетное допускаемое контактное напряжение .
2.3 Расчет допускаемых напряжений изгиба [уF]
Допускаемые напряжения изгиба шестерни и зубчатого колеса рассчитаем по формуле:
Для стали 45 с термообработкой "улучшение" при твердости менее НВ350 .
Отсюда имеем:
для шестерни
для колеса
Коэффициент запаса прочности ; коэффициент долговечности при длительном режиме эксплуатации принимают .
Рассчитаем допускаемые напряжения изгиба:
для шестерни
для колеса
2.4 Определение размеров зубчатых колес
2.4.1 Межосевое расстояние aw зубчатой передачи редуктора
В этом выражении использованы следующие параметры: - передаточное число ( - передаточное число, равное передаточному отношению зубчатой передачи редуктора, т.е. ); - приведенный модуль упругости, ; - крутящий момент на зубчатом колесе 2,Здесь - коэффициент неравномерности нагрузки по ширине зубу; - допускаемое контактное напряжение зубьев колес; - коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния.
Примечание. Для описания геометрических размеров зубчатых колес широко применяются три относительных параметра.
1. - коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния. При симметричном расположении зубчатых колес относительно опор .
Для шевронных колес увеличивают в 1,3…1,4 раза.
2. - коэффициент ширины шестерни относительно диаметра.
3. - коэффициент ширины колеса относительно модуля зацепления. Для передач редукторного типа с достаточно жестокими валами при твердости зубчатых колес менее НВ350 принимают .
Для выбора требуется знать значение
Для методом линейной интерполяции определим, что .
В результате получим
Принимаем стандартное значение мм.
Ширина зуба колеса
Модуль зацепления
Примем стандартное значение .
2.4.2 Определение размеров зубчатых колес z1 и z2 редуктора
Известно, что
Отсюда получим число зубьев шестерни
Примем , так как оно должно быть целым числом. Тогда .
Используя известные соотношения, определим диаметры шестерни (1) и зубчатого колеса (2) (рис. 2).
Рис. 2 - Эскизы шестерни (1) и зубчатого колеса (2).
Делительный диаметр шестерни
Делительный диаметр зубчатого колеса
Диаметры окружностей вершин зубьев колес (шестерни) и :
Диаметры окружностей впадин зубьев колес и :
Межосевое расстояние зубчатых колес
Ранее была определена ширина зубчатого колеса .
Для цилиндрических зубчатых колес ширина шестерни должна превышать ширину колеса на 5 мм, т.е.
Получим
Таблица 4. Результаты расчетов
|
Зубчатое колесо |
Число зубьев |
, мм |
, мм |
, мм |
, мм |
, мм |
, мм |
|
|
1 |
32 |
2 |
64 |
68 |
59 |
125 |
55 |
|
|
2 |
94 |
188 |
192 |
183 |
50 |
2.5 Проверка прочности зубчатых колес редуктора
2.5.1 Проверочный расчет зубьев по контактным напряжениям
Условие прочности для шестерни (1) и зубчатого колеса (2)
где - угол зацепления; - коэффициент динамической нагрузки.
Для определения значения необходимо вычислить окружные скорости шестерни 1 и колеса 2 ():
Здесь - угловая скорость вала I, равная угловой скорости электродвигателя . Считаем, что вал электродвигателя имеет синхронную частоту вращения.
Для 8-й степени точности изготовления зубчатых колес и окружной скорости шестерни получим . Здесь, как и ранее, при нахождении коэффициента неравномерности нагрузки по ширине зуба используем линейную интерполяцию.
Таким образом,
Вычислим контактные напряжения на зубьях шестерни:
Условие прочности выполняется, так как меньше.
Вычислим контактные напряжения на зубьях колеса:
Условие прочности выполняется.
2.5.2 Проверочный расчет зубьев по напряжениям изгиба
Условие прочности для шестерни (1) и зубчатого колеса (2)
где - коэффициент формы зуба; - окружная сила, действующая на зубчатые колеса; - коэффициент неравномерности нагрузки по ширине зуба при расчетах на изгиб; - коэффициент динамической нагрузки при расчетах на изгиб.
Определим для шестерни (1) и зубчатого колеса (2) значения коэффициента .
Таким образом,
Примечание. Проверочный расчет зубьев по напряжениям изгиба проводят по одному элементу пары зацепления: шестерне (1) или зубчатому колесу (2), для которого отношение является наименьшим.
Вычислим соотношение для шестерни (1) и зубчатого колеса (2).
Из полученных результатов запишем:
для шестерни
для колеса
Расчет выполняем для шестерни, у которой соотношение меньше.
Определим для шестерни значения коэффициентов и .
При нахождении коэффициента неравномерности нагрузки по ширине зуба используем линейную интерполяцию.
Окончательно получим: .
Аналогично определим коэффициент динамической нагрузки для окружной скорости .
Таким образом,
Учитывая данные, полученные в текущем и предыдущих разделах, проверим условие прочности на изгиб для зубьев шестерни
Условие прочности выполняется, так как .
Из сравнения и видно, что для закрытой передачи основным критерием работоспособности является контактная, а не изгибная прочность.
2.6 Проверка прочности зубьев шестерни при перегрузках
Перегрузки, возникающие при пуске электродвигателя, могут привести к потере статической прочности зубьев шестерни редуктора.
Максимальные контактные и изгибные напряжения при действии пикового момента должны удовлетворять условиям:
Здесь - расчетные контактные и изгибные напряжения; и - предельные допускаемые контактные и изгибные напряжения; - коэффициент перегрузки.
Для нормализованных, улучшенных или объёмно закаленных сталей . Для сталей с твердостью .
В разделе 2.1 для стали 45 с твердостью принято: , поэтому ,
Таким образом, условия прочности для шестерни при перегрузках будут:
Условия прочности выполняются.
2.7 Построение эскиза закрытой зубчатой передачи
2.7.1 Геометрические параметры закрытой зубчатой передачи
В результате проверочного расчета установлено, что ширину зубчатого колеса следует оставить неизменной:
Как ранее указывалось, ширина шестерни должна превышать ширину зубчатого колеса на 5 мм, т.е.
Получим
Ранее вычисленные и уточненные геометрические параметры зубчатой передачи редуктора сведем в табл.5.
Таблица 5
|
Зубчатое колесо |
Число зубьев |
, мм |
, мм |
, мм |
, мм |
, мм |
, мм |
|
|
1 |
32 |
2 |
64 |
68 |
59 |
125 |
55 |
|
|
2 |
94 |
188 |
192 |
183 |
50 |
2.7.2 Эскиз закрытой зубчатой передачи
Рис. 3 - Эскиз зубчатой передачи редуктора
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 28.09.2012Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
методичка [3,4 M], добавлен 07.02.2012Кинематический и силовой расчет привода. Определение клиноременной передачи. Расчет прямозубой и косозубой цилиндрической передачи редуктора. Эскизная компоновка редуктора. Конструирование валов редуктора и зубчатых колес. Смазывание узлов привода.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 22.10.2011Оптимизация выбора привода. Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Расчёт закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Допускаемые изгибные напряжения. Геометрические параметры зубчатых колес и расчет быстроходного вала редуктора.
курсовая работа [837,0 K], добавлен 19.02.2013Выбор электродвигателя и силовой расчет привода. Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Уточненный расчет валов на статическую прочность. Определение размеров корпуса редуктора. Выбор смазки зубчатого зацепления. Проверочный расчет шпонок.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 12.12.2009Силовой расчет привода. Расчет зубчатой передачи редуктора. Проектировочный и проверочный расчеты валов, колес, корпуса редуктора и подшипников. Выбор шпонок и проверка их на прочность. Цилиндрические и конические передачи с прямыми и косыми зубьями.
курсовая работа [745,8 K], добавлен 24.03.2012Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет. Определение коэффициента полезного действия привода передачи. Разбивка передаточного числа привода по ступеням. Частота вращения приводного вала. Выбор твердости, термообработки и материала колес.
задача [100,5 K], добавлен 11.12.2010Расчет режимов работы и описание схемы проектируемого механического привода. Кинематический расчет и выбор электродвигателя привода. Определение частоты и угловых скоростей вращения валов редуктора. Материалы зубчатых колес и система смазки редуктора.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 21.04.2015Кинематический расчет привода закрытой цилиндрической зубчатой передачи, выбор электродвигателя. Расчет открытой клиноременной передачи. Прочностной расчет быстроходного вала редуктора, подшипников качения. Обоснование и выбор соединительных муфт.
курсовая работа [807,6 K], добавлен 09.10.2014Кинематический и силовой расчет. Выбор электродвигателя. Расчет цилиндрической прямозубой передачи. Ориентировочный расчет валов редуктора. Конструктивные размеры корпуса редуктора и сборка его. Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений.
курсовая работа [157,0 K], добавлен 28.03.2015Кинематический расчет привода и зубчатой тихоходной передачи. Предварительный расчет валов редуктора. Определение геометрических параметров зубчатых колес и параметров корпусных деталей. Расчет подшипников качения и шпоночных соединений привода.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 06.10.2014Проектирование и расчет одноступенчатого редуктора с цилиндрической прямозубой зубчатой передачей. Выбор электродвигателя и определение его мощности и частоты вращения. Расчет цилиндрической передачи и валов, проверка подшипников, подбор шпонок и муфты.
курсовая работа [87,7 K], добавлен 07.12.2010Кинематический расчет привода ленточного конвейера. Расчет прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, цепной передачи и выходного вала. Частота вращения барабана. Проектировочный расчет на сопротивление контактной усталости. Диаметры зубчатых колес.
курсовая работа [813,8 K], добавлен 28.05.2015Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Расчёт и проектирование зубчатой цилиндрической передачи открытого типа. Конструирование валов редуктора. Проектирование вала под шестерню открытой передачи. Расчётная долговечность подшипника.
курсовая работа [881,7 K], добавлен 19.03.2015Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Проектный и проверочный расчёт закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Схема и эпюры нагрузок тихоходного вала. Подбор и расчет подшипников качения и размеров корпуса. Описание открытой передачи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.12.2012Кинематический расчет привода. Определение фактических передаточных чисел, частоты вращения валов привода, вращающего момента на валах привода. Выбор твердости, термической обработки и материала колес. Расчет цилиндрической зубчатой и червячной передачи.
курсовая работа [369,7 K], добавлен 17.10.2013Кинетический расчет привода. Расчет прямозубой цилиндрической передачи. Проверка передачи на контактную выносливость. Определение геометрических размеров колеса и шестерни. Выбор способа установки подшипников. Компоновка и разработка чертежа редуктора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.09.2010Кинематический и силовой анализ привода, выбор электродвигателя, передаточных отношений для редуктора и цепной передачи. Выбор материалов и допускаемых напряжений для зубчатых колес. Расчет конической прямозубой передачи, определение усилий в зацеплении.
дипломная работа [508,6 K], добавлен 03.01.2010Определение срока службы привода. Вычисление мощности и частоты вращения двигателя. Выбор материалов зубчатых передач, проверка допускаемых напряжений. Расчет геометрических параметров закрытой цилиндрической зубчатой передачи, валов и подшипников.
курсовая работа [104,7 K], добавлен 18.11.2012Проектирование привода к цепному конвейеру по заданной схеме. Выбор электродвигателя, определение общего КПД. Расчет вращающих моментов на валах привода. Расчет червячной передачи и цилиндрической зубчатой прямозубой передачи. Расчет валов редуктора.
курсовая работа [89,8 K], добавлен 22.06.2010
