Курсовая работа: Расчет редуктора

двигатель муфта подшипник привод

5.1 Выбор материала валов

Для валов выбираем материал: Сталь 45, термообработка – улучшение, твердость 269..302 HB, допускаемые напряжения

σВ=890 Н/мм2; σT=650 Н/мм2 σ-1=380 Н/мм2

для шестерни []к=10 Н/мм2

для вала колеса []к=20 Н/мм2

5.2 Вал-шестерня

1-я ступень под полумуфту

стандартный размер d1=20 мм

l1=1.8∙d1=1.8∙20=36 мм

стандартный размер l1=36 мм

фаска с=1 мм

радиус галтели rг=2 мм

2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием.

d2=d1+2t=20+2∙2=24 мм

при t=2

стандартный размер d2=24 мм

l2=0,6d2=0.6∙24=14.4 мм

стандартный размер l2=15 мм

3-я ступень под подшипник

d3=d2+2t=24+2∙2.5=30 мм

l3 определяется графически

4-я ступень под шестерню

d4=d3+3.2r=30+3.2∙2=36,4 мм

при r=2

стандартный d4=37 мм

l3 определяется графически

5-я ступень под резьбу

по таблице 10.11 [1] выбираем

d5=27 мм M27x1.5

l5= определяется графически

5.3 Вал колеса

1-я ступень под элемент открытой передачи

стандартный размер d1=30 мм

l1=1.3∙d1=1.3∙30=39 мм

стандартный размер l1=40 мм

2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник

d2=d1+2t=30+2∙2.5=35 мм

при t=2.5

стандартный размер d2=35 мм

l2=1.25d2=1.25∙35=43.75 мм

стандартный размер l2=45 мм

3-я ступень под колесо

d3=d2+3.2r=35+3.2∙2.5=43 мм

при r=2.5

стандартный d3=45 мм

l3= определяется графически

4-я ступень под подшипник

d4=d2=35 мм

l4=T+c=24.5+2=26.5 мм

где T-ширина роликовых-конических однорядных подшипников Т=24.5 мм

стандартный размер l4=26 мм

5-я ступень

d5=d3+3f=45+3∙1.6=49.8 мм

стандартный размер d2=50 мм

l5= определяется графически

5.4 Подбор подшипников

Для быстроходного вала шестерни выбираем роликовые конические однорядные подшипники серии 7306 схема расположения врастяжку. (d=30; D=72; T=21; Cr=40 кН; C0r=29.9 кН)

Для тихоходного вала колеса выбираем роликовые конические однорядные подшипники серии 7507 схема расположения враспор. (d=35; D=72; Т=24.5; Cr=53 кН; C0r=40 кН)

Предварительные размеры валов

Tр=T∙K=30∙2=60 Н∙м

К=2 – коэффициент режима нагрузки

Выбираем упругую муфту со звездочкой. (ГОСТ 21425-93). Диаметр отверстия 24 мм.

T=63 Н∙м

Радиальная сила, с которой муфта действует на вал:

где с∆r=800 Н/мм из таблицы 10.28 [1] (d=24 мм).

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ

7.1 Определение сил в зацеплении закрытой передачи

Угол зацепления =20º.

а) Окружная сила на колесе

б) Окружная сила на шестерне

Ft1=Ft2=1612.6H

в) Радиальная сила на шестерне

r=0.44cos1-0.7sin1=0.44cos13.79-0.7sin13.79=0.26

г) Осевая сила на колесе

д) Осевая сила на шестерне

a=0.44sin1+0.7cos1=0.44sin13.79+0.7cos13.79=0.78

е) Радиальная сила на колесе

7.2 Консольные сила цилиндрической передачи

а) Окружная сила на колесе

б) Окружная сила на шестерне

Ft3=Ft4=2966.6 Н

в) Радиальная сила на колесе

г) Радиальная сила на шестерне

Fr3=Fr4=1067.976 Н

8. РАСЧЕТ ВАЛОВ

8.1 Расчетная схема быстроходного вала

Определение реакций в подшипниках

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный вал)

1. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

;

;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X

MA=0; MB=0; MC=RBY∙lБ; MD=RBY∙(lБ+l1)+RCY∙l1; MD=Fa1∙d1/2

2. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

;

;;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

MA=0; MB=-FM∙lM; MC=-FM∙(lM+lБ)+RBX∙lБ; MC=Ft1∙lБ; MD=0

3. Строим эпюру крутящих моментов

4. Суммарные радиальные реакции

5. Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях

Проверка прочности валов

Сечение В

материал вала: Сталь 45 (σ-1=380 Н/мм2 τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=30 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd – коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем

;

KF – коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

Сечение С

материал вала: Сталь 45 (σ-1=390 Н/мм2 τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=30 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd – коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем ;

KF – коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

Сечение D

материал вала: Сталь 45 (σ-1=390 Н/мм2 τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=33.64 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd – коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] выбираем Kσ=1.7 Kτ=1.55

по таблице 11.3 [1] выбираем Kd=0.87 для (Kσ)D ; Kd=0.76 для (Kτ)D

KF – коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

8.2 Расчетная схема тихоходного вала

Определение реакций в подшипниках

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный вал)

1. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

;;

;;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X

MA=0; MB=RAY∙l2; MD=0; MC=-Fr3∙lОП; MB=Fr3∙(lОП+lT)-RCY∙lT;

2. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

;  ;

;  ;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

MA=0; MB=RAX∙l2; MD=0; MC=-Ft3∙lОП; MB=-Ft3∙(lОП+lT)+RCx∙lT;

3. Строим эпюру крутящих моментов

4. Суммарные радиальные реакции

5. Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях

Проверка прочности валов

Сечение В

материал вала: Сталь 45 (σ-1=390 Н/мм2 τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=45 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd – коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] по таблице 11.2 [1] выбираем Kσ=2 Kτ=1.9

по таблице 11.3 [1] выбираем Kd=0.84 для (Kσ)D ; Kd=0.72 для (Kτ)D

KF – коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

Сечение C

материал вала: Сталь (σ-1=390 Н/мм2 τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=35 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd – коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем ;

KF – коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

9.1 Схема нагружения подшипников

Быстроходный вал (подшипник 7306 d=30 D=72 Cr=40000Н e=0.34 Y=1.780)

Нагружение подшипников

Fa1-RaВ+RaА=0

RaA=RsA=RA∙e∙0.83=708.34∙0.34∙0.83=200 Н

RaB=Fa1+RaA=1257.8+200=1457.8

RsB=RB∙e∙0.83=2155.6∙0.34∙0.83=608.3 Н

Тихоходный вал (подшипник 7507 d=35 D=72 Cr=53000Н e=0.346 Y=1.733)

RaA

Нагружение подшипников

Fa2-RaC+RaА=0

RaC=RsC=RC∙e∙0.83=4883.23∙0.346∙0.83=1402.36 Н

RaА=-Fa2+RaC=-419.4+1402.36=982.96 H

RsA=RA∙e∙0.83=3647.7∙0.346∙0.83=1047.54 Н

9.2 Расчет по динамической грузоподъемности

Быстроходный вал (подшипник 7306 d=30 D=72 Cr=40000Н Y=1.780)

а) Коэффициент влияния осевого нагружения e=0.34

б) Осевые составляющие RsA=200 RsB=608.3

в) Осевые нагрузки подшипников RaA=200 RaB=1457.8

г) Отношения RaA/VRA=200/708.34=0.282<e

RaB/VRB=1457.8/2155.6=0.676>e

Для B REB=(XVRB+YRaB)KбKТ=(0.4∙1∙2155.6+1.78∙1457.8) ∙1.2∙1=4148.54

Для A REA=VRAKбKТ=1∙708.34∙1.2∙1=850

Кб=1.2 по таблице 9.4 [1] (Кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки)

Более нагруженный подшипник B

Подшипник подходит

Тихоходный вал (подшипник 7507 d=35 D=72 Cr=53000Н Y=1.733)

а) Коэффициент влияния осевого нагружения e=0.346

б) Осевые составляющие RsA=1047.54 RsC=1402.36

в) Осевые нагрузки подшипников RaA=982.96 RaC=1402.36

г) Отношения RaA/VRA=982.96/3647.7=0.269<e

RaC/VRC=1402.36/4883.23=0.287<e

Для A REA=VRAKбKТ=1∙3647.7∙1.2∙1=4377.24

Для C REC=VRCKбKТ=1∙4883.23∙1.2∙1=5859.87

Кб=1.2 по таблице 9.4 [1] (Кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки)

Более нагруженный подшипник C

Подшипник подходит

10.1 Соединение колеса и вала

Шпонка 14x9x36 (ГОСТ 23360-78) d=45 мм

Ft=1612.6Н

lр=l-b=36-14=22 мм

10.2 Соединение шестерни открытой передачи и вала

Шпонка 8x7x50 (ГОСТ 23360-78) d=30 мм

Ft=2966.4 Н

lр=l-b=50-8=42 мм

10.3 Соединение полумуфты и вала

Шпонка 6x6x25 (ГОСТ 23360-78) d=20 мм

Ft=160 Н

lр=l-b=25-6=19 мм

11. СМАЗЫВАНИЕ

Для смазывания зубчатого зацепления применим способ непрерывного смазывания жидким маслом окунанием.

В редукторе будем использовать масло И-Г-А-68 ГОСТ 17479.4-87 для sН>600Мпа и окружной скорости до 2 м/с табл. 10.29 [1].

Для контроля уровня масла применим трубчатый маслоуказатель, так как он удобен для обзора.

Для слива загрязненного масла предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой М16´1,5.

Для осмотра зацепления и заливки масла в крышке корпуса выполним одно окно. Окно закроем крышкой.

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. Калининград, 1999

2. Иванов М.Н. Детали машин. М.,1998