РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

2019-11-21

239

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

12 Следующая ⇒

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Прикладная механика

(21.05.04 Горное дело)

на тему:

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

Выполнил(а):

Селляхов Е.Н

студент 3 курса группы С-ГМ-16

Руководитель работы:

Старший преподаватель КГД

Шабаганова С.Н.

Дата сдачи:

Дата защиты:

Оценка:__________________

г. Мирный

2018г.

Содержание

Техническое задание	3
Введение	4
1. Кинематический расчет мотор-редуктора	5
2. Выбор материала и допускаемых напряжений зубчатой передачи	6
3. Расчет основных параметров цилиндрической зубчатой передачи	8
4. Проверочный расчет передачи	9
7. Расчет сил, действующих в передаче	12
8. Расчет валов	13
9. Конструирование мотор-редутора	15
Заключение	16
Список литературы	17

Институт Политехнический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Мирном

Кафедра Горного дела

Направление 21.05.04 «Горное дело»

Профиль Горные машины и оборудования

Задание на курсовой проект

Студента Селляхова Евгений Николаевича по дисциплине «Прикладная механика»

1. Тема работы «Расчет и проектирование цилиндрического прямозубого мотор-редуктора».

2. Цель спроектировать мотор-редуктор, исходя из заданных параметров.

3. Задачи

- Выполнить кинематический расчет мотор-редуктора;

- Произвести выбор материалов изготовления элементов зубчатой передачи;

- Выполнить проверочные расчеты на прочность;

- Выполнить расчет вала;

- Выполнить графическую часть курсового проекта.

4. Перечень подлежащих разработке вопросов:

- По теоретической части: основные этапы конструирования с точки зрения дисциплин «Теория машин и механизмов», «Сопротивление материалов» и «Детали машин».

- По аналитической части: методики расчетов элементов механической передачи и методики проверочных расчетов на прочность.

5. Исходные данные:

- По литературным источникам [2] Вариант 8

6. Список рекомендуемой литературы:

1. Иванов М.Н. Детали машин: Учебник для студентов вузов / под редакцией В.А.Финогенова. – 6-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2000 г. –383 с.

2. Монастырский В.Ф., Монастырская Н.Н., Кочнева О.В. Прикладная механика: учебное пособие. – Мирный: Мирнинская городская типография, 2003 г.

7. Срок защиты студентом курсового проекта 26 декабря 2018 г.

Дата выдачи задания 10 октября 2018 г.

Руководитель курсового проекта

__________________________________________________________С.Н. Шабаганова____

(ученая степень, звание) (личная подпись) (инициалы, фамилия)

Задание принял(а) к исполнению студент(ка) Селляхов Евгений Николаевич

очной формы обучения 3 курса С-ГМ-16 группы____________________________________

(личная подпись) (инициалы, фамилия)

Введение

Мотор-редуктор представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат. Мотор-редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением не требуется никаких рамных конструкций. Мотор редуктор, как универсальный элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.

Наибольшее распространение в промышленности получили планетарные и цилиндрические мотор-редукторы, выполненные по соосной схеме взаимного расположения электродвигателя и выходного вала, а также червячные мотор-редукторы с расположением электродвигателя под 90 град. к выходному валу. К мотор-редукторам общемашиностроительного применения относят: цилиндрические мотор-редукторы, планетарные мотор-редукторы, спироидные мотор-редукторы, червячные и цилиндрическо-червячные мотор-редукторы, волновые мотор-редукторы, мотор-редукторы специального назначения.

Целью данного курсового проекта является проектирование мотор-редуктора на основании комплексного технического задания. Привод включает в себя электродвигатель, соединенный при помощи жесткой муфты с цилиндрическим зубчатым редуктором.

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОТОР-РЕДУКТОРА

Электродвигатель – электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.

Целью кинематического расчета является определение усилий и скоростей на исполнительных элементах мотора-редуктора. Для мотора-редуктора определяется крутящий момент и угловая скорость вращения вала.

Рис. 1. Кинематическая схема цилиндрического мотор-редуктора.

Выбираем типовой электродвигатель серии 4А по заданной синхронной частоте вращения и требуемой мощности.

Электродвигатель – 4А100L6КУЗ,

Номинальная мощность: N₁=1,5кВт,

Частота вращения: n₁=1000мин-1,

Передаточное отношение u = 4.5

КПД %, при номинальной мощности 0,82,

Cosφ при номинальной мощности 0,83.

Наработка: =6

Угловая скорость ведущего вала:

Частота вращения ведомого вала:

мин^-1.

Угловая скорость ведомого вала:

Крутящий момент соответственно на ведущем и ведомом валах:

;

- КПД,

- КПД зубчатой передачи,

- КПД подшипникового узла.

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения передачи и условий ее работы. В качестве материалов колес применяют стали, чугуны и пластмассы.

Основными материалами для зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали. В зависимости от твердости стальные зубчатые колеса делятся на две группы.

Первая группа — колеса с твердостью поверхностей зубьев Η <350 НВ. Применяются в слабо- и средненагруженных передачах. Материалами для колес этой группы служат углеродистые стали 35, 40, 45, 50, 50Г, легированные стали 40Х, 45Х, 40ХН и др. Термообработку — улучшение производят до нарезания зубьев. Колеса при твердости поверхностей зубьев <350 НВ хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению.

Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерни прямозубой передачи должна быть на (25...50) НВ больше твердости колеса.

Вторая группа — колеса с твердостью поверхностей Η >350 НВ. Высокая твердость рабочих поверхностей зубьев достигается объемной и поверхностной закалкой, цементацией, азотированием, цианированием. Эти виды термообработки позволяют в несколько раз повысить нагрузочную способность передачи по сравнению с улучшенными сталями.

Зубья колес с твердостью поверхностей Η > 350 НВ не прирабатываются. Для неприрабатывающихся зубчатых передач обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса не требуется.

Поверхностная закалка зубьев с нагревом токами высокой частоты (т.в.ч.) целесообразна для шестерен с большим модулем, работающих с улучшенными колесами, ввиду хорошей приработки зубьев. При малых модулях мелкий зуб прокаливается насквозь, что делает его хрупким и сопровождается короблением. Для закалки т.в.ч. используют стали 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ.

Цементацию применяют для колес, размеры которых должны быть минимальные (авиация, транспорт и т. п.). Для цементации используют стали 20Х, 12ХНЗА и др.

Азотирование обеспечивает особо высокую твердость поверхностных слоев зубьев. Для передач, в которых отсутствует абразивное изнашивание зубьев, можно применять азотирование. Оно сопровождается малым короблением и позволяет получать зубья 7-й степени точности без отделочных операций. Для повышения прочности сердцевины зуба заготовку колеса подвергают улучшению. Для азотирования применяют стали 40ХНМА, 40Х2НМА, 38ХМЮА, 38Х2Ю.

Таким образом, выбираем недорогую легированную марку стали Ст45, назначаем термообработку для колеса. В стали 45 содержится 0,45% углерода и менее 1,5% хрома. Выбираем данную марку, назначая разницу в твердости колеса и шестерни.

Для выбранного материала определяем характеристики долговечности. Число циклов нагружения для шестерни и колеса:

где - наработка в часах; , - соответственно частота вращения шестерни и колеса.

Определяем допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба. Коэффициент долговечности по контактным напряжениям для шестерни и колеса для длительно работающих передач можно принимать .

Коэффициент долговечности по изгибным напряжениям для зуба колеса (менее прочного) ля длительно работающих передач можно принимать .

Допускаемые контактные напряжения:

МПа,

где - предел контактной выносливости материала; - коэффициент безопасности по контактным напряжениям.

Допускаемое напряжение изгиба:

МПа,

где - предел выносливости при изгибе; - коэффициент безопасности по изгибу.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Цилиндрический редуктор – самый распространенный тип редукторов за счет простоты передачи и максимального КПД.

Цилиндрический редуктор представляет собой одну или несколько последовательно соединенных цилиндрических передач, заключенных в общий корпус. Редуктор имеет входной и выходной валы, которые посредством муфт или иных соединительных элементов соединяются с двигателем и рабочей машиной соответственно. В свою очередь цилиндрическая зубчатая передача представляет собой пару зубчатых колес, находящихся в зацеплении друг с другом. Когда входному валу прикладывается вращающий момент, он, как и закрепленное на нем зубчатое колесо, приводится в движение. Посредством цилиндрической передачи усилие передается от колеса входного вала к колесу, находящемуся с ним в зацеплении. Колеса изготавливаются разных диаметров и с разным количеством зубьев, причем колесо с меньшим числом зубьев называется шестерней, а с большим – колесом. Вращающий момент последовательно передается с входного вала на промежуточный, а с промежуточного на выходной ( в случае двухступенчатого редуктора).

Рассчитываем основные параметры цилиндрической зубчатой передачи.

Предварительное значение межосевого расстояния:

;

=63.

Полученное значение округляют до ближайшего стандартного из ряда нормальных линейных размеров R10.

где =310 - вспомогательный коэффициент (для прямозубых);

u – передаточное отношение;

- коэффициент ширины зуба колеса;

- расчетный момент на выходном валу;

- крутящий момент на валу колеса;

- коэффициент нагрузки (первоначально принимается ).

Ширина колеса и шестерни:

Окружная скорость передачи по ГОСТ 1643-81

Коэффициент нагрузки

;

Где - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки между зубьями в зависимости от типа, точности передачи и окружной скорости; – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; - динамический коэффициент.