Курсовая работа: Проектирование мотор-редуктора

Курсовая работа: Проектирование мотор-редуктора

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Филиал «СЕВМАШВТУЗ» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» в г. Северодвинске

Факультет кораблестроения и океанотехники

Кафедра технологии металлов и машиностроения

КурсовОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Детали машин»

Тема: проектирование МОТОР-РЕДУКТОРА

Работу выполнил: студент 3 курса, 1390 группы Рожок И.Е.

Научный руководитель: Слуцков В.А.

г. Северодвинск 2011 год

Введение

Мотор-редуктор представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). 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 (с полым валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами приводов различных назначений, размеров и мощностей. 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. Область применения: средства автоматизации и системы управления, устройства регулирования, автоматические и автоматизированные системы управления, следящие мини-приводы, средства обработки и представления информации, специальные инструменты, медицинская техника.

Такие механизмы пригодны для использования в умеренных климатических условиях, при установке в помещении или на открытом воздухе под навесом. В стандартном исполнении они грунтуются краской методом окунания, а затем покрываются сине-серой алкидной эмалью воздушной сушки. Имеются также и специальные покрытия.

Для экстремальных условий и установки на открытом воздухе имеется окраска для всемирного использования.

Верхняя предельная температура 105 K (при температуре охлаждающей среды +40°C), Максимальная допустимая непрерывная температура 155°C.

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.

Цилиндрический одноступенчатый редуктор предназначен для передачи мощности между валами электродвигателя и исполнительного механизма.

1. Задание на проектирование

Разработать конструкцию и выпустить конструкторскую документацию на мотор-редуктор. Исходные данные для проектирования – в табл. 1.1 и 1.2.

Мотор-редуктор состоит из электродвигателя и редуктора, выполненные в одном блоке. Частота вращения выходного вала – постоянная. Соединение валов электродвигателя и входного вала редуктора – жесткая муфта. Редуктор закрытого типа, корпус должен иметь лапы для крепления к раме. Компоновочная схема мотор-редуктора и описание требований к нему – в табл. 1.2.

Таблица 1.1 Исходные данные для проектирования

Таблица 1.2 Компоновочная схема мотор-редуктора

2. Предварительные расчеты и анализ работы мотор-редуктора

2.1 Срок службы привода

Срок службы (ресурс) :

часов,

где L – срок службы привода, 11 лет;

 – количество рабочих дней в году,  = 250 рабочих дней (при пятидневной рабочей неделе);

 – количество смен, = 2 смены;

 – продолжительность смены,  = 8 часов.

2.2 Выбор электродвигателя

2.2.1 КПД редуктора

,

где – КПД червячной передачи (предварительный);

 – КПД одной пары подшипников.

2.2.2 Требуемая мощность электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя:

 кВт;

2.2.3 Подбор электродвигателей

По табл. приложений 1,3 [1] выбираем электродвигатели серии 4А с кВт. Данные заносим в таблицу 2.1:

Таблица 2.1 Параметры выбранных электродвигателей

2.2.4 Передаточное число привода

Передаточное число привода для каждого варианта электродвигателя:

,

где  – частота вращения выходного вала мотор-редуктора.

;;

;.

Оптимальное передаточное число червячной передачи лежит в диапазоне 2,5…5,6. Из четырех вариантов первый и четвертый не попадают в указанный диапазон. Больше подходит 2 вариант, так как электродвигатель 4 АМ112M4 обладает меньшими габаритами и массой.

2.3 Расчет кинематических и силовых параметров привода

2.3.1 Частота вращения и угловая скорость вала электродвигателя

об/мин;  сек-1.

Частота вращения быстроходного вала редуктора совпадает с частотой вращения вала электродвигателя:

об/мин;  сек-1.

Частота вращения тихоходного вала редуктора (выходного вала мотор-редуктора):

об/мин;  сек-1.

2.3.2 Мощность на валу электродвигателя

кВт. Мощность на быстроходном валу редуктора (с учетом потерь на трение в подшипниках вала):

 кВт.

Мощность на выходном валу (с учетом потерь на трение в в зубчатой передаче и подшипниках вала):

 кВт.

2.3.3 Вращающий момент на валу электродвигателя:

 Н∙м.

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора:

 Н∙м.

Вращающий момент на тихоходном (выходном) валу:

 Н∙м.

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.2:

Таблица 2.2 Кинематические и силовые параметры привода

3. Проектирование зубчатой передачи

3.1 Исходные данные для проектирования

·  Вращающий момент на шестерне 36,04 Н∙м;

·  Частота вращения шестерни =1445 об/мин;

·  Передаточное число u =4,16;

·  Время работы передачи (ресурс) =44000 ч;

·  Условия работы: реверсивность, средние динамические нагрузки.

Особые технологические и эксплуатационные требования:

·  Условия смазывания – закрытая передача;

·  Тип передачи – с наружным зацеплением;

·  Схема механизма – одноступенчатый редуктор с симметричным расположением колес относительно опор;

·  Требования к компактности – средние;

·  Масштаб производства – крупносерийное;

·  Ограничения по шумности – средние.

3.2 Предварительные расчеты

Из соображений обеспечения средней компактности и средней стоимости изготовления предварительно примем:

·  Твердость зубьев шестерни: H1 ³ 45 HRC, колеса: H2 £ 350 HB;

·  Передача – косозубая (рис. 3.1). Объем применения данных передач – свыше 40 % объема применения всех цилиндрических колес в машинах.

3.2.1 Предварительное (в первом приближении) значение межосевого расстояния , мм:

мм,

Где коэффициент K = 8.

3.2.2 Предварительные размеры заготовок шестерни и колеса

мм,

мм.

3.2.3 Предварительная окружная скорость:

м/сек.

После анализа результатов выполненных расчетов примем:

·  Марки материалов: шестерни – сталь 40Х с закалкой ТВЧ до твердости 45…50 HRC; колеса – сталь 45 с улучшением до твердости 235…262 HB.

·  Тип передачи – косозубая.

·  Степень точности изготовления – 8.

3.3 Допускаемые напряжения

3.3.1 Допускаемое контактное напряжение

Предел контактной выносливости:

для шестерни:

МПа;

для колеса:

МПа.

Число циклов, соответствующее перелому кривой усталости:

для шестерни ():

;

для колеса:

.

Требуемый ресурс в циклах:

для шестерни:

;

для колеса:

.

Коэффициент долговечности:

для шестерни:

, поэтому ;

для колеса:

, поэтому .

Коэффициент запаса прочности:

для шестерни:

,

где – минимальный коэффициент запаса;

– коэффициент запаса, учитывающий ответственность;

 – коэффициент запаса, учитывающий допущения при определении напряжений. для колеса:

,

где – минимальный коэффициент запаса;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5