Проектирование привода общего назначения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

 высшего профессионального  образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Механика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка

 

к курсовому проекту

по курсу: «детали машин» на тему:

«Проектирование привода общего назначения»

Задание 10, вариант 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          Выполнил: студент Посыпкин А.   .        

  

                                                                                            

                                                                             Проверил: Кичаев Е.К.

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2012

 

Введение

 

Машиностроению  принадлежит ведущая роль среди  других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.

Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности – основные задачи конструкторов-машиностроителей. Одним из направлений решения этих задач является совершенствование конструкторской подготовки инженеров высших технических учебных заведений.

Большие возможности для  совершенствования труда конструкторов  дает применение ЭВМ, позволяющее оптимизировать конструкции, автоматизировать различную  часть процесса проектирования.

Объектами курсового проектирования являются приводы различных машин  и механизмов, использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения.

Важной целью выполняемого проекта является развитие инженерного  мышления, включающее умения использовать предшествующий опыт, находить новые  идеи, моделировать, используя аналоги. Курсовому проекту по деталям машин свойственна многовариантность решений при одном и том же задании развивает у студентов мыслительную деятельность и инициативу. 

Важнейшая задача курсового  проектирования – развитие умения разрабатывать техническую документацию. Базируясь на исходных предпосылках из курса графики и машиностроительного черчения, в процессе самостоятельной работы над курсовым проектом, студенты овладевают свободным чтением и выполнением чертежей неограниченной сложности.

 

 СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. Техническое задание №10

на курсовой проект по деталям машин

студенту(ке)_____________ факультета_______ курс___  группа___

Спроектировать привод общего назначения

Схема привода

 

Исходные данные:

Нагрузка постоянная; ресурс 20000 ч.; тип производства: для редуктора- крупносерийное, для рамы- единичное.

 

2. Эскизный проект

2.1. Выбор электродвигателя

Кинематический  и силовой расчет привода

1) Определим общий  коэффициент полезного действия  привода

    ,

где - коэффициенты полезного действия редуктора передачи;

- коэффициент полезного действия  червячной передачи;

  - коэффициент полезного действия муфты.

=0.8

  2) Требуемая мощность  двигателя  , кВт

  = = кВт

  3) По известному значению  требуемой мощности двигателя  выберем электродвигатель по  ГОСТу. При этом должно выполняться  условие.   

P_ном.д P_тр.д

Это условие выполняется для электродвигателя 4A80A4. Значение P_ном.д=1,1кВт, значение S=5,4%, мм.

Определим требуемую частоту двигателя  n , мин :

= 1500(1-5,4/100)= 1419мин ;

n =30w /p=(30·7,43)/3,14=70,98мин .

4) Определим  передаточное число привода:

.

Принимаем ближайшее значение из стандартного ряда передаточных чисел .

 

 

5)Определим частоту вращения валов:

;

.

6) Начальная угловая скорость, угловая скорость быстроходного вала:

.

7)Угловая скорость тихоходного вала: 

.

8)Мощность передаваемая ступенями привода, кВт :

 кВт;

 кВт;

 кВт.

9)Моменты вращения на валах, Н м:

;

;

.

                                     

 

 

Выбор материала

Предварительно выбираем материал  со средними механическими характеристиками: для червяка – сталь 45 , термическая обработка – улучшение, твердость менее 350 НВ: для червячного колеса – БрАЖ9-4Л,  способ отливки-в кокиль.

Пределы выносливости.

 

σ =900МПа                   σ =500МПа

σ =750МПа                   σ =200МПа

 

  Скорость скольжения при проектном расчете предварительно вычисляется по эмпирической формуле:

м/с.

Допускаемое контактное напряжение:

МПа

Допускаемое напряжение изгиба:

МПа

Эквивалентное число  циклов: .

Предельное допускаемое контактное напряжение:

МПа

Предельное допускаемое  напряжение изгиба:

МПа.

 

 

 

Расчет на контактную прочность

 

1.Число заходов червяка:

При U=15…30 рекомендуется принимать .

2.Число зубьев колеса:

3.Коэффициент диаметра червяка:

q=10.

4.Межосевое расстояние:

мм.

По ГОСТ 2185-66 ближайшее межосевое расстояние мм.

5.Модуль:

.

Округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 2144-76 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Расчет основных геометрических параметров

1.Коэффициент смещения  червяка:

.

2.Межосевое расcтояние:

мм.

3.Делительный диаметр  червяка:

мм.

4.Делительный диаметр червячного колеса:

мм.

5.Начальный диаметр  червяка:

мм.

6.Делительный угол подъема:

;

.

7.Начальный угол подъема:

.

8.Диаметр вершин и  впадин витков червяка:

мм.

мм.

9.Диаметр вершин и впадин  зубьев колеса:

мм.

мм.

10.Наибольший диаметр червячного колеса:

мм.

11.Ширина венца колеса:

 мм.

Принимаем мм.

12.Длина нарезанной части червяка:

мм.

Принимаем  
Проверочный расчет на контактную прочность.

1.Окружная скорость червяка:

 м/с.

2.Окружная скорость червячного колеса:

 м/с.

Принимаем  8-ю степень точности.

3.Скорость скольжения:

м/с.

4.Коэффициент динамической нагрузки:

5.Коэффициент концентрации нагрузки:

;

6.Коэффициент нагрузки:

7.Контактное напряжение:

Недогрузка не превышает 15%.

 

Проверочный расчет зубьев на изгибающую прочность.

 

1.Эквивалентное число зубьев колеса:

.

2.Коэффициент формы зуба колеса:

.

Напряжение изгиба:

МПа .

 

 

 

2.3 Нагрузка валов редуктора

Окружная сила на червяке  и осевая сила на колесе:

Окружная сила на колесе и осевая сила на червяке:

Радиальная сила на колесе и червяке:

 

 

 

 

2.4 Проектный расчет валов

Быстроходный  вал:

 

Примем по ГОСТ 21424-75 d =20 мм

 

Предварительно принимаем  шарикоподшипники радиально-упорные однорядные

Условное обозначение 36205:

;

.

Грузоподъемность:

Динамическая  ;

Статическая .

 

 

Тихоходный  вал:

 

 

Приму по ГОСТ 21424-75 =30 мм

Предварительно принимаем роликоподшипники конические однорядные:

Условное обозначение 7207

;

;

;

 

Грузоподъемность:

Динамическая  ;

Статическая .

 

Эскизная компоновка редуктора

Цель эскизной компоновки – определение положения элементов  передач относительно опор (подшипников).

Эскизная компоновка редуктора выполняется в соответствии с требованием ЕСКД на миллиметровой бумаге формата А1 карандашом в тонких линиях желательно в масштабе 1:1  должна содержать одну проекцию – разрез по осям.

Шестерня и колесо вычерчиваются в виде прямоугольников. Длина ступицы колеса принимается  равной ширине венца и не выступает  за пределы прямоугольника. Зазор  между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса мм, где мм - толщина стенки корпуса редуктора . Зазор от окружности вершин зубьев колеса (шестерни) до внутренней стенки корпуса мм.

Предварительно выбираем роликоподшипники конические однорядные и схему установки «враспор». Параметры подшипников легкой серии выбираем по диаметру и занесем в таблицу:

Вал	Подшипники
	Обозначение	мм
Б/х вал	36205		16,7	9,1	-
Т/х вал	7207		38,5	26	0,37

Принимаем расстояние от торца подшипников до внутренней стенки корпуса редуктора мм.

Расстояния  от торца подшипника вала до точки приложения его радиальной реакции определяют по формуле:

мм – быстроходный вал;

мм -тихоходный вал.

Измерением находим  расстояния между реакциями быстроходного вала ;

тихоходного вала .

 

2.5 Определение  опорных реакций. Построение эпюр  моментов.

Проверочный расчет подшипников

 
Дано: , , .

, .

 

1. Плоскость XZ

;

     ;

   

Проверка:

 

Расчет  моментов:

1-ый участок: 

;

;
м;

2-ой участок:

;

;
м;

 

2. Плоскость YX

;

 

   

Проверка:

Расчет  моментов:

1-ый участок: 

;

;
м;

2-ой участок: 

;
м;	.

Определяем суммарные реакции:

;

.

Проверяем предварительно выбранные роликоподшипники конические  7207 легкой серии:

; ; .

Грузоподъемность:

Динамическая ;

Статическая .

Определяем эквивалентную  нагрузку из формулы:

- коэффициент безопасности;

- температурный коэффициент;

- коэффициент вращения.   

 

 

 

Осевые составляющие радиальных реакций подшипников:

;

.

 

Опора А.

Н.

Принимаем .

Расчетная долговечность  :

тыс.ч. ;

 

Опора В.

Принимаем .

Расчетная долговечность  :

тыс.ч. ;

        

2.6 Тепловой расчет  редуктора.

1. Приведенный угол  трения при  составляет .