Курсовая работа: Червячный двухступенчатый редуктор

Курсовая работа: Червячный двухступенчатый редуктор

Федеральное агентство по образованию и науке

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования "Санкт-Петербургский

государственный политехнический университет"

Механико-машиностроительный факультет

Кафедра "Машиноведение и детали машин"

ПРИВОД СИЛОВОЙ

Пояснительная записка к курсовому проекту

МДМ.082.00.00 ПЗ

Выполнил студент Малыхин Г.Е.

Группа 3044/1

Руководитель Иванов Б.С.

СПбГПУ

2010

Содержание

Введение

1 Энергокинематический расчет и выбор элетродвигателя

2 Расчет червячной передачи

3 Расчет зубчатой передачи

4 Техническое предложение и выбор варианта

5 Расчет ременной передачи

6 Проектировочный расчет валов и выбор подшипников

7 Проектировочный расчет валов

8 Проверочный расчет промежуточного вала

9 Проверочный расчет подшипников валов

10 Расчет соединений вал-ступица

11 Проверочный расчет муфты выходного вала

12 Тепловой расчет редуктора

13 Выбор смазочный материалов

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте объектом проектирования является силовой привод.

На основании технического задания требуется разработать привод намоточного устройства. Основным узлом привода является червячно–цилиндрический двухступенчатый редуктор. Редуктор состоит из червячной (быстроходной) и косозубой зубчатой (тихоходной) передач.

Силовой привод состоит из асинхронного электродвигателя, клиноременной передачи и редуктора. Электрический двигатель установлен на салазках, а весь силовой привод на литой плите. Предварительное натяжение ремней клиноременной передачи осуществляется путем перемещения электродвигателя относительно салазок посредством винта.

Работа привода осуществляется следующим образом: вращение ротора электрического двигателя посредством ремённой передачи передаётся на быстроходный вал. Зубчатые цилиндрические колеса установлены на тихоходном и промежуточном валах, червячное колесо - на промежуточном валу, а червяк расположен на быстроходном валу. Валы установлены на подшипниках качения.

Смазка червячной передачи осуществляется окунанием и является картерной. Зубчатые передачи смазываются поливом. Смазка подшипников качения осуществляется с помощью пластичной смазки через соответствующие маслёнки.    

В данном курсовом проекте следующие критерии расчётов и виды разрушений:

1)         зубчатая передача: критерий работоспособности – контактная выносливость, вид разрушения – выкрашивание рабочих поверхностей зубьев;

2)      червячная передача: критерий работоспособности – контактная выносливость и изгибная прочность, вид разрушения – износ и заедание;

3)      цепная передача: критерий работоспособности – тяговая способность и долговечность, вид разрушения – усталостное разрушение, износ;

4)      подшипники качения: критерий работоспособности – усталостное разрушение, вид разрушения – выкрашивание тел качения;

5)      шпоночные соединения: критерий работоспособности – статическая прочность на смятие;

6)      муфта: проверяем зубья по контактной прочности, болты во фланцевом соединении на срез;

7)      проверочный расчёт промежуточного вала: усталостная прочность с учётом изгиба и кручения.

Некоторые расчеты производятся на ЭВМ, что облегчает работу над курсовым проектом и помогает выбрать оптимальный вариант для расчета. С целью выбора наиболее выгодных размеров передач и, следовательно, привода производим расчет геометрических параметров для трех вариантов и затем принимаем наиболее подходящий. Проверочные расчеты на прочность производятся вручную, расчет подшипников на динамическую грузоподъемность выполняется на ЭВМ. Чертеж и разработка привода выполняется также на ЭВМ. Это позволяет избежать ошибок при вычерчивании окончательного варианта привода.

Исходя из результатов расчетов, разрабатывается сборочный чертёж силового привода, эскизный и технический проект редуктора, спецификации на силовой привод и редуктор и пояснительная записка.

Ниже приведена кинематическая схема механизма:

Рис.1.1 Кинематическая схема

Мощность электродвигателя определяют из следующего выражения:

,

где Твых – вращающий момент на валу привода, Нм;

wвых – угловая скорость вала, которая определяется по формуле:

;

h – коэффициент полезного действия привода, определяется по формуле:

,

где hрем.п.= 0,96 – коэффициент полезного действия ременной передачи,

hч.п.= 0,8 – коэффициент полезного действия червячной передачи,

hз.п.= 0,98 – коэффициент полезного действия зубчатой передачи,

hподш.= 0,99 – коэффициент полезного действия пары подшипников качения,

hсм.= 0,98 – коэффициент полезного действия смазки,

hмуф.= 0,98 – коэффициент полезного действия муфты.

Определим мощность, развиваемую на тихоходном валу:

 Вт

Определим требуемую мощность электродвигателя:

 Вт.

Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода должна быть не ниже, определённой требуемой мощности:

Выбираем трехфазный асинхронный двигатель серии 4А ( ГОСТ 19523-81).

Тип двигателя в данном случае: 4A80B2. Ниже приведены его характеристики:

Вт, n = 2850 об/мин.

Рис.1.2 Электродвигатель

Габаритные размеры электродвигателя:

L1 = 320мм; L2 = 375мм; Н = 218мм; D = 186мм; d1 = d2 = 22мм; l1 = 50мм; l2 = 50мм;

l3 = 100мм; b = 125мм; d = 10мм; h=120 мм.

Передаточное отношение привода определяем по формуле:

.

Произведение частных передаточных отношений передач, входящих в привод равно общему передаточному отношению:

Значения передаточных чисел изменяются в пределах:

Рассмотрим различные варианты передаточных отношений. Будем изменять только передаточные отношения внутри редуктора, при этом общее передаточное число самого редуктора будет оставаться неизменным во всех вариантах:

Вариант №1.

Возьмём значения передаточных отношений:

Вычислим частоты вращения:

Вычислим значения мощностей:

Вычислим вращающие моменты:

Таблица 1.1

Результаты энергокинематического расчета (Вариант№1)

Вариант №2.

Для поиска рациональной конструкции привода необходим анализ других вариантов разбивки i. Увеличим передаточное отношение червячной передачи и уменьшим  примерно на 25%, получив при этом такое же общее передаточное отношение равное 285:

Вычислим частоты вращения валов:

Вычислим вращающий момент на валах:

Таблица 1.2

Результаты энергокинематического расчета (Вариант №2)

Вариант №3.

Уменьшим передаточное число на червячной передаче в пользу зубчатого зацепления, выполняя условие  с целью увеличения КПД редуктора.

Вычислим частоты вращения:

Вычислим вращающий момент:

Таблица 1.3

Результаты энергокинематического расчета (Вариант №3)

Червячные передачи рассчитываются по напряжениям изгиба и контактным напряжениям. Чаще всего в червячных передачах наблюдается износ и заедание, а не выкрашивание поверхности зубьев. Для предупреждения заедания ограничивают контактные напряжения. Интенсивность износа также зависит от значения контактных напряжений.

Интенсивность износа зависит также от значения контактных напряжений. Поэтому расчёт по контактным напряжениям для червячных передач является основным. Расчёт по напряжениям изгиба проводится при этом как проверочный.

Основное уравнение расчёта на прочность по контактным напряжениям [3,стр.181]:

где qч - удельная нагрузка;

Епр и rпр. - приведённые модуль упругости и радиус кривизны.

Расчёт на прочность по напряжениям изгиба проводится по формуле [3,стр.182]:

где KF – коэффициент расчётной нагрузки;

YF – коэффициент формы зуба.

Цель расчета: определение контактных и изгибных напряжений и основных геометрических параметров червячной передачи.

Рис. 2.1 Червячная передача

Материал для зубчатого венца червячного колеса выбираем, исходя из скорости скольжения:

Вариант №1.

Вариант №2.

Вариант №3.

Vs = 2…5 м/с - II группа – безоловянные бронзы и латуни. Возьмем Бр А9Ж4.

Закалка дает твердость 45..55НRC.

Таблица 2.1

Исходные данные для расчета на ЭВМ

Таблица 2.2

Результаты расчета

Страницы: 1, 2, 3