КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
"Редуктор конічний Одноступінчатий прямозубих"
Введення
Курсовий проект це моя перша конструкторська робота, при виконанні якої я застосував на практиці знання загальноосвітніх і загальнотехнічних дисциплін, таких як фізика, математика, технічна і теоретична механіка, деталі машин, опір матеріалів, матеріалознавство машинобудівне креслення та інші.
У результаті роботи я повинен:
1. Систематизувати, закріпити і розширити теоретичні знання, а також розвинути розрахунково-графічні навички;
2. Ознайомитися з конструкціями типових деталей і вузлів і набути навичок самостійного вирішення інженерно - технічних завдань, вміння розрахувати і сконструювати механізми та деталі загального призначення на основі отриманих знань
3. Оволодіти технікою розробки конструкторських документів на різних стадіях проектування і конструювання;
4. Навчитися захищати самостійно прийняте технічне рішення.
Мені належить розрахувати та спроектувати одноступінчатий конічний прямозубих редуктор за трьома параметрами: потужності, передавальному числу, і числу оборотів. (Проектування-це розробка загальної конструкції вироби, а Конструювання - це детальна розробка всіх питань, вирішення яких необхідне для реальної конструкції вироби) Редуктором називають механізм, що складається з зубчастих або черв'ячних передач, виконаних у вигляді окремого агрегату і служать для передачі обертання від валу двигуна до валу робочої машини. Мені належить розрахувати та спроектувати одноступінчатий конічний прямозубих редуктор. Конічні редуктори застосовуються для передачі руху між валами, осі яких перетинаються під кутом 90 º. Призначення редуктора - зниження кутової швидкості та відповідно підвищення обертаючого моменту веденого вала в порівнянні з ведучим. Механізми для підвищення кутової швидкості, виконані у вигляді окремих агрегатів, називають прискорювачами або мультиплікаторами. Редуктор складається з корпусу (литого чавунного або сталевого), в якому поміщають елементи передачі - зубчасті колеса, вали, підшипники і т.д. В окремих випадках у корпусі редуктора розміщують такі пристрої для змащування зачеплень і підшипників або пристрій для охолодження Редуктор проектують або для приводу певної машини, або за заданим навантаженням (моменту на вихідному валу) і передавальному числу без зазначення конкретного призначення.
Редуктори класифікуються за такими ознаками:
тип передачі (зубчасті, черв'ячні або зубчасто - черв'ячні);
число ступенів (одноступінчаті і багатоступінчасті);
тип зубчастих коліс (циліндричні, конічні, конічні - циліндричні);
відносне розташування валів в просторі (горизонтальні і вертикальні);
особливості кінематичної схеми (розгорнута, співісна і з роздвоєною сходами).
1. Завдання на курсовий проект і кінематична схема
Спроектувати одноступінчатий, горизонтальний, конічний редуктор (режим роботи редуктора спокійний навантаження нереверсивні, призначений для тривалої експлуатації; робота однозмінній; температура навколишнього середовища +10 ... + 30 º С, термін служби необмежений.) За такими даними:
P 2 = 4,4 кВт
n 2 = 365 об / хв
u = 4
Електродвигун
Муфта
Редуктор
2. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
Визначаємо загальний ККД редуктора:
Згідно з [(3); таблиці 1.1] приймаємо:
ККД зубчастих коліс ;
ККД підшипників ;
Визначаємо необхідну потужність електродвигуна:
Визначаємо швидкості на валах:
;
;
Вибираємо електродвигун:
Згідно з [(3); таблиці П1] вибираємо двигун з
;
;
.
Визначаємо обертаючі моменти на валах:
4. Розрахунок зубчастих коліс редуктора
Вибираємо матеріал для шестірні і колеса згідно [(3) таблиці 3.3]:
для шестерні сталь 40Х покращена з твердістю HB 270;
для колеса сталь 40Х з твердістю HB 245.
Визначаємо допустимі контактні напруги:
Згідно з [(3) таблиці 3.2] приймаємо:
;
Згідно з [(3) таблиці 3.1] приймаємо:
Коефіцієнт безпеки:
;
Коефіцієнт довговічності:
;
Коефіцієнт (При консольному розташуванні);
Згідно :
;
Коефіцієнт ширини вінця по відношенню до зовнішнього конусному відстані
;
Визначаємо зовнішній ділильний діаметр колеса:
;
Приймаються найближче стандартне значення за
Визначаємо кількість зубів колеса і шестерні:
Приймаються число зубів шестерні:
= 25;
Визначаємо число зубів колеса:
;
Перевірка:
;
Відхилення від заданого немає.
Визначаємо зовнішній окружний модуль:
;
Уточнюємо значення ;
Відхилення від стандартного 0%.
Визначаємо кути ділильних конусів:
Визначаємо зовнішнє конусний відстань і довжину зуба:
Визначаємо зовнішній ділильний діаметр шестірні:
.
Визначаємо середній ділильний діаметр шестірні:
.
Визначаємо зовнішні діаметри шестерні і колеса:
Визначаємо середній окружний модуль:
Визначаємо коефіцієнт ширини шестірні по середньому діаметру:
Визначаємо середню окружну швидкість колеса:
Для конічної передачі призначаємо 7-ю ступінь точності.
Перевірка контактних напруг:
Визначаємо сили беруть участь у зачепленні:
Визначаємо коефіцієнт навантаження :
Визначаємо коефіцієнт форми зуба в залежності від еквівалентних чисел зубів:
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності і значення границі витривалості при отнулевом циклі вигину:
Приймаються , Тоді:
Визначаємо допустима напруга:
Для шестірні:
;
Для колеса:
.
Визначаємо відношення :
Для шестірні:
;
Для колеса:
Перевіряємо зуб колеса:
Подальший розрахунок ведемо для зубів колеса, так як отримане відношення для нього менше.
5. Попередній розрахунок валів редуктора
Розрахунок виконується на кручення за зниженими допускаються напруженням.
Визначаємо крутні моменти в поперечних перерізах ведучого і веденого вала:
Визначаємо основні діаметри провідного вала:
Приймаються напруга, що допускається , Тоді діаметр вихідного кінця:
;
Щоб ведучий вал редуктора можна було з'єднати за допомогою МУВП з валом електродвигуна (при )
Приймаються ,
Приймаємо діаметр під підшипники .
Визначаємо основні діаметри веденого вала:
Приймаються напруга, що допускається , Тоді діаметр вихідного кінця:
6. Конструктивні розміри шестерні і колеса
Приймаються довжину посадкового ділянки шестерні:
.
Приймаються основні розміри колеса:
Визначаємо діаметр маточини колеса:
.
Визначаємо довжину маточини колеса:
.
Визначаємо товщину обода колеса:
.
Визначаємо товщину диска колеса:
7. Конструктивні розміри корпусу редуктора
Визначаємо товщину стінок корпусу та кришки:
Корпуси:
;
Кришки:
.
Визначаємо товщину фланців (поясів) корпусу та кришки:
Верхній пояс корпусу:
.
Нижній пояс корпусу:
.
Верхній пояс кришки:
.
Визначаємо діаметри болтів:
Визначаємо діаметри фундаментних болтів:
Приймаються фундаментні болти з різьбою М20
Визначаємо діаметри болтів кріплять кришку до корпуса у підшипника:
Приймаються болти з різьбою М14
Визначаємо діаметри болтів з'єднуючих кришку з корпусом редуктора:
Приймаються болти з різьбою М10
8. Попередня компонування редуктора
Вибираємо підшипники:
Вибираємо роликопідшипники конічні однорядні легкої серії
по [(3); таблиці П7]
Ведучий вал
Умовне позначення | d | D | T | C | C 0 | e |
мм | кН | |||||
7206 | 30 | 62 | 17,25 | 31,5 | 22 | 0,36 |
Ведений вал
Умовне позначення | d | D | T | C | C 0 | e |
мм | кН | |||||
7207 | 35 | 72 | 18,25 | 38,5 | 26 | 0,37 |
Визначаємо а 1 [(3) формула 9.11]:
.
Визначаємо розмір від середнього діаметра шестірні до реакції
підшипника f 1:
.
Визначаємо розмір між реакціями підшипників з 1:
;
.
Заміряємо відстані :
.
Визначаємо розміри f 2 і з 2:
;
.
9. Перевірка довговічності підшипників
Перевірка довговічності підшипників ведучого валу:
Визначаємо реакції в площині xz:
Визначаємо реакції в площині yz:
Визначаємо сумарні реакції:
Визначаємо осьові складові радіальних реакцій:
Для підшипників 7206 параметр осьового навантаження e = 0,36 .
Визначаємо осьові навантаження по :
Розраховуємо правий підшипник, тому що він більш навантажений:
Визначаємо еквівалентну навантаження:
Визначаємо розрахункову довговічність в млн. про:
Визначаємо розрахункову довговічність в ч:
Знайдена довговічність прийнятна.
Розрахунок ведучого валу (рис 2)
Визначаємо момент М у:
;
.
Визначаємо момент М х:
;
Визначаємо момент Т:
Перевірка довговічності веденого вала.
Визначимо основні дані:
Визначаємо реакції в площині xz:
;
Визначаємо реакції в площині yz:
Визначаємо сумарні реакції:
Розраховуємо четвертий підшипник:
Вибираємо четвертий підшипник тому що він більше навантажений.
Визначаємо еквівалентну навантаження:
.
Визначаємо розрахункову довговічність в млн. про:
Визначаємо розрахункову довговічність в ч:
Знайдена довговічність прийнятна.
Розрахунок веденого вала (рис 3)
Визначаємо момент М у:
;
.
Визначаємо момент М х:
;
Визначаємо момент Т:
10. Перевірка міцності шпонкових з'єднань
Шпонкові з'єднання перевіряємо на зминання. Матеріал шпонки: Сталь 45 нормалізована. напруга, що допускається при сталевий маточині:
[S см] = 100 ¸ 120 МПа
Вибираємо шпонки по [(3); табл. 8.9.]:
d валу | b | t 1 | t 2 |
D в1 = 24 | 8 | 4 | 3, 3 |
D в2 = 32 | 10 | 5 | 3,3 |
D к2 = 40 | 12 | 5 | 3,3 |
Шпонка на вихідному кінці ведучого вала:
Довжина шпонки:
Приймаються = 40 мм
Перевіряємо шпонку на зминання:
Шпонка на вихідному кінці веденого вала:
Довжина шпонки:
Приймаються
Перевіряємо шпонку на зминання:
Шпонка для кріплення колеса на відомому валу:
Довжина шпонки:
Приймаються
Перевіряємо шпонку на зминання:
Вибрані шпонки витримують напруги зминання.
11. Уточнений розрахунок валів
Вибираємо матеріал валів:
Сталь 40Х поліпшена ( ) [(3); табл. 3.3.].
Визначаємо межі витривалості:
;
.
Розраховуємо ведучий вал:
Розрахунок ведемо для найбільш небезпечних перерізів, в яких діють найбільші моменти, тобто розтин під підшипником, найближчим до шестерні і перетин при передачі обертаючого моменту від електродвигуна через муфту.
Розраховуємо розтин під підшипником, найближчим до шестірні:
Визначаємо згинальні моменти:
;
.
Визначаємо сумарний згинальний момент:
Визначаємо момент опору перерізу:
.
Визначаємо амплітуду нормальних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруг:
по [(3); табл. 8.7.],
Визначаємо полярний момент опору:
.
Визначаємо амплітуду та середня напруга циклу дотичних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності по дотичних напруг:
по [(3); табл. 8.7.];
по [(3); стор 166].
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності:
Знайдене значення достатньо, міцність забезпечена.
Розраховуємо перетин при передачі обертаючого моменту від електродвигуна через муфту.
Визначаємо згинальні моменти:
;
.
Визначаємо сумарний згинальний момент:
Визначаємо момент опору крученню:
Визначаємо момент опору вигину:
Визначаємо амплітуду нормальних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруг:
по [(3); табл. 8.5.];
по [(3); табл. 8.8.];
Визначаємо амплітуду та середня напруга циклу дотичних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності по дотичних напруг:
по [(3); табл. 8.5.];
по [(3); табл. 8.8.];
по [(3); стор 166].
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності:
Знайдене значення достатньо, міцність забезпечена.
Розраховуємо ведений вал:
Розрахунок ведемо для найбільш небезпечних перерізів, в яких діють найбільші моменти, тобто розтин під підшипником, найближчим до колеса, розтин під колесом і перетин при передачі обертаючого моменту на агрегат через муфту.
Розраховуємо розтин під підшипником, найближчим до колеса
Визначаємо згинальні моменти:
;
.
Сумарний згинальний момент:
Момент опору перетину:
.
Амплітуда нормальних напруг:
.
Коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруг:
по [(3); табл. 8.7.].
.
Полярний момент опору:
.
Амплітуда і середнє напруження циклу дотичних напруг:
.
Коефіцієнт запасу міцності по дотичних напруг:
по [(3); табл. 8.7.];
[(3); стор 166].
.
Коефіцієнт запасу міцності:
Знайдене значення достатньо, міцність забезпечена.
Розраховуємо перетин при передачі обертаючого моменту від електродвигуна через муфту.
Визначаємо згинальні моменти:
;
.
Визначаємо сумарний згинальний момент:
Визначаємо момент опору крученню:
Визначаємо момент опору вигину:
Визначаємо амплітуду нормальних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруг:
по [(3); табл. 8.5.];
по [(3); табл. 8.8.];
Визначаємо амплітуду та середня напруга циклу дотичних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності по дотичних напруг:
по [(3); табл. 8.5.];
по [(3); табл. 8.8.];
по [(3); стор 166].
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності:
Знайдене значення достатньо, міцність забезпечена.
Розраховуємо розтин під колесом
Визначаємо згинальні моменти:
;
.
Визначаємо сумарний згинальний момент:
Визначаємо момент опору крученню:
Визначаємо момент опору вигину:
Визначаємо амплітуду нормальних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруг:
по [(3); табл. 8.5.];
по [(3); табл. 8.8.];
Визначаємо амплітуду та середня напруга циклу дотичних напруг:
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності по дотичних напруг:
по [(3); табл. 8.5.];
по [(3); табл. 8.8.];
по [(3); стор 166].
.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності:
Знайдене значення достатньо, міцність забезпечена.
12. Вибір посадок
Посадка підшипників на вал:
Посадку роблять у системі отворів, так як підшипник - готове вироби і йде на збірку без додаткової механічної обробки. У зв'язку з тим що внутрішні кільця підшипників нерегульовані і навантаження циркуляційна, то призначаємо відхилення вала к6 по [(3); табл. 9.11 і 10.13]
Посадку підшипників в корпус:
Посадку виробляємо в системі вала, призначаємо відхилення отвору Н7, це викликано прагненням рівномірний знос доріжок кочення, тому що навантаження місцева по [(3); рекомендація 9.5]
Посадку мазеудержівающіх кілець призначаємо h 6
Посадку склянки в корпус призначаємо H 7 / h 7
Посадку зубчастого колеса на вал h 6
Розпірні втулки на вал призначаємо H 7 / k 6
Поле допуску ширини шпоночно паза Р9
Поле допуску ширини зубчастого колеса призначаємо Js 9, т. к. передача не реверсивна.
Поле допуску вала під манжетою призначаємо h 7
13. Вибір сорту масла
Змазування зубчастого зачеплення здійснюється зануренням зубчастого колеса в масло, налити всередину корпусу до занурення колеса на всю довжину зуба.
За [(1) табл. 10.8] встановлюємо в'язкість масла. При контактних напругах =
МПа і середньої швидкості
=
м / с в'язкість масла повинна бути приблизно дорівнює 2
10 -6 м 2 / с. За [(3); табл. 10.10] приймаємо масло індустріальне І-30А по [ГОСТ 20799-75 *]
Підшипники змащуємо пластичним мастильним матеріалом, що закладаються в підшипникові камери при монтажу. Сорт мазі вибираємо по [(1) табл. 9.14] - солідол марки УС-2.
Рівень масла в корпусі: 0,25 л на 1 кВт потужності, а в нас 5,5 кВт, отже, запас масла необхідний для охолодження дорівнює 1,375 л. Розрахуємо висоту запасу необхідного на охолодження L b
h = V, отже для V = 1,375 л h = V / bh = 1,375 / 1,2 * 2,47 = 0,46 см = 46 мм. Т. до зуб конічного колеса повинен бути повністю занурений в масло, то рівень треба збільшити на 34 мм, отже, рівень масла буде дорівнює 80 мм.
Визначимо кількість масла V = L b
h = 1,2 * 2,47 * 0,8 = 2,3712 л.
14. Збірка редуктора
Перед складанням внутрішню порожнину корпусу редуктора ретельно очищають і покривають маслостійкої фарбою.
Збірку виконується у відповідності зі складальним кресленням редуктора, починаючи із збірки валів.
На провідний вал насаджують мазеудержівающее кільце, потім підшипник встановлюють на вал, попередньо нагрівання його в олії до 80-100 ° С, потім надягають розпірну втулку і склянку, далі насаджують другий підшипник. Встановлюють втулку, многолапчатую шайбу, притискають шлицевой гайкою і загинають лапки в шліцеві пази.
У ведений вал закладають шпонку і напресовують зубчасте колесо до упору в бурт вала; потім встановлюють розпірну втулку, мазеудержівающіе кільця і встановлюють підшипники.
Зібрані вали укладають в основу корпуса редуктора і надівають кришку, попередньо покриту спиртовим лаком. Для забезпечення центрування кришку встановлюють за допомогою двох конічних штифтів і затягують болти, що кріплять кришку до корпуса.
Після цього в підшипникові камери закладають пластичну мастило і ставлять кришки підшипників з комплектом металевих прокладок для регулювання. Їх встановлюють під фланці кришок підшипників і між корпусом і фланцем склянки.
Потім встановлюють кришки і перевіряють провертання валів, відсутність заклинювання підшипників (вали повинні повертатися від руки) і закріплюють кришки гвинтами.
Потім вворачивают маслоспускную пробку в отвір з прокладкою.
Заливають в корпус масло і закривають оглядове вікно кришкою з гумовою прокладкою, закріплюють кришку гвинтами. Загортають контрольну пробку.
Зібраний редуктор обкатують і випробовують на стенді за програмою, яка встановлюється технічними умовами.
Висновок
У результаті роботи я систематизував, закріпив і розширив теоретичні знання, ознайомився з конструкціями типових деталей і вузлів, навчився самостійно приймати і захищати вирішення інженерно - технічних завдань, розраховувати і конструювати механізми та деталі загального призначення на основі отриманих знань, оволодіти технікою розробки конструкторських документів на різних стадіях проектування і конструювання.
Розроблений мною редуктор має:
1. Габаритні розміри
2. Зовнішнє конусний відстань
3. Середню окружну швидкість колеса
4. Малу масу.
Також я зробив розрахунок основних елементів на міцність, жорсткість і стійкість.
Цей проект допоможе мені в майбутньому у виконанні дипломної роботи і надалі безпосередньо на виробництві.