Проектирование привода (123871)

Посмотреть архив целиком

Оглавление


Задание для контрольной работы

1 Определение мощности на приводном валу

2 Выбор электродвигателя

3 Кинематический расчет привода

4 Расчет параметров зубчатых колес

4.1 Определение механических свойств материалов

4.2 Расчет параметров передачи

5 Конструирование валов редуктора

5.1 Расчет диаметров валов

5.2 Расчет шпоночных соединений

5.3 Расчет зубчатой муфты

5.4 Разработка чертежа вала редуктора

6 Проверочный расчет быстроходного вала

6.1 Определение реакций опор

6.2 Расчет статической прочности вала

6.3 Уточненный расчет прочности вала

7 Подбор подшипников качения

Список использованной литературы



Задание для контрольной работы


Провести проектировочный и проверочный расчет деталей механизма привода на основании его сборочного чертежа. Произвести выбор электродвигателя, расчет соединений, муфт и основных деталей редуктор, а также ориентировочного значения коэффициента полезного действия. Выполнить рабочий чертеж вала.


Кинематическая схема.



Исходные данные:


Долговечность привода tΣ, ч: 11600

Мощность тихоходного вала N2, кВт: 3,3

Частота вращения тихоходного вала n2, мин-1: 435

Материал вала: сталь 45 с термообработкой улучшением



1 Определение мощности на приводном валу


КПД редуктора:


η = ηзп · ηм · ηп2


ηзп = 0,95…0,98; принимаем ηзп = 0,98 – КПД закрытой цилиндрической передачи;

ηм = 0,995 – КПД муфты;

ηп = 0,99 – КПД пары подшипников качения.


η = 0,98 · 0,995 · 0,992 = 0,955


Требуемая мощность двигателя:


N1 = N2/ η = 3,3 / 0,955 = 3,46 кВт.



2 Выбор электродвигателя


Выбираем электродвигатель с запасом мощности: 4А112МВ6Y3 со следующими характеристиками:

Nдв = 4 кВт; nдвc = 1000 мин-1; dдв = 38 мм; ψmax = 2,2.


Частота вращения двигателя при номинальной нагрузке:


n1 = nдв = nдвc · (1-s) = 1000 · (1-0,04) = 960 мин-1, где:


s – коэффициент скольжения, принимаем s = 0,04.



3 Кинематический расчет привода


Передаточное число редуктора:


u = n1 / n2 = 960 / 435 = 2,2


Принимаем ближайшее стандартное значение (второй ряд): u = 2,24.

Уточним частоту вращения тихоходного вала редуктора:


n2 = n1 / u = 960 / 2,24 = 429 мин-1


Угловые скорости вращения валов:


ω1 = πn1 / 30 = 3,14 · 960 / 30 = 100,5 с-1;

ω2 = πn2 / 30 = 3,14 · 429 / 30 = 44,9 с-1.


Вращающие моменты на валах:


Т1 = N1 / ω 1 = 3,46 · 103 / 100,5 = 34,43 Н·м;

T2 = (N2 / ω 2) · η = T1 · u · η = 34,43 · 2,24 · 0,955 = 73,65 Н·м.



4 Расчет параметров зубчатых колес


4.1 Определение механических свойств материалов


Выбираем для шестерни сталь 45 с термообработкой улучшением НВ 240, а для колеса тоже сталь 45 с термообработкой нормализацией НВ 215.

Примем предварительно: для шестерни диаметр заготовки до 100 мм, а для колеса до 400 мм. Тогда:

- для материала шестерни: предел текучести σт = 440 МПа, предел прочности σв = 780 МПа;

- для материала колеса: предел текучести σт = 280 МПа, предел прочности σв = 550 МПа.

По заданной долговечности определяем число рабочих циклов:

- шестерни Nц1 = 60 · 960 · 11600 = 6,7 · 108;

- колеса Nц2 = 60 · 429 · 11600 = 3 · 108.


Так как Nц > 107 принимаем коэффициент долговечности КHL = 1.

Коэффициент безопасности примем: [n] = 1,15.


При НВ ≤ 350 НВ: σНlimb = 2 · HB + 70, тогда:


- для шестерни σНlimb1 = 2 · 240 + 70 = 550 МПа


H]1 = (σНlimb1 · КHL) / [n] = (550 · 1) / 1,15 = 478,3 МПа


- для колеса σНlimb2 = 2 · 215 + 70 = 500 МПа


H]2 = (σНlimb2 · КHL) / [n] = (500 · 1) / 1,15 = 434,8 МПа



4.2 Расчет параметров передачи


Введем коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки и неравномерность зацепления kH = 1,2.

Коэффициент ширины колеса: ψba = 0,4.

Межосевое расстояние из условия контактной прочности зубьев:


αW = (u + 1) = (2,24 + 1) = 91,3 мм.


Принимаем αW = 100 мм.

m = (0,01-0,02) αW = 1-2 мм, принимаем m = 1 мм.


Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса:


zΣ = 2 αW / m = 2 · 100 / 1 = 200,


а также отдельно для быстроходной ступени передач:


z1 = 2 αW / m(u + 1) = 2 · 100 / 1 · (2,24 + 1) = 61,7; z1 = 62


Для тихоходной ступени:


z2 = z1u = 61,7 · 2,24= 138,2; z2 = 138


Уточняем передаточное число:


u = z2 / z1 = 138 / 62 = 2,23


Делительные диаметры:


d1 = m z1 = 1 · 62 = 62 мм

d2 = m z2 = 1 · 138= 138 мм


Диаметры вершин зубьев:


da1 = d1 + 2m = 62 + 2 · 1 = 64 мм

da2 = d2 + 2m = 138 + 2 · 1 = 140 мм


Ширина колеса прямозубой передачи при ψba = 0,4:


b2 = ψва · αW = 0,4 · 100 = 40 мм



Ширина шестерни:


b1 = b2 + 4 = 40 + 4 = 44 мм


Диаметры окружности впадин:


df1 = d1 – 2,5m = 62 – 2,5 · 1 = 59,5 мм


df2 = d2 – 2,5m = 138– 2,5 · 1 = 135,5 мм


Коэффициент ширины шестерни по диаметру:


Ψbd = b1 /d1 = 44 /62 = 0,71



5 Конструирование валов редуктора


5.1 Расчет диаметров валов


Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение:


d = ,


где [τ]k – допускаемые напряжения кручения, определяемые механическими свойствами материала вала.


[τ]k = 0,1σт


Ведущий вал выполним за одно целое с шестерней. В качестве материалов валов возьмем: сталь 45 с термообработкой улучшением.

Тогда для ведущего вала:


[τ]k = 0,1σт = 0,1 · 440 = 44 МПа


dВ1 = = 15,8 мм


Так как диаметр вала двигателя dдв = 38 мм, то окончательно берем dВ1 = 38 мм. Диаметр вала под подшипники принимаем 50 мм.

Для ведомого вала:


[τ]k = 0,1σт = 0,1 · 440 = 44 МПа


dВ2 = = 20,3 мм


Принимаем: выходной диаметр Ø25 мм, под подшипники – Ø35 мм, под колесо - Ø45 мм.


5.2 Расчет шпоночных соединений


Размеры призматических шпонок выбираем по диаметру вала:

Ведущий вал:


dВ1 = 38 мм, берем шпонку: 10х8, t1 = 5 мм.


Ведомый вал:


dВ2 = 25 мм, берем шпонку: 8х7, t1 = 4 мм.

dВ2.1 = 45 мм, берем шпонку: 14х9, t1 = 5,5 мм.


Длину призматической шпонки выбираем из стандартного ряда в соответствии с расчетом на смятие по боковым сторонам шпонки:


lр ≥ (2 · Т · 103)/( d(ht1) · [σсм])


Допускаемые напряжения смятия:


см] = σт / [s],


где [s] – допускаемый коэффициент запаса.


Для шпонок из чистотянутой стали 45Х принимаем σт = 400 МПа. Принимаем: [s] = 2,3


см] = 400 / 2,3 = 173,9 МПа

Ведущий вал:

lр1 = (2 · 34,43 · 103)/( 38 · (8 – 5) · 173,9) = 3,47 мм


l1 = lр1 + b = 3,47 + 10 = 13,47 мм


Окончательно берем: l1 = 20 мм

Ведомый вал:

lр2 = (2 · 73,65 · 103)/( 25 · (7 – 4) · 173,9) = 11,3 мм


l2 = lр2 + b = 11,3 + 8 = 19,3 мм


Окончательно берем: l2 = 20 мм


lр3 = (2 · 73,65 · 103)/( 45 · (9 – 5,5) · 173,9) = 5,4 мм


l3 = lр3 + b = 5,4 + 14 = 19,4 мм


Окончательно берем: l3 = 20 мм

Ширина колеса 40 мм – шпонка подходит.


5.3 Расчет зубчатой муфты


В приводе будем использовать зубчатую муфту. Выбор муфты производится в зависимости от диаметра вала и передаваемого крутящего момента по критерию:


Трасч = k · Тдл. ≤ Ттабл.


Принимаем k = 1, тогда:


Трасч = Т1 = 34,43 Н·м


Диаметр муфты:


dМ ≥ 10 = 10 = 35 мм


qM = 0,2 – 0,25

kМ = 4 – 6 – при твердости 40-50 HRC


Выбираем зубчатую муфту dМ = 60 мм, Т = 4000 Н · м.


5.4 Разработка чертежа вала редуктора


Основные размеры вала редуктора были получены в результате его проектирования. Недостающие размеры определим на основании выбранного варианта исполнения.

Вал редуктора спроектирован ступенчатым, это дает ряд преимуществ: удобство сборки; изготовление сопрягаемых деталей в системе отверстия.

Размеры под посадочные места под сопрягаемые детали выберем по их соответствующим размерам и условиям соединений.

Для обеспечения возможности выхода шлифовального камня при обработке

посадочных поверхностей вала введем канавку.

Для обеспечения требований взаимозаменяемости и обеспечения необходимого качества соединений проставим на чертеже допуски на размеры.

Укажем шероховатость обрабатываемых поверхностей. В технических требованиях укажем термообработку.



6 Проверочный расчет быстроходного вала


6.1 Определение реакций опор


Для проверочного расчета статической и усталостной прочности ступенчатого вала составим его расчетную схему.


Расчетная схема вала.


Геометрические параметры вала определим на основании чертежа:


Случайные файлы

Файл
98039.doc
176578.rtf
23394-1.rtf
190.rtf
17333-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.