Автор: Пользователь скрыл имя, 07 Января 2013 в 17:00, курсовая работа
В курсовом проекте произведено конструирование зубчатых колес, расчет шпоночных соединений, конструирование корпуса редуктора и крышек подшипников. Затем сделан выбор смазочных материалов и систем смазывания редуктора, подбор и расчет муфт. Произведено описание порядка сборки редуктора и назначение посадок.
1 Назначение и краткое описание привода 5
2 Выбор электродвигателя 6
3 Расчет на прочность и определение параметров передачи 8
4 Определение сил в зацеплении 13
5 Проектный и проверочный расчет валов редуктора 14
5.1 Определение размеров ступеней валов 14
5.2 Расчетная схема червяка 14
5.3 Расчетная схема колеса 17
6 Подбор и расчет подшипников 19
6.1 Подбор и расчет подшипников червяка 19
6.2 Подбор и расчет подшипников вала колеса 20
7 Проверочный расчет валов 21
7.1 Проверочный расчет вала – червяка 21
7.2 Проверочный расчет тихоходного вала 23
8 Проверочный расчет шпоночных соединений 25
8.1 Проверочный расчет шпонки под колесом 25
8.2 Проверочный расчет шпонки под полумуфтой на тихоходном валу 26
9 Тепловой расчет червячного редуктора 26
10 Выбор посадок для сопряжения основных деталей редуктора 27
11 Определение размеров основных элементов редуктора 27
12 Подбор и проверочный расчет муфты 28
13 Выбор системы, назначения сорта и количества смазки и зацепления подшипников 28
14 Описание технологии сборки редуктора и регулировки его основных узлов
Список литературы
5.2 Расчетная схема червяка
Червяк изготавливаем из стали 40Х азотированной с МПа и
МПа.
Определение реакций в местах посадки подшипников.
Дано: Н; Н; Н; Н.
Рисунок 2 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов вала-червяка
Вертикальная плоскость (ось у).
Определяем опорные реакции:
;
Н
;
Н
Проверка: ;
-1151.4+1584.4-433=0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси х: , , , , .
Горизонтальная плоскость (ось х).
Определяем опорные реакции:
;
Н
; (5.11)
Н
Проверка: ;
2020.9-1600-3220.9+2800=0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси у: , , , , ,
Строим эпюру крутящих моментов.
.
Строим эпюру изгибающих моментов.
Во втором сечении: .
В третьем сечении: .
В первом и четвертом сечении: .
5.3. Расчетная схема колеса
Вал изготовлен из Стали45 улучшенной с МПа и МПа.
Определение реакций в местах посадки подшипников.
Дано: Н; Н; Н; Н.
Рисунок 3 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов вала колеса
Вертикальная плоскость (ось у).
Определяем опорные реакции:
;
Н
;
Проверка: ;
454.8+1601.8-2056.6=0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси х: ; ; ; ; ;
Горизонтальная плоскость (ось х).
Определяем опорные реакции:
;
; (5.17)
Проверка: ; -
-6539+4401+7435-5297=0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси у: ; ; ; ; ;
Строим эпюру крутящих моментов (ЭТ2).
.
Строим эпюру изгибающих моментов.
во втором сечении, в третьем сечении определяем по формуле (5.13):
; ; .
6 Подбор и расчет подшипников
6.1 Подбор и расчет подшипников червяка
Дано: d = 50 мм, Н, ω1 = 149.7 с-1.
Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности СГР, Н и базовой СГ, Н по условию СГР СГ.
Расчетная динамическая грузоподъемность определяется по формуле:
,
где FE – эквивалентная динамическая нагрузка;
Ln – требуемая долговечность подшипника, Ln = 5000 ч (табл. 9.4 [1]);
m – показатель степени, m = 3 – для шариковых радиально-упорных подшипников;
ω1 – угловая скорость вращения вала.
Эквивалентная динамическая нагрузка определяется:
,
при .
,
при ,
где Fa – осевая нагрузка подшипника;
Fr – радиальная нагрузка подшипника;
е – коэффициент влияния осевого нагружения, е = 0.41 (табл. 9.3 [1]);
V, kσ, kT – постоянные составляющие, kσ = 1 (табл. 9.4 [1]), v = 1 – при вращающемся внутреннем кольце (табл. 9.1 [1]), kT = 1 при рабочей температуре до 100٥ С (табл. 9.5 [1]);
Y – коэффициент осевой нагрузки, Y = 1.34 (табл. 9.3 [1]);
Х – коэффициент радиальной нагрузки, = 0.45 (табл. 9.1 [1]).
Предварительно выбираем подшипник
шариковый радиально-упорный №
Сor = 4 8.8 кН, .
Определяем осевые составляющие радиальной нагрузки и .
Н.
Н.
Н.
Н.
Определяем осевые нагрузки подшипников из условия равновесия (тал. 9.6 [1]).
Н.
Н.
Пользуясь формулами (6.2) и (6.3) находим и соответственно:
Н.
Н.
.
На обоих концах вала ставим подшипники №36310 враспор.
6.2 Подбор и расчет подшипников тихоходного вала
Дано: d = 55 мм, Н, ω2 = 6 с-1.
Расчетную грузоподъемность определяем по формуле (6.1). Ln = 24000 ч.
Предварительно выбираем подшипник роликовый конический однорядный №7211, у которого d = 55 мм, D = 100 мм, Т = 23 мм, b = 21 мм, c = 18 мм, r = 2.5 мм, r1 = 0.8 мм, , СГ = 57.9 кН, Сor = 46.1 кН, е = 0.41, Y = 1.46, Y0 = 0.8.
Определяем осевые составляющие радиальной нагрузки и .
Н.
Н.
Н.
Н.
Определяем осевые нагрузки подшипников из условия равновесия (тал. 9.6 [1]).
Н.
Н.
Пользуясь формулами (6.2) и (6.3) находим и :
Н.
Н.
Определяем динамическую грузоподъемность по большему значению эквивалентной нагрузки:
Н.
На обоих концах тихоходного вала ставим подшипники №7211 враспор.
7 Проверочный расчет валов
7.1 Проверочный расчет вала-
Определяем запасы сопротивления усталости в опасных сечениях.
В третьем сечении:
Дано: ; d = 50 мм; Tk = 22400 .
Напряжение изгиба находим по формуле:
,
где WИ – осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.
мм3
МПа
Касательные напряжения:
,
где Тk – крутящий момент на валу;
Wр – полярный момент сопротивления сечения вала, мм3.
Wp = 0.2 d3.
мм3
МПа
Запас усталости сопротивления по изгибу:
.
Запас сопротивления усталости по кручению:
,
где - пределы выносливости, МПа, МПа
(табл. 11.3 [2]);
- амплитуды переменных составляющих циклов нагружений;
- постоянные составляющие, ;
- коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости, и для среднеуглеродистой стали;
- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, определяются по табл. 11.3 [1], (табл. 11.4 [1]);
- составляющие коэффициенты, находим по (табл.15.1[2]), .
.
.
.
МПа.
МПа.
МПа.
Запас сопротивления усталости находим по формуле:
,
где [S] – допускаемое значение запаса прочности. [S] = 1.3…2. Принимаем [S] = 2.
S = 7.93> [S] = 2.
В третьем сечении прочность на усталость обеспечена.
Во втором сечении запас сопротивления усталости находим как и для третьего сечения.
Дано: ; d = 43 мм; Tk = 22400 .
Напряжение изгиба находим по формуле:
где WИ – осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.
мм3.
МПа.
Касательные напряжения:
где Тk – крутящий момент на валу;
Wр – полярный момент сопротивления сечения вала, мм3.
мм3
МПа
По формуле (7.8) находим , = 25 МПа.
По формуле (7.7) находим , МПа, = .
Используя (7.5) и (7.6) находим и .
МПа.
МПа.
Запас сопротивления усталости находим по формуле (7.9):
.
Во втором сечении прочность на усталость обеспечена.
Проверка статической
В третьем сечении:
.
МПа.
.
МПа, МПа. Тогда по (7.11) находим:
.
Во втором сечении: