Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра машиностроения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Прикладная механика

Пояснительная записка

тема работы: Проектирование механического привода технологической машины

Автор: студент гр.ТПР-18 Белов И.В.

Дата 29.04.2021

Проверил доцент Кузькин А.Ю.

Санкт-Петербург, 2021



Содержание

• 1. Кинематический и энергетический расчет привода 6
• 1.1 Расчет КПД привода 6
• 1.2 Требуемая мощность электродвигателя 6
• 1.3 Выбор электродвигателя 6
• 1.4 Передаточное отношение привода 6
• 1.5 Угловые скорости валов 6
• 1.6 Вращательные моменты на валах 7
• 2. Выбор материалов, термообработки и определение допускаемых напряжений зубчатых передач 8
• 2.1 Выбор материала и термообработки 8
• 2.2 Определение допускаемых напряжений зубчатых передач 8
• 3. Проектный расчет прямозубой цилиндрической зубчатой передачи 11
• 3.1 Коэффициент отношения ширины колеса к межосевому расстоянию 11
• 3.2 Коэффициент отношения ширины колеса к диаметру 11
• 3.3 Коэффициент концентрации нагрузки 11
• 3.4 Межосевое расстояние передачи 11
• 3.5 Угол наклона зубьев 12
• 3.6 Ориентировочное число зубьев 12
• 3.7 Эквивалентное число зубьев 12
• 3.8 Ширина венца зубчатого колеса 12
• 3.9 Нормальный модуль зацепления 12
• 3.10 Суммарное число зубьев 13
• 3.11 Число зубьев шестерни 13
• 3.12 Число зубьев колеса 13
• 3.13 Делительные диаметры колес 13
• 3.14 Межосевое расстояние 13
• 3.15 Диаметры вершин зубьев 13
• 3.16 Диаметры впадин зубьев 14
• 3.17 Ширина венца зубчатого колеса и шестерни 14
• 3.18 Коэффициент торцевого перекрытия 14
• 4. Проверочный расчет прямозубой цилиндрической передачи 15
• 4.1 Проверочный расчет на сопротивление контактной усталости 15
• 4.2 Проверочный расчет на сопротивление усталости зубьев при изгибе 17
• 4.3 Силы, действующие в зацеплении 19
• 5. Расчет валов 20
• 5.1 Выбор материала, проектный расчет 20
• 6. Расчет шпоночных соединений 22
• 6.1 Расчет шпонки на конце вала шестерни 22
• 6.2 Расчет шпонки на конце вала колеса 22
• 6.3 Расчет шпонки на колесе 23
• 7. Размеры корпуса редуктора 25
• 7.1 Толщина корпуса 25
• 7.2 Расчет болтов 25
• 8. Расчёт подшипников 26
• 8.1 Расчет реакций 26
• 8.2 Расчет эквивалентной нагрузки 28
• 8.3 Расчет подшипников на долговечность 29
• Заключение 30
• Список литературы 31

• Аннотация

В данном курсовом проекте представлен расчет одноступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора и его сборочный чертеж в масштабе 1:2. Производен выбор материала зубчатых колес, определены допускаемые контактные напряжения и изгибные, а также основные параметры передачи. Приведены расчеты предварительных диаметров валов, выбраны подшипники, произведен расчет на прочность и выносливость валов редуктора и шпоночных соединений, определен ресурс подшипников.

Проект содержит пояснительную записку объемом 22 страниц.



The summary

In this course project, presented calculation of single-stage cylindrical gear reducer and its general arrangement in scale 1:2. Performed a material selection of gears, determined allowable contact stress and bending, and main transmission characteristics. Is given the calculations of the preliminary shaft diameters, been selected bearings, performed the calculation of the strength and endurance of the reducers shafts and splined joints, been determined resource of bearing.



1. Кинематический и энергетический расчет привода

1.1 Расчет КПД привода

где КПД передачи,

КПД подшипников,

КПД муфты,

1.2 Требуемая мощность электродвигателя

где мощность на выходном валу редуктора,

1.3 Выбор электродвигателя

Выбираем электродвигатель АИР 180 М8 с мощностью , частота вращения .

1.4 Передаточное отношение привода

1.5 Угловые скорости валов

1.6 Вращательные моменты на валах



2. Выбор материалов, термообработки и определение допускаемых напряжений зубчатых передач

2.1 Выбор материала и термообработки

Марка стали	Размеры, мм	HB (сердцевины)	HRC (поверхности)		Термическая обработка
	D	S
40X	125	80	300	45	75	Улучшение + Закалка ТВЧ

2.2 Определение допускаемых напряжений зубчатых передач

1) Допускаемое контактное напряжение при расчете на сопротивление усталости рабочих поверхностей зубьев.

Шестерня

где предел контактной выносливости,

коэффициент безопасности,

коэффициент долговечности,

база испытаний (предварительно задаваемое наибольшее число циклов перемен контактных напряжений),

эквивалентное число циклов перемен контактных напряжений,

Колесо

Общее расчетное напряжение принимается равное наименьшему из двоих:

2) Допускаемое напряжение изгиба при расчете на сопротивление усталости зубьев при изгибе.

Шестерня

где предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба,

коэффициент безопасности,

коэффициент долговечности, при

база испытаний (предварительно задаваемое наибольшее число циклов перемен напряжений изгиба),

эквивалентное число циклов перемен напряжений изгиба,

коэффициент реверсивности (реверсивная передача, ),

Колесо

Общее расчетное напряжение .



3. Проектный расчет прямозубой цилиндрической зубчатой передачи

3.1 Коэффициент отношения ширины колеса к межосевому расстоянию

3.2 Коэффициент отношения ширины колеса к диаметру

3.3 Коэффициент концентрации нагрузки

3.4 Межосевое расстояние передачи

где коэффициент для прямозубой передачи,

передаточное отношение передачи,

вращающий момент на валу шестерни,

Из стандартного ряда ближайшее,

3.5 Угол наклона зубьев

для прямозубой передачи

3.6 Ориентировочное число зубьев

3.7 Эквивалентное число зубьев

3.8 Ширина венца зубчатого колеса

3.9 Нормальный модуль зацепления

Для прямозубой передачи

Модуль зацепления:



3.10 Суммарное число зубьев

3.11 Число зубьев шестерни

3.12 Число зубьев колеса

3.13 Делительные диаметры колес

3.14 Межосевое расстояние

3.15 Диаметры вершин зубьев

Шестерня

Колесо

3.16 Диаметры впадин зубьев

3.17 Ширина венца зубчатого колеса и шестерни

Колесо

Шестерня

Из ряда чисел Ra20 получаем:

3.18 Коэффициент торцевого перекрытия

Для прямозубой



4. Проверочный расчет прямозубой цилиндрической передачи

4.1 Проверочный расчет на сопротивление контактной усталости

1) Окружная скорость зубьев шестерни

Степень точности 9 (пониженной), значит

2) Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления

3) Коэффициент, учитывающий механические свойства сопряженных колес зубчатый редуктор подшипник шпоночный

4) Коэффициент торцевого перекрытия

5) Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий

6) Окружная (тангенциальная) сила

7) Коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля головок зубьев

Коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления шестерни и колеса

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями

8) Удельная окружная динамическая сила

9) Коэффициент динамичности

10) Удельная расчетная окружная сила

11) Контактное напряжение

12) Сравнение с величиной допускаемого контактного напряжения

Недогруз составляет 8,3 %, передача подходит

4.2 Проверочный расчет на сопротивление усталости зубьев при изгибе

1) Коэффициенты формы зуба

Для шестерни:

Для колеса:

2) Вычисляется отношение



Дальнейшая проверка на сопротивление усталости зубьев при изгибе ведется для шестерни.

3) Коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки между парами зубьев при многопарном зацеплении

Коэффициент концентрации нагрузки

Коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля головок зубьев

4) Удельная окружная динамическая сила

5) Коэффициент динамичности

6) Удельная расчетная окружная сила



7) Действующее напряжение изгиба

8) Сравнение с величиной допускаемого напряжения изгиба

Недогруз составляет 6,08 %, передача подходит

4.3 Силы, действующие в зацеплении

1) Тангенциальная (окружная) сила

2) Радиальная сила

3) Осевая сила



5. Расчет валов

5.1 Выбор материала, проектный расчет

Входной вал

1) Минимальный диаметр

где допускаемое касательное напряжение,

2) По ГОСТу 12080-66 выбираем ближайший стандартный диаметр

3) Буртик

4) По ГОСТу 8752-79 выбираем манжету.

Манжета

5) Буртик

6) По ГОСТу 8338-75 выбираем шариковый подшипник средней серии

Номер подшипника: 308

7) Буртик

Выходной вал

1) Минимальный диаметр

где допускаемое касательное напряжение,

2) По ГОСТу 12080-66 выбираем ближайший стандартный диаметр

3) Буртик

4) По ГОСТу 8752-79 выбираем манжету.

Манжета

5) Буртик

6) По ГОСТу 8338-75 выбираем шариковый подшипник средней серии

Номер подшипника: 316

7) Буртик

8) Диаметр участка вала на колесе



6. Расчет шпоночных соединений

6.1 Расчет шпонки на конце вала шестерни

1) По ГОСТу 23360-78 и диаметру вала подбираем сечение шпонки

Сечение шпонки:

2) Находим минимально необходимую рабочую длину шпонки

где

3) Вычисляем полную длину шпонки

4) Длину шпонки выбираем из стандартного ряда по ГОСТу

6.2 Расчет шпонки на конце вала колеса

1) По ГОСТу 23360-78 и диаметру вала подбираем сечение шпонки

Сечение шпонки:

2) Находим минимально необходимую рабочую длину шпонки

где

3) Вычисляем полную длину шпонки

4) Длину шпонки выбираем из стандартного ряда по ГОСТу

6.3 Расчет шпонки на колесе

1) По ГОСТу 23360-78 и диаметру вала подбираем сечение шпонки

Сечение шпонки:

2) Находим минимально необходимую рабочую длину шпонки

где

3) Вычисляем полную длину шпонки

4) Длину шпонки выбираем из стандартного ряда по ГОСТу



7. Размеры корпуса редуктора

7.1 Толщина корпуса

7.2 Расчет болтов

1) Для фундамента

Межосевое расстояние: , тому беремо М16 (

2) Для подшипников

берем М12

3) Для фланцев

берем М10

4) Для крышки подшипников

Берем М8

5) Для смотровой крышки

Берем М6



8. Расчёт подшипников

8.1 Расчет реакций

Исходные данные:

Тангенциальная сила:

Радиальная сила:

Осевая сила:

Плоскость yx

Уравнения равновесия:

Значит,

Плоскость yz

Уравнения равновесия:

Значит,



8.2 Расчет эквивалентной нагрузки

Исходные данные:

Расчет:

, т.к.

Тогда,

.

Проверяем

(по т. Пифагора)

1)

,

поэтому не учитываем, значит

8.3 Расчет подшипников на долговечность

где

По условию ресурс работы равен 1000 ч, значит этот подшипник подходит.



Заключение

В данном курсовом проекте спроектирован механический привод, состоящий из электродвигателя, соединенного посредством упругой муфты с быстроходным валом одноступенчатого цилиндрического прямозубого редуктора. Произведен кинематический расчет, выбран двигатель, рассчитана цилиндрическая передача, спроектированы валы, корпус редуктора. Проверены на прочность зубчатая передача, валы и шпонки, подшипники редуктора на долговечность.

Выполнен сборочный чертеж редуктора со спецификацией, а также эскизная компоновка редуктора.



Список литературы

1) КП ПМ для одноступенчатых редукторов

2) Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. -- 11-е изд., стер. -- М.: Издательский центр «Академия», 2008. -- 496 с.

3) Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся К93 машиностроительных специальностей техникумов / С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др.-- 2-е изд., перераб. и доп. -- М.: Машиностроение, 1988. -- 416 с.

4) ГОСТ 12080-66. Концы валов цилиндрические. Основные размеры, допускаемые крутящие моменты.

5) ГОСТ 8752-79. Манжеты резиновые армированные для валов. Технические условия.

6) ГОСТ 8338-75. Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры.

7) ГОСТ 23360-78. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки.

Размещено на Allbest.ru

...