Расчет и проектирование многоступенчатого механического привода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО РЫБОЛОВСТВУ

МУРМАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 

     

Кафедра технической механики 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

По дисциплине «Детали машин»

На тему: «Расчет и проектирование многоступенчатого  механического привода» 
 
 

Выполнил:

Студент группы МА-371

Авдеев  А.В. 
 

Проверил:

Преподаватель кафедры ТМ

Кобелев В.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Техническое задание на проектирование      3

Введение            4

1.Кинематический  и силовой расчет      5

1.1.Выбор  грузового каната, расчет полиспаста  и   

грузового барабана        5

1.2.Выбор  электродвигателя       6

1.3.Определение  частот вращения, вращающих 

моментов  на валах         8

2.Расчет открытой  ступени        9

2.1.Выбор материалов. Расчет допустимых напряжений.  9

2.2.Расчет  модуля зацепления       9

2.3.Расчет геометрических  размеров зубчатых колес   10

2.4.Расчет вспомогательных  параметров     10

2.5.Расчет сил,  действующих в зацеплении    10

    2.6.Проверочный  расчет передачи      11

2.7.Схема привода  с кинематическим анализом     12

3.Предварительный  расчет валов редуктора     13

3.1.Ведущий  вал         13

    3.2.Ведомый  вал         13

4.Конструктивные  размеры шестерни и колеса     15

5.Расчет зубчатых  колес редуктора       16

6.Конструктивные  размеры шестерни и колеса     21

7.Конструктивные  размеры корпуса редуктора     22

8.Первый  этап компоновки редуктора      23

9.Проверка  долговечности подшипника      25

10.Второй  этап компоновки редуктора      30

11.Проверка  прочности шпоночных соединений    32

_{12.Уточненный  расчет валов         33}

_{13.Посадки  зубчатого колеса, шестерни и подшипников   40}

14.Выбор  сорта масла         41

15.Сборка  редуктора         42

Список  использованной литературы      44 
 
 
 
 
 

     Техническое задание на проектирование . 

     Спроектировать  и рассчитать привод грузовой лебедки  имеющей грузоподъемность G = 4,9 тонны, скорость подъема груза V = 13,5 м/мин. Привод двухступенчатый: первая ступень  – закрытая (редуктор) цилиндрическая косозубая, вторая ступень – открытая, цилиндрическая прямозубая. 

       Рисунок 1. Задание на проектирование.  
 
 
 

     Введение 
 

     Темой курсовой работы является расчет и  проектирование редуктора общего назначения.

     Цель  данной работы состоит в том, чтобы  научиться правильно применять  знания, полученные в процессе учебы, на практике.

     В процессе выполнения данной работы решаются следующие задачи:

• расширение, углубление, закрепление и систематизация теоретических знаний и применение этих знаний для ведения расчетов при проектировании;
• развитие навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы.

 
 
 
 
---
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Кинематический и силовой расчет

     1.1 Выбор грузового каната, расчет полиспаста и грузового барабана

     1.1.1 Расчет наибольшего натяжения каната 

     Кратность полиспаста принимаем равной i_П = 2, кпд полиспаста η_П = 0,99 для блоков с подшипниками качения 

     S = 4900/(2*0,99) = 24747 Н 

     1.1.2 Расчет наименьшего допустимого разрывного усилия каната 

     , n = 5,5 для механизмов подъема груза, работающих в среднем режиме.

     S_P = 5,5*24747 = 136108 Н 

     1.1.3 Выбор грузового каната 

     Выбираем  канат типа ЛК-Р по ГОСТ 2688-90 с  прочностью проволок σ_В = 1960МПа. Выбранный канат имеет диаметр d = 15 мм и S_P = 137000 = 137000Н. 

4. Расчет  минимального радиуса блока

 

     _, e = 18, для механизмов подъема, работающих среднем режиме, D = 18*15 = 270 мм 
 
 

     1.1.5 Расчет минимального диаметра грузового барабана 
 

     D_б = 270*0,85 = 229,5 мм, принимаем D_б = 230 мм 

6. Расчет  частоты вращения грузового барабана

 
 

     ω_б = (13,5*2/60)*(2000/(230+15)) = 3,67с^-1 

     n_б = (30*3.67)/3.14 = 35 об/мин 

7. Расчет  мощности на барабане

 
 

     Р_б = (10*4,9/2)*((230+15)/2000)*3,67 = 11кВт 

     1.2 Выбор электродвигателя

1.2.1 Расчет  КПД привода 

     ,

     где η₁ – кпд редуктора, η₂ – кпд открытой ступени, η_М – кпд муфты, η_ПП – кпд пары подшипников.

     η_ОБЩ = 0,98*0,95*0,98*0,99³ = 0,885 

1.2.2 Расчет требуемой мощности двигателя 
 

     Р_Э.Тр = 11/0,885 = 12,43кВт 

1.2.3 Оценка  максимальной частоты вращения  двигателя. Выбор электродвигателя 
 

     Принимаем: u_1max = 5, u_2max = 10,

     n_Э.МАХ = 35*5*10 = 1750 об/мин

     По  каталогу (стр.390 [1]) выбираем электродвигатель. Исходя из полученной максимальной частоты  вращения, учитывая, что при запуске  двигателя всегда необходимо иметь  запас мощности, выбираю электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором 4А160М6 с Р_НОМ = 15 кВт, n_ДВ = n_c*(1-s) = 1000*(1-0.026) = 974 об/мин, d_ВАЛА = 48 мм.

     u_общ = n_дв/n_б

     u₂ = u_пр/u_p

     u_общ = 974/35 = 27,8

     u₂ = 27,8/4 = 6,95 
 
 
 
 
 

     1.3 Определение частот вращения, вращающих моментов на валах 

     Расчет  представлен в таблице 1.1.

Таблица № 1.1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Расчет открытой ступени

2.1 Выбор материалов. Расчет допустимых напряжений 

     Выбираем  Сталь 45 ГОСТ 1050-88 улучшенную для шестерни и колеса, с твердостью по Бринеллю, соответственно:

     НВ₁ = 270

     НВ₂ = 240

     , где K_HL коэффициент долговечности, равный 1, для долговечных передач.

     Формула для расчета изгибных напряжений примет вид: 

     Коэффициент запаса S_F = 1,7 для кованных и штампованных зубчатых колес

     [σ]_F1 = (1,75*270)/1,7 = 278МПа

     [σ]_F2 = (1,75*240)/1,7 = 247 МПа 

2.2 Расчет модуля зацепления 

     ,

     где k_F – коэффициент нагрузки. Для консольного расположения шестерни k_F = 1,7. принимаем z₁ = 30, ψ_bm = 10, T₁ – момент на тихоходном  
 
 

валу  редуктора в Н*м, Y_F = 3,8 коэффициент формы для 30 зубьев.

m = [3,8(2*431,4*1,7*10³)/(30*10*278)]^1/3 = 4,06 мм.

     Найденное значение открытого модуля округляем  до стандартного значения m = 4,0 мм

     2.3 Расчет геометрических размеров зубчатых колес 

     z₂ = z₁* u₂ = 30*6,95 = 208,5 ≈ 209

     d₁ = Z₁*m = 30*4,0 = 120 мм

     d₂ = Z₂*m = 209*4,0 = 836 мм

     d_a1 = d₁ + 2m = 120 + 8 = 128 мм

     d_a2 = d₂ + 2m = 836 + 8 = 844 мм

     d_f1 = d₁ – 2,5m = 120 – 10 = 110 мм

     d_f2 = d₂ – 2,5m = 836 – 10 = 826 мм

     b₁ = b₂ + 5 = 40 + 5 = 45 мм

     b₂ = ψ_bm * m = 10*4 = 40 мм

     2.4 Расчет вспомогательных параметров

     v = d₁ * ω₁/2000 = 120*25,5/2000 = 1,53 м/с

     ψ_bd = b₁/d₁ = 45/120 = 0.375

2.5 Расчет сил, действующих в зацеплении 

     F_t = 2000*T₁/d₁ = 2000*431,4/120 = 7190 H

     F_τ = F_t*tgα = 7190*tg20 = 2617 H 
 
 

2.6 Проверочный расчет передачи 
 

     Y_F2 = 3,6 (для зубчатых колес, выполненных без смещения, при z ≥ 100), Y_β – учитывает влияние угла наклона.

     K_F = K_Fα * K_Fβ * K_Fv – коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба.