Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калининградский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «КГТУ»)

Кафедра теории механизмов и машин и деталей машин

Пояснительная записка

Проектирование червячного колеса редуктора привода

Студент Шкловец А. В. Группа 17-ПБ

Руководитель проекта Мартынова И.Б.

Калининград 2019



Содержание

1. Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода

1.1 Выбор электродвигателя. Кинематический расчёт привода

1.2 Уточнение передаточного отношения

1.3 Силовой расчёт привода

2. Проектирование червячной передачи

2.1 Исходные данные

2.2 Выбор материала червячной пары

2.3 Оценка допускаемых контактных напряжений

2.4 Оценка допускаемых напряжений изгиба

2.5 Проектирование закрытой червячной передачи

2.5.1 Проектный расчет

2.5.2 Проверочный расчет по контактным напряжениям

2.5.3 Проверочный расчет по напряжениям изгиба

2.5.4 Тепловой расчет

3. Определение диаметров тихоходного вала редуктора

3.1 Исходные данные

3.2 Определение диаметров вала

4. Проектирование червячного колеса

4.1 Исходные данные

4.2 Геометрический расчет червячных передач

4.3 Конструирование элементов червячного колеса



1. Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода

вал редуктор электродвигатель привод

Исходные данные

Окружная сила на исполнительном органе F=700 Н

Скорость движения рабочего органа v=0,35 м/с

Диаметр барабана D=0,30 м

1.1 Выбор электродвигателя. Кинематический расчёт привода

Определяемые величины

Потребляемая мощность привода (мощность на выходе) P_Т, кВТ

КПД привода _общ

₁- КПД (клиноременной передачи)

Диапазон изменений- (0,88-0,96), ₁=0,92;

₂- КПД второй ступени (червячного редуктора)

Диапазон значений - (0,7-0,75)₂=0,75;

-КПД пары подшипников, диапазон изменения - (0,99-0,995), _о=0.995

m - число пар подшипников в приводе; m = 3

_M- КПД компенсирующей муфты, диапазон изменения - (0,985-0,995) _M=0,985

Требуемая мощность электродвигателя P_{э Тр}, кВТ

кВТ

Частота вращения приводного вала, _Т, мин^-1

мин^-1

Общее передаточное число привода i_пp

4 • 12,5=50

i_п- передаточное число ременной передачи, для клиноременной: диапазон изменений (3 - 4,5 ), i_п = 4;

i_р - передаточное число червячного редуктора, диапазон изменения (12,5 - 20), i_р = 12,5;

Ориентировочная чистота вращения ведущего вала привода _вх, мин^-1

мин^-1

Выбор электродвигателя марки 112МВ6/950

P_э= 4 кВТ, n_c= 1000 мин^-1, n_ac= 950 мин^-1

1.2 Уточнение передаточного отношения

Действительное общее передаточное число привода i_общ

Уточненное передаточное число редуктора i_ред

Принимаем ближайшее стандартное значение i_ред = 10,00

1.3 Силовой расчёт привода

Вал электродвигателя

Частота вращения вала мин^-1

Угловая скорость сек^-1

Мощность P_эд, = 4000 ВТ

Вращающий момент: М_эд =

Вал первый (быстроходный вал редуктора):

Частота вращения вала n₁ = = мин^-1

Угловая скорость щ₁ == = 24,87 с^-1

Мощность Р₁ = P_эд*з_п*з_о =4000*0,92*0,995 = 3661,6 Вт

Вращающий момент М₁= 147,23 Н•м

Вал второй (тихоходный вал редуктора):

Частота вращения вала n₂ = мин^-1

Угловая скорость щ₂ = с^-1

Мощность Р₂ =P₁ • з_р • з_о=3661,6 • 0,75 • 0,995= 2732,47 Вт

Вращающий момент М₂ = = 1097,38 Н•м

Вал рабочий (выходной вал)

Частота вращения вала n_раб = мин^-1

Угловая скорость щ_раб = щ₂ =с^-1

Мощность Р_раб= P₂ • з_м • з_о =2732,47 • 0,985 • 0,995 = 2678,03 Вт

Вращающий момент М_раб=

Различие между мощностью на выходе Р_т, заданной заказчиком, и мощностью Р_раб, определенной расчетом.

ДР = (недогруз)



2. Проектирование червячной передачи

2.1 Исходные данные

Вращающий момент на червячном колесе М₂ = 1097,38 Нм

Мощность на червяке Р₁ = 3661,6 Вт

Частота вращения червяка n₁ = 237,5 мин^-1

Передаточное отношение i_ред = 10,00

Срок службы L = 8 лет

Р₁ n₁

М₂

2.2 Выбор материала червячной пары

Червяк

Мощность на червяке Р₁ = 3,6616 кВт > 2,0 кВт

Материал червяка - 20Х при термообработке - цементация с твердостью 56…63 HRC

Червячное колесо

Ориентировочная скорость скольжения

Так как выбран материал (табл. 2.1) СЧ15



2.3 Оценка допускаемых контактных напряжений

Механические свойства: у_B = 150 Мпа

[у_H]' = [у_H] = 112,1 МПа

Условное значение допускаемого контактного напряжения [у_H]' по табл. 2.3 для скорости скольжения [у_H]' = 112,1 МПа

2.4 Оценка допускаемых напряжений изгиба

Допускаемое напряжение изгиба

[у_F]' = [у_F]

Условное значение допускаемого напряжения изгиба по табл. 2.3 [у_F]' = 48 МПа;

2.5 Проектирование закрытой червячной передачи

2.5.1 Проектный расчет

Исходные данные

Вращающий момент на червячном колесе М₂ = 1097,38 Нм

Передаточное отношение редуктора i_ред = 10,0

Допускаемое контактное напряжение [у_H]' = 112,1 МПа

Скорость скольжения ориентировочная

Определяемые величины

Число заходов червяка по табл. 2.4 для передаточного отношения i_ред = 10,0 в диапазоне (8…15) принимаем z₁ = 4

Число зубьев червячного колеса z₂ = z₁· i_ред = 4·10 = 40

Коэффициент диаметра червяка по ГОСТ 2144-76 (табл. 2.8) q = 10,0

Значение соответствует стандартному по ГОСТ 19672-74 по 1 ряду.

Условие обеспечения жесткости передачи q/z₂ = 0,22…0,40

q/z₂ = 10,0/40 = 0,25 Условие обеспечения жесткости передачи выполняется.

Ориентировочное межосевое расстояние

Определение коэффициентов, входящих в формулу

- Коэффициент расчётной нагрузки при расчете по контактным напряжениям k_H = k_V·k_в = 1·1,04 = 1,04

- Коэффициент динамической нагрузки k_V, учитывающий дополнительную динамическую нагрузку в зависимости от скорости скольжения по табл. 2.5 из диапазона (? 3 м/с) k_V = 1,0

- Коэффициент концентрации нагрузки, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по линии контакта зубьев

- Коэффициент деформации червяка по табл. 2.6 в зависимости от числа заходов червяка и коэффициента диаметра червяка. Для z₁ = 4 и q = 10,0

- Коэффициент режима работы по табл.2.7: для тяжелого режима

мм

По ГОСТ 2144-76 по 1 ряду принимаем мм

Модуль зацепления

По ГОСТ 19672-74 по 1 ряду принимаем m=12,5

По табл. 2.9 (ГОСТ 2144-76) проверяем оптимальное сочетание q и m - соответствует.

Коэффициент смещения в допустимом пределе ± 0,7 мм

Делительный диаметр

Червяка

d₁ = q · m = 10 · 12,5 = 125 мм

Червячного колеса

d₂ = z₂ · m = 40 · 12,5 = 500 мм

Ширина венца червячного колеса

b₂ = ц_a · a = 0,315 · 315 = 99,225 мм

Для z₁ = 4 ц_a = 0,315

Угол подъёма витка червяка

- на делительном диаметре

- на начальном диаметре

Окружная скорость червяка

Уточненная скорость скольжения

Условие выполняется.

2.5.2 Проверочный расчет по контактным напряжениям

Исходные данные

Допускаемое контактное напряжение [у_H] = 112,1 МПа

Допускаемое контактное напряжение для колеса

[у_H] = 112,1 МПа

Отклонение возникающего контактного напряжения от допускаемого

Вывод: недогрузка 19%, не входит в пределы допустимого.

2.5.3 Проверочный расчет по напряжениям изгиба

Исходные данные

Допускаемое напряжение изгиба колеса - [у_F] = 48 Мпа

Определение допускаемого напряжения изгиба



Определение коэффициентов, входящих в формулу

- Коэффициент расчетной нагрузки для напряжений изгиба -

- Нормальный модуль

- Эквивалентное число зубьев червячного колеса

- Коэффициент формы зуба Y_F по табл. 2.10 Y_F=1,454

Вывод: Условие запаса прочности по напряжениям изгиба выполняется

2.5.4 Тепловой расчет

Исходные данные

Мощность на валу червяка Р₁ = 3661,6 Вт

Межосевое расстояние мм

Угол подъёма витка червяка на начальном диаметре

Уточненная скорость скольжения

Температура масла

Где - температура окружающей среды (воздуха), ;

- мощность на валу червяка, ;

- коэффициент теплоотдачи, для чугунного корпуса ;

- площадь поверхности корпуса; ;

- угол трения, по табл. для скорости скольжения ,

- коэффициент полезного действия червячной передачи:

Вывод: Условие выполняется.



3. Определение диаметров тихоходного вала редуктора

3.1 Исходные данные

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора М₂ = 1097,38 Нм

3.2 Определение диаметров вала

Диаметр концевого участка вала d'₂

d'₂? (5…6) = 6· = 61,9 мм

По ГОСТ 6636-69 Нормальные линейные размеры принимаем d'₂ = 62 мм

Диаметр вала под подшипник d_П2

d_П2 ? d'₂ + 2t_(цил) = 62 + 2•4,6 =71,2

- Высота заплечика t для d'₂ = 62 мм t_цил = 4,6 мм

Принимаем d_П2 = 75 мм

Диаметр вала под колесо d_k

d_БП2 =d_k ? d_П2 + 3r = 75 + 3•3,5 = 85,5

- Радиус галтели r для d'₂ = 62 мм r = 3,5 мм

По ГОСТ 6636-69 Нормальные линейные размеры принимаем d_к = 90 мм

d₀ ? 25 мм d₀=26 мм



4. Проектирование червячного колеса

4.1 Исходные данные

Модуль зацепления m=12,5 мм

Делительный диаметр червяка мм

Число заходов червяка z₁ = 4

Число зубьев червячного колеса z₂ = 40

Ширина червячного колеса = мм

Коэффициент смещения = мм

4.2 Геометрический расчет червячных передач

Диаметр вершин витков червяка

Диаметр вершин зубьев червяного колеса

Диаметр впадин витков червяка

Диаметр впадин зубьев червяка

Наибольший диаметр червячного колеса

Угол обхвата червяка венцом червячного колеса



4.3 Конструирование элементов червячного колеса

Диаметр ступицы колеса d_СТ

Длина ступицы колеса l_СТ

Угол ступицы принимаем г = 8^? (7…10^?)

Конструктивные элементы червячного колеса

Толщина венца

Толщина обода

Ширина диска

Отверстие в диске

Буртик

Паз

Фаска

По стандартному ряду

Размещено на Allbest.ru

...