Разработка двухступенчатого редуктора

Курсовой проект на тему:

«Разработка двухступенчатого редуктора»






Введение



Курсовой проект по деталям машин является первой самостоятельной конструкторской работой. При её выполнении закрепляются знания по курсу «Детали машин». Развивается умение пользоваться справочной литературой.

В соответствии с программой объема курсового проекта являются механические передачи для преобразования вращательного момента, а также цилиндрические и конические передачи.

При проектировании редуктора находят практическое применение такие важные сведения из курса, как расчет на контактную прочность, тепловые расчеты, выбор материалов и термообработок, массы, посадок, параметры шероховатостей поверхности и т.д.

Целью данного задания является спроектировать передачи из условия равенства диаметров ведомых колес 1-ой и 2-ой передач, спроектировать для выходного вала муфту с винтовыми цилиндрическими пружинами, разработать алгоритм и программу расчета выбора двигателя.








Схема привода





















		

	

	

	

	

	

	График нагрузки

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	
Дано

	Шаг цепи эскалатора: Р = 101,8 мм.

	Угол наклона к горизонту α = 30°

	Производительность W = 500 человек/ч

	Скорость движения V = 0,5 м/с

	Длина эскалатора L = 10 м

	Число зубьев ведущей звездочки Z = 8

	Коэффициент сопротивления передвижению C = 0,7

	Коэффициент использования суточный Кс = 0,4

	Коэффициент использования годовой Кг = 0,4

	

	

	
Кинематический расчет

	

	Определение входной мощности

	

	

	

	H = sinα·L = м

	

	

	

	Частота вращения выходного вала

	

	

	

	

	

	

	

	Определяем общее передаточное отношение

	

	

	

	: принимаем U1 =5.5

	
Определяем частоту вращения промежуточного вала

	

	

	

	Определение мощности

	

	

	,

	

	Определение крутящего момента

	

	

	

	

	

	Выбираем двигатель на 2.2кВт

	

	

	P

	(кВт)

	T

	(Н*м)

	n

	(об/мин)

	U

	

	1

	1.775

	18

	950

	5.5

	0.97

	2

	1.722

	95.2

	172.7

	4.5

	0.97

	3

	1.67

	433.4

	36.8

	25.8

	0.941

	

	Расчет прямозубой передачи

	

	Выбор материала

	Шестерня – сталь 40ХН, термообработка, улучшение НВ = 300

	Колесо – сталь 40ХН, термообработка, улучшение НВ = 290.

	Срок службы – 

	Расчет шестерни

	

	

	

	

	SH = 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении

	zR = 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

	zV = 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости

	Определяем коэффициент долговечности

	

	

	

	

	

	, берем 1

	

	Расчет колеса

	

	

	

	

	SH = 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении

	zR = 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

	zV = 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости

	

	Определяем коэффициент долговечности

	

	

	

	

	, берем 1

	

	

	Расчет косозубой передачи

	

	Выбор материала

	Шестерня – HRC=45, сталь 40ХH, HB=430

	Колесо – сталь 40Х, НВ = 200.

	Срок службы – 

	Расчет шестерни

	

	

	

	

	SH = 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении

	zR = 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

	zV = 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости

	Определяем коэффициент долговечности

	

	

	

	

	, берем 1

	

	

	Расчет колеса

	

	

	

	

	SH = 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении

	zR = 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

	zV = 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости

	Определяем коэффициент долговечности

	

	

	

	

	, берем 1

	

	

	

	372 МПа < 511 МПа < 639 МПа

	

	Расчет размеров прямозубой передачи

	

	Кн = 1.4 – коэффициент нагрузки

	- коэффициент зубчатого колеса

	Ка = 450

	Межосевое расстояние:

	

	

	

	aW принимаем = 160 (мм) из числа стандартных длин

	Выбираем нормальный модуль

	, принимаем m = 2.

	Определяем количество зубьев на шестерне и колесе

	

	; .

	

	Определяем делительный диаметр

	

	; 

	,

	
Диаметр выступов

	

	; 

	

	Диаметры впадин

	

	; 

	

	Ширина колеса

	

	

	

	

	Окружная скорость

	

	

	

	Проверочный расчет

	Коэффициенты нагрузки

	

	

	

	

	Где коэффициенты внутренней динамической нагрузки

	коэффициенты концентрирования напряжения

	коэффициенты распределения нагрузки между зубьями

	Проверка по контактным напряжениям

	


	

	коэффициент металла для стали = 190

	коэффициент учета сумарной длины контактных линий = 2,5

	

	

	

	

	

	

	Расчет размеров косозубой передачи

	

	Кн = 1.3 – коэффициент нагрузки

	- коэффициент зубчатого колеса

	Ка = 410

	Межосевое расстояние:

	

	

	

	aW принимаем = 100 из числа стандартных длин

	Выбираем нормальный модуль

	, принимаем m = 1.25

	Определяем количество зубьев на шестерне и колесе

	
; .

	

	Принимаем количество зубьев z1 = 30, z2 = 165

	

	

	

	Определяем делительный диаметр

	

	; 

	

	Диаметр выступов

	

	; 

	

	Диаметры впадин

	

	; 

	

	Ширина колеса

	

	

	; 

	

	
Окружная скорость

	

	

	

	Проверочный расчет

	Коэффициенты нагрузки

	

	

	

	

	Где коэффициенты внутренней динамической нагрузки

	коэффициенты концентрирования напряжения

	коэффициенты распределения нагрузки между зубьями

	Проверка по контактным напряжениям

	

	

	

	коэффициент металла для стали = 190

	коэффициент учета суммарной длины контактных линий = 2,42

	

	

	

	

	

	
Проверка по усталостным напряжениям изгиба

	Допускаемое напряжение изгиба для косозубой передачи

	

	

	

	YR = 1 – коэффициент шероховатости

	YA = 1

	 принимаем = 1.

	

	

	, m =6 – для улучшенных сталей, m = 9 – для закаленных сталей.

	- число циклов

	

	

	

	

	

	 берем ; 

	 берем ; 

	

	Для шестерни

	

	Для колеса

	

	Допускаемое напряжение изгиба для прямозубой передачи

	

	

	

	YR = 1 – коэффициент шероховатости

	YA = 1

	 принимаем = 1.

	

	

	, m =6 – для улучшенных сталей, m = 9 – для закаленных сталей.

	- число циклов

	

	

	

	

	

	 берем ; 

	 берем ; 

	

	Для шестерни

	

	Для колеса

	

	Рабочие напряжения изгиба для колеса прямозубой передачи

	

	

	-коэффициент формы зуба

	

	

	

	 – коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

	 – коэффициент угла наклона

	; ; b = 50,4 мм; m = 2;

	

	

	

	

	Проверка на контактную статическую прочность

	

	

	

	

	

	Проверка изгибной статической прочности

	

	

	

	

	Рабочие напряжения изгиба для шестерни прямозубой передачи

	

	

	-коэффициент формы зуба

	

	

	

	 – коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

	 – коэффициент угла наклона

	; ; b = 50,4 мм; m = 2;

	

	

	

	

	Проверка на контактную статическую прочность

	

	

	

	

	
Проверка изгибной статической прочности

	

	

	

	

	

	Рабочие напряжения изгиба для колеса косозубой передачи

	

	

	-коэффициент формы зуба

	

	

	 – коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

	 – коэффициент угла наклона

	; ; b = 31,5 мм; m =1.25; х=0

	

	

	

	Проверка на контактную статическую прочность

	

	

	


	

	Проверка изгибной статической прочности

	

	

	

	Рабочие напряжения изгиба для шестерни косозубой передачи

	

	

	-коэффициент формы зуба

	

	

	 – коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

	 – коэффициент угла наклона

	; ; b = 31,5 мм; m =1.25; х=0

	

	

	

	Проверка на контактную статическую прочность

	

	

	


	

	

	Проверка изгибной статической прочности

	

	

	

	

	

	Ориентировочный расчет валов

	

	Диаметр вала определим в зависимости от крутящего момента и напряжений вала при кручении

	Для быстроходного вала:

	

	

	

	Выбираем диаметр вала d=22 мм

	Для промежуточного вала:

	

	

	

	Выбираем диаметр вала d=30 мм

	Для тихоходного вала:

	


	

	Выбираем диаметр вала d=50 мм

	Расчет валов

	Быстроходный вал

	окружное усилие на шестерне

	

	

	

	Осевая сила на шестерне

	

	

	

	

	

	В плоскости ZoY

	

	

	

	

	

	В плоскости XoY

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	В т. С 

	В т. А 

	В т. D 

	В т. D 

	В т. B 

	

	Промежуточный вал

	окружное усилие на колесе

	

	

	

	Окружное усилие на шестерне

	

	

	

	Осевая сила на колесе

	

	

	

	

	

	В плоскости ZoY

	

	

	

	

	

	В плоскости XoY

	

	

	

	

	

	

	

	

	;

	

	;;

	;;

	

	;

	

	

	;

	;;

	В т. С 

	В т. А  В т. B 

	В т. D 

	В т. С 

	

	Тихоходный вал

	окружное усилие на шестерне

	

	

	

	

	

	В плоскости ZoY

	

	

	

	

	

	

	

	
В плоскости XoY

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	В т. С 

	В т. А 

	В т. D 

	В т. B 

	

	Расчёт подшипников

	

	Быстроходный вал в точке А

	d=25; D=62; B=17; C=22500; C0=11400

	

	; ;

	;

	

	Быстроходный вал в точке B

	d=25; D=52; B=15; C=14000; C0=6950

	; ;

	

	

	;

	Промежуточный вал в точке А

	d=30; D=62; B=16; C=19500; C0=10000

	; ;

	

	

	;

	Промежуточный вал в точке В

	d=30; D=62; B=16; C=19500; C0=10000

	; ;

	;

	Тихоходный вал в точке А

	d=50; D=90; B=20; C=35100; C0=19800

	; ;

	;

	Тихоходный вал в точке В

	d=50; D=90; B=20; C=35100; C0=19800

	; ;

	;

	

	





2