Курсовий по механіці

1 Загальна частина

Опис редуктора

Привод складається з електродвигуна, муфти, відкритої ремінноїпередачі, одноступінчатого горизонтального циліндричного косозубіредуктора.

Редуктор - це механізм, який служить для зниження кутових швидкостейі збільшення передавання обертових моментів.

Переваги косозубі редуктора:

- висока міцність зубців;

- плавність ходу;

- безшумність роботи .

Недоліки:

- наявність осьової сили FА, що намагається зрушити колесо вздовжосі валу;

- складність і дорожнеча виготовлення.

1 - електродвигун;

2 - ремінна передача;

3 - редуктор;

4 - муфта. Малюнок 1 - Кінематічна схема приводу

2 Розрахункова частина

2.1 Вибір електродвигуна, кінематічній і силовий розрахунок приводу

Визначаємо загальний коефіцієнт корисної дії привода за формулою:

(1) де - ккд ремінної передачі,, [1], с. 5;

- ккд редуктора,, [1], с. 5;

- ккд підшипникових вузлів,, [1], с. 5.

Визначаємо загальне Передаточне число приводу:

(2) де - частота обертів вихідного вала;

- частота обертів вхідного вала.

Визначаємо частоту обертів вхідного вала:

(3)

Вибираємо електродвигун з, тоді загальне Передаточнечисло привода дорівнює:

Загальне Передаточне число привода розподіляємо по елементахпривода:

(4) де - передатний число ремінної передачі,, [1], с.36;

- передатний число циліндричного косозубі редуктора, , [1], с.36.

Визначаємо відхилення розрахункового передаточного числа відфактичного:

(5)

підбираємо електродвигун попередньо визначаємо потужність на входівала:

(6) де - кутова швидкість

(7)

;

підбираємо електродвигун 4А132М6 з потужністю 7,5 кВт, частотоюобертів вала двигуна, і діаметром вихідного кінця d = 31 мм.

Визначаємо кутову швидкість на кожному валу привода:

(8)

(9)

(10)

Визначаємо частоту обертів кожного вала привода:

(11)

(12)

(13)

Визначаємо обертаючі моменти на кожному валу привода:

(14)

(15)

(16)

2.2 Вибір матеріалів зубчастими коліс

Так як в завданні немає особливих вимог стосовно габаритів передачі,вибираємо матеріали з середніми механічними характеристиками:

- для шестірні Сталь 45, термічна обробка - покращання, твердість HВ
230;

- для колеса, Сталь 45, термічна обробка - покращання, але твердістьна 30 одиниць нижче HВ 200.

Визначаємо допустиму контактну напругу:

(17) де - межа контактної витривалості при базовому числі циклів;

- коефіцієнт довговічності при числі циклів напруги більше базового, що має міцне при довготривалій експлуатації редуктора, приймають,;

- коефіцієнт безпеки, [SН] = 1,10.

Для вуглецевих сталей з твердістю поверхонь зубців менше НВ 350 ітермічною обробкою покращанням:

(18)

Для косозубих колес розрахункова допустима контактна напруга:

;
(19)для шестірні:

,
(20)

;для колеса:

,
(21)

Тоді розрахункова допустима контактна напруга:

Так як потрібну умову виконано.

2.3 Розрахунок зубчатої передачі

Визначаємо міжосьову відстань з умови контактної витривалостіактивних поверхонь зубців:

, (22) де - коефіцієнт, враховуючий нерівномірність розподі-лення навантаження по ширині вінця,, [1], с. 32;

- коефіцієнт ширини вінця по міжосьовій відста-ні,

Вибираємо найближче значення міжосьової відстані зі стандартногоряду, [1], с. 36.

Визначаємо нормальний модуль зачеплення:

,
(23)

Приймаємо стандартне значення модуля, [1 ], с. 36.

Попередньо приймаємо кут нахилу зубців

Визначаємо число зубців шестірні і колеса:

(24)

Приймаємо, тоді:

(25)

Приймаємо.

Уточняємо значення кута нахилу зубців:

,
(26)

Кут нахилу зубців.

Основні розміри шестерні і колесадіаметри поділювані:

(27)

(28)

,перевірка:

(29)

,діаметри вершин зубців:

(30)

(31)

,ширина колеса:

(32)

,ширина шестерні:

(33)

Визначаємо коефіцієнт ширини шестірні по діаметру:

(34)

Окружна швидкість колес:

(35)

При такій швидкості для косозубих коліс треба прийняти 8 ступіньточності, [1], c.32.

Розраховуємо коефіцієнт навантаження:

(36)

Приймаємо коефіцієнти, [ 1], c.39,
, [1], c.40.

Перевіряємо контактну напругу за формулою:

, (37)

Так як, умови міцності виконано.

Сили, які діють в зачепленні:окружна:

(38)

,радіальна:

(39)

,осьового:

(40)

Перевіряємо зубці на витривалість за напругою:

, [1], c. 44 (41) де - коефіцієнт навантаження;

- коефіцієнт, що враховує форми зубців і залежить від еквівалентного числа зубців.

Визначаємо коефіцієнт навантаження:

(42)

Приймаємо, [1], c. 43;, [1], c. 43.

Визначаємо еквівалентне число зубців:у шестерні:

(43)

,у колеса:

(44)

вираховуємо допустиму напругу при розрахунку на витривалістьшестірні й колеса:

(45)

Для сталі 45 покращенної до:

, [1], с. 44.

(46)для шестірні:

,для колеса:

Визначаємо коефіцієнт безпеки:

(47)

Приймаємо, [1 ], с. 48

Допустима напруга при розрахунку на витривалість шестірні й колеса:

Знаходимо відношення.

(48)

Приймаємо,, [1], с.42

. Подальший розрахунок ведемо для зубців шестірні, так як для неїзнайдено менше значення.

Визначаємо коефіцієнт, який враховує розподіл навантаження міжзубцями:

(49)

Розраховуємо коефіцієнт для 8 ступені точності, який враховуєрозподіл навантаження між зубцями:

,
(50) де - коефіцієнт торцевого перекриття,, [1], c.47; п - ступінь точності коліс, п = 8.

Перевіряємо міцність зубців шестірні за формулою:

Так як, умови міцності виконано.

2. 4 Проектний розрахунок валів редуктора

Рисунок 2 - Ведучий вал

Визначаємо діаметр вихідного кінця вала:

, (51)

Приймаємо стандартне значення діаметра вихідного кінця із ряду:
.

Визначаємо діаметр ступеня вала під підшипник:

(52)

Малюнок 3 - Ведення вал

Визначаємо діаметр вихідного кінця вала:

, [1], c. 62

(53)

Приймаємо стандартне значення із ряду:

Визначаємо діаметр ступеня під підшипник: ,

(54)

Визначаємо діаметр вала під колесо:

( 55)

Визначаємо діаметр буртиком для упора колеса:

(56)

Шестірню виконуємо за одне ціле з валом, її розміри визначенні вище.

2.5 Конструювання зубчатих коліс

Колесо ковані;;.

Діаметр Маточин:

(57)

Довжина Маточин:

(58)

Приймаємо довжину Маточин, що дорівнює

Товщина обода:

(59)

Приймаємо.

Товщина диска:

(60 )

Визначаємо діаметр знаходження центрів отворів:

(61)

Визначаємо діаметр отворів:

(62)

Визначаємо відстань від торців підшипників до точки прикладанняопорних реакцій:

,
(63)

2.6 Конструктивні розміри корпусу редуктора

Товщина стінок корпуса й кришки:

(64)

Приймаємо.

Товщина фланців поясів корпуса й кришки:верхнього пояса корпуса і пояса кришки:

(65)

(66 )

,нижнього пояса корпуса:

(67)

Приймаємо.

Діаметр болтів: Фундаментні:

(68)

Приймаємо болти з різьбою М20;ті, що кріплять кришку до корпуса у підшипників:

(69)

Приймаємо болти з різьбою М16;ті, що з'єднують кришку з корпусом:

(70)

Приймаємо болти з різьбою М12.

2.7 Ескізне компонування

Спочатку вибираємо підшипники для ведучого й відомого вала.

Для ведучого вала вибираємо шарікопідшіпнікі радіально упорні - тип
36202,;;;;
;;; - Легка вузька серія.

Для ведення вала вибираємо шарікопідшіпнікі радіально упорні - тип
36212,;;;;;
;; - Легка вузька серія.

При окружній швидкості змазування може здійснюватися маслянимтуманом. В цьому випадку відступивши від лінії внутрішньої стінки корпусазображуємо внутрішній діаметр підшіпніка.

У випадку установки мазеутрімуючіх кілець вибираємо розмір, щодорівнює 8 мм.

Послідовно виконуємо ескізне компонування:

- спрощено вікреслюємо вали редуктора;

- спрощено вікреслюємо зубчасті зачеплення;

-- відкреслюємо внутрішній корпус, відстань між буртиком і корпусом,колесами і внутрішніми поверхнями корпуса приймаємо 10-15 мм;

- визначаємо відстань а від торців підшипників до точок опорнихреакцій;

- вімірюванням знаходимо відстань від точок прикладенихопорних реакцій підшипників;

- визначаємо відстань від точок прикладених консольних навантаженьдо найближчих опор:

,
(71)

, приймаємо,

,
(72)

, приймаємо;

- визначаємо довжину вихідного кінця вала:

(73) ,

(74)

2.8 Підбір підшипників і перевірка їх за динамічноювантажопідйомністю

Визначаємо консольні навантаження

(75)

,
(76)

Розраховуємо ведений вал.

Визначаємо реакції опор:

(77)

, (78)

,
(79)

4) Перевірка:

(80)

Визначаємо еквівалентне навантаження:

(81)

(82)

Подальший розрахунок зробити на більш навантаженій опорі.

Потім визначаємо відношення:

(83) де - е = 0,18;

- осьового сила, Н;

-- статична вантажопідьоймність підшіпніка,

;

Визначаємо еквівалентне навантаження:

,так як подальший розрахунок визначаємо за формулою:

, (84) де;

Потім знаходимо розрахункову довговічність підшипників у мільйонахобертів:

(85)

Потім визначаємо розрахункову довговічність в годинах:

(86)

Розраховуємо ведучий вал.

Визначаємо реакції опор:

, (87)

, (88)

3) Перевірка:

,
(89)

, (90)

, (91)

6) Перевірка

,
(92)

Визначаємо еквівалентне навантаження:

(93)

(94)

Подальший розрахунок робимо на більш навантаженій опорі.

Потім визначаємо відношення:

, де е = 0,20

- осьового сила, Н;

- статична вантажопідйомність підшіпніка,

;

Визначаємо еквівалентне навантаження:

так як подальший розрахунок визначаємо за формулою:

(95)

Потім знаходимо розрахункову довговічність підшипників у мільйонахобертів:

Потім визначаємо розрахункову довговічність в годинах:

2.9 Перевірка міцності шпоночная з `єднань

Перевіряємо шпонку під муфтою, колесом і відкритої ремінноїпередачі. Шпонку вибираємо в залежності від діаметра установочного вала.

Вибираємо розміри,,, за стандартом, враховуючимоменти Т на даному валу.

Розраховуємо шпонку за напрямом змінання. Сталь 45:

, (96)під шківом:

;під муфтою:

;

під колесом: ,

Умови міцності виконано.

2.10 Уточнений розрахунок валів

Перевіряємо на міцність січення вала А-А. Діаметр вала в цьомусіченні. Концентрація напруг обумовлена наявністю шпоночноїканавки. Приймаємо коефіцієнти концентрації напруг:, [1], с. 165.
Визначаємо масштабні фактори, [1], с. 166.

згинаючись момент у січені (при х = 60):

(97)

Момент протистояння січення при:

, (98)

Амплітуда нормальних напруг згинання:

(99)

Момент протистояння крученій січеній нетто:

, (100)

Амплітуда та середня напруга циклу косательніх напруг:

(101)

Коефіцієнт запасу міцності:

(102)

(103)

Результативний коефіцієнт запасу міцності січення:

(104)

Результативний коефіцієнт запасу :

(105)

2.11 Вибір посадок основних з'єднань

зубчасті колеса на вали при важких ударних навантаженнях з `єднуютьз. Розпірні втулки установлюють по, кришки підшипників укорпус по. Муфти по;. Внутрішні кільця підшипників навали k6. Зовнішні кільця підшипників в корпус по Н7. Розпірні кільця,ущільнювальні манжети.

2.12 Вибір і розрахунок муфт

За вихідними даними підбираємо муфту пружно втулочно пальцеве. Муфтупідбираємо за діаметрами з `єднаних валів.

Матеріал напівмуфт сталь 35, пальці виготовленні з нормалізованоїcталі 45, втулки з спеціальної гуми з допустимою напругою змінання
.

Втулки перевіряють на змінання поверхні, які прилипають до пальців.

,
(106) де - довжина втулки,;

- діаметр пальця,;

- число пальців,;

- діаметр окружності, на якій установлені пальці;

Т - розрахунковий момент.

Визначаємо розрахунковий момент:

(107) де - коефіцієнт, який враховує режим роботи,

, [1], с. 291;

- номінальний момент,.

Визначаємо діаметр окружності по який встановлені пальці:

(108) де Д - діаметр муфти,.

, приймаємо.

Пальці перевіряємо на вигин:

, (109)

Визначаємо допустиму напругу на вигин:

(110) де - поточність для сталі 35.

Так як умова міцності виконана.

2.13 Вибір Змазки

Вибираємо мастило для змазування зачеплення в редукторі. При виборізмазування враховуємо швидкість роботи редуктора і контактні напруги, заними вибирають в `язкість мастила. Для одержаних значень та
вибираємо в `язкість мастила, [1], с. 253. Зав `язкістю вибираємо сорт мастила: при в` язкості вибираємоіндустріальне мастило, [1], с. 253. Змазування проводимо маслянимтуманом.

Визначаємо об `єм масляної ванни:

,
(111)

Приймаємо.

Визначаємо допустимі рівні занурення зубчатих коліс:

(112)

Підшипники змазуємо пластичним мастильних матеріалом, закладаючийого в підшіпнікові камери при монтажу. Вибираємо солідол марки УС-2, [1],с. 203.

2.14 Збірка редуктора

Перед збиранням внутрішню порожнечу корпуса редуктора старанноочищають і покривають маслостійкою фарбою.

Збирання проводять відповідно до креслень збирання редуктора,починаючи з вузлів валів:

- на ведучий вал насаджують мазеутрімуючі кільця і шарікопідшіпнікі,попередньо нагріти в маслі до 80 0 - 100 0 С;

- у відомий вал закладають шпонку 18х11х70 і напресовують зубчастіколесо до упора в Бурти валу;

- потім надівають розпірну втулку, мазеутрімуючі кільця іустановлюють шарікопідшіпнікі, попередньо нагріті в маслі.

Зібрані вали укладають в основу корпуса редуктора і надівають кришкукорпуса, попередньо покриваючи поверхню стінку кришки і корпусу спиртовийлаком.

Для центрівкі установлюють кришку на корпус за допомогою двохконічніх штіфтів, затягають болти, якими кріпиться кришка до корпусу.

Після цього на відомий вал надівають розпірне кільце, в підшіпніковікамери закладають пластичні мастило, ставлять кришку підшипників зкомплектом металевих прокладок для регулювання.

Перед постановкою наскрізних кришок в проточки закладають повстяніущільнення, просяклі гарячим маслом. Перевіряють прокручування валіввідсутність заклінювання підшипників (вали повинні прокручувати від руки)і закріплюють кришки гвинтами.

Далі на кінець відомого вала в шпоночно канавку закладають шпонку,уставляють зірочку і закріплюють її торцевих закріпленням: гвинт торцевогозакріплення стопорять спеціальною планкою.

Потім укручують пробку масло спускного отвору з прокладкою іжезловій масло покажчик.

Заливають в корпус масло і закривають оглядовий отвір кришкою зпрокладкою з технічного картону; закріпляють кришку болтами.

Зібраний редуктор обкочують і піддають випробуванню на стенді запрограмою, установленою технічними умовами.

3 Техніка безпеки і охорона оточуючого середовища

Редуктор повинен надійно закріплятіся на фундаменті, небезпекустановлять частини якого-небудь обладнання, що обертаються (передачі,вали). Відкриті елементи привода повинне відгороджуватіся, огородженняповинне бути довговічнім, міцним і стійким, зберігаючи механізм відрізноманітних пошкоджень.

корозійно і вогнестійкім, не утруднювати робочі операції,огородження не повинно мати ріжучіх кришок.

Відпрацьовані масла з розчину не повинні зливатися в землю, а вспеціальні резервуари для масла.

Список використаних джерел

1. С. А. Чернавській, А. Б. Боков, Курсове проектування деталеймашин, М., "Машинобудування", 1988, с.415

2. У. І. Мархель, Деталі машин, М., "Машинобудування", 1980, с.450

3. А. Ю. Шейнбліт, Курсове проектування деталей машин, М., "Вищашкола ", 1991, с.432

Зміст

1 Загальна частина

2 Розрахункова частина

2.1 Вибір електродвігуна, кінематічній ісиловий розрахунок приводу

2.2 Вибір матеріалів зубчастими коліс

2.3 Розрахунок зубчастими передач

2.4 Проектний розрахунок валів

2.5 Конструювання зубчастими коліс

2.6 Конструктивні розміри корпусу редуктора

2.7 Ескізне компонування

2.8 Підбір підшипників і перевірка Їх задинамічною вантажопідйомністю

2.9 Перевірка міцності шпоночная з'єднань

2.10 Уточнений розрахунок валів

2.11 Вибір посадок основних з'єднань

2.12 Вибір і розрахунок муфт

2.13 Вибір Змазки

2.14 Збірка редуктора

3 Техніка безпеки та охорона навколишньогосередовища

Список використаних джерел

Додаток А. Завдання на курсовий проект

Додаток Б. Ескізне компонування

Додаток В. Ескіз вала

Додаток Г. Ескіз колеса
-----------------------