123201 (Индивидуальный привод)

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту на тему

Индивидуальный привод

Cодержание

1.2. Описание привода

1. Кинематический анализ

2.1. Требуемые передаточные отношения

2.2. Максимальный момент. Выбор муфты

2.3. Выбор межосевого расстояния

2.4. Определение чисел зубьев

2.4.1. Числа зубьев колес и шестерен

2.4.2. Число зубьев паразитной шестерни

2.5. Окончательное определение частот вращения и

максимального момента на выходе коробки передач

1. Расчет передач

1. Алгоритм расчета зубчатой передачи на ЭВМ

2. Результаты расчета

3. Выбор твердости и термической обработки

1. . Алгоритм расчета клиноременной передачи на ЭВМ.

1. . Результаты расчета и выбор ременной передачи

1. Расчет подшипников качения.

1. Определение реакций в подшипниках на быстроходном валу

4.1.1. Левая опора

4.1.2. Правая опора

4.2. Ресурс подшипников на быстроходном валу

4.2.1 Левая опора

4.2.2 Правая опора

4.3.Ресурс подшипников на тихоходном валу

4.4.Подшипник под паразитной шестерней..

4.4.1. Некоторые геометрические параметры

4.4.2. Сила , действующая на подшипник

4.4.3. Ресурс подшипника

1. Расчет валов

5.1. Быстроходный вал , расчет на прочность.

5.2. Тихоходный вал

5.2.1. Расчет на прочность

5.2.2. Расчет на выносливость

1. Расчет механизмов ременной передачи

6.1. Винтовое крепление разгрузочной втулки

6.2. Расчет подшипников

6.3. Крепление крышки шкива

1. Расчет шлицевых и шпоночных соединений

7.1. Расчет шлицевого соединения

7.2. Расчет шпоночных соединений

1. Расчет посадки с натягом

1. Выбор системы смазки и масла

Список литературы

2. Описание привода.

Привод состоит из двух основных частей - коробки передач и ременной передачи. В коробке передач имеются две ступени - ступень 1 и ступени 2 . Каждая ступень состоит из зубчатого колеса , насаженного на роликовую обгонную муфту и шестерни . В ступени 1 помимо этого имеется паразитная шестерня , через которую передается крутящий момент с шестерни на колесо , и которая обеспечивает различие направления вращения колес ступеней 1 и 2 .

Изменение передаточного числа коробки осуществляется при изменении направления вращения вала двигателя следующим образом : если вал вращается в одну сторону , то обгонная муфта , например в ступени 1 входит в зацепление , и через нее начинает передаваться крутящий момент на тихоходный вал . При этом колесо ступени 2 вращается в другом направлении , и муфта на этой ступени совершает обгон - то есть наружная обойма муфты вращается вхолостую и момент через нее не передается . При изменении вращения вала муфта ступени 1 будет совершать обгон, а момент будет передаваться через ступень 2 и , соответственно, передаточное число будет другим.

Колеса устанавливаются и центрируются на муфтах с помощью крышек, установленных на валу на подшипниках (сверхлегкой серии ). Это не единственный способ установки - возможно также установить колеса на крышки, опирающиеся непосредственно на внутреннюю обойму муфт , и работающих при обгоне как подшипники скольжения .Примененный в данном проекте способ обеспечивает, видимо , лучшее центрирование относительно вала и больший к.п.д.. К недостаткам его следует отнести увеличение осевых габаритов.

В данном проекте применена схема ременной передачи с ведущим шкивом на разгрузочной втулке и натяжением горизонтальным перемещением коробки. Разгрузочная втулка воспринимает силу натяжения ремня, не передавая ее на вал. Шкив вращается на подшипниках на разгрузочной втулке , крутящий момент на него передается через шлицевое соединение. Горизонтальное перемещение коробки для натяжения ременной передачи осуществляется толкающим винтом . Коробка перемещается и фиксируется на специальной плите с пазами.

2.Кинематический анализ

2.1. Требуемые передаточные отношения.

Максимальное передаточное число коробки:

где u_п - передаточное число привода;

u_р - ременной передачи .

Примем это за передаточное число ступени 1 , тогда передаточное число ступени 2 :

2.2. Максимальный момент. Выбор муфты.

Максимальный (номинальный) момент на выходе электродвигателя :

где P_nmin - мощность двигателя на минимальной частоте (кВт);

n_min - минимальная рабочая частота вращения двигателя (мин^-1).

Наибольший рабочий момент будете передаваться через муфту на ступени 1 , без учета потерь он равен :

Расчетный момент , передаваемый через муфту определяется , как . Выбираем муфту обгонную роликовую исполнения 2 ( пятироликовая ) , со следующими параметрами D=100 , D₁=130 , T_н=125 Нм [3].

2.3. Выбор межосевого расстояния.

Приняв модуль передачи m=2 , минимальный делительный диаметр колеса определяется по размеру муфты :

где S - толщина ступицы.

Тогда межосевое расстояние (ступени 2):

Необходимо также учесть , что вал двигателя при выбранном (см. задание) способе крепления должен войти в быстроходный вал , находим минимальное значение d₁:

Из этого условия :

Принимая во внимание нецелесообразность снижения размеров коробки ( необходимость разместить на ней фланец с двигателем ) и некоторые конструктивные соображения (см. листы) , повышаем межосевое расстояние до a_w=112мм .

2.4. Определение чисел зубьев.

2.4.1 Числа зубьев колес и шестерен .

Для ступени 2:

Фактическое передаточное число:

Для ступени 1:

(как в ступени 2)

Фактическое передаточное число:

2.4.2 Число зубьев паразитной шестерни (ступень 1).

Паразитная шестерня вращается на сферическом подшипнике , установленном на консоли . Учитывая , что минимальный наружный диаметр данного подшипника D_подш=47мм [8], получаем минимальный делительный диаметр паразитной шестерни:

По конструктивным соображениям ( возможность выбрать подшипник большего размера , отсутствие необходимости уменьшения ширины корпуса ) , принимаем z_п=38. Тогда межосевые расстояния между шестерней и паразитной шестерней:

И между паразитной шестерней и колесом :

2.5. Окончательное определение частот вращения выходного вала и максимального момента на выходе коробки передач .

При входной частоте n_вх=1420мин^-1:

При входной частоте n_вх=2850мин^-1:

Выходной момент :

где - общий к.п.д. коробки ;

- к.п.д. зубчатой передачи с учетом потерь в подшипниках ;

- к.п.д муфты .

(квадрат учитывает наличие паразитной шестерни )

3.Расчет передач

3.1 Алгоритм расчета зубчатой передачи на ЭВМ.

Расчет зубчатых передач осуществляется с помощью стандартной программы расчета двухступенчатого редуктора с заданным межосевым расстоянием . Последовательность расчета :

1. Ввод исходных данных.

2. Определение в первом приближении вращающего момента :

где коэффициент k - зависит от твердости зубьев шестерни и колеса .

1. Определение допускаемых напряжений [_] и [_F] и твердости поверхностей зубьев колес и шестерен (перебираются в цикле).

2. Уточнение найденного значения момента :

где K_H - коэффициент нагрузки .

1. Проверочный расчет на контактную выносливость :

Z_коэффициент , учитывающий различные факторы .

1. Проверочный расчет на выносливость при изгибе :

где K_F - коэффициент нагрузки;

Y_коэффициент , учитывающий различные факторы .

m - модуль зацепления;

b - ширина венца .

3.2 Выбор твердости и термической обработки .

По полученным распечаткам назначаются следующие твердости :

Колесо - HRC 28,5 (сталь 40Х).

Большая шестерня - HRC 28,5 (сталь 45).

Меньшая шестерня - HRC 59 (сталь 45 , цементация) .

Паразитная шестерня - HRC 59 (сталь 45 , цементация) .

Замечание: при расчете паразитной шестерни программа не учитывала , что она входит в зацепление дважды за один оборот . Это не существенно , т.к. базовое число циклов равно N_HG=12^.10⁷ , N_аG=4^.10⁶ [7] а эквивалентное число циклов для данного зацепления равно N_E=60^.2^.n^.t=60.2.635^.10⁴=7,62^.108 (n=1420^.17/38=635 мин^-1 - частота вращения паразитной шестерни , t =10000 ч. - срок службы )- т.е. N_E>N_HG , N_E>N_FG и понижения допускаемых напряжений на основе кривых усталости не производится .

3.4 Алгоритм расчета клиноременной передачи на ЭВМ.

1. Ввод исходных данных.

2. Определение момента на ведущем валу

3. Определение коэффициента динамичности и режима работы :

1. Назначается расчетный диаметр ведомого шкива D₁ (варьируется в цикле) .

1. Расчетный диаметр ведомого шкива .

2. Фактическое передаточное число :

3. Расчетная длина ремня :

4. Угол между ветвями ремня :

5. Скорость ремня :

6. Число пробегов ремня за секунду :

7. Допустимое поперечное напряжение в ремне:

- для ремней нормального сечения ;

- для узких ремней .

1. Поправочные коэффициенты:

( )

1. Расчетная полезная окружная сила :

1. Предварительное значение числа ремней :

2. Коэффициент неравномерности распределения нагрузки:

1. Уточнение числа ремней :

1. Нормальная сила на один ремень:

1. Радиальная сила на валу от натяжения ремней :

1. Оптимальное межосевое расстояние :

2. Ширина шкива :

3. Стоимость комплекта ремней :

3.5. Результаты расчета и выбор ременной передачи .

По выданным программой распечаткам, выбирается клиновой ремень с сечением УО и расчетным диаметром ведущего шкива 125 мм.

4.Расчет подшипников качения

Расчет подшипников проводится в случае действия наибольшего вращающего момента (наибольших радиальных сил) , поскольку долговечность обратно пропорциональна частоте вращения но пропорциональна кубу радиальной силы , пропорциональной , в свою очередь вращающему моменту , приблизительно пропорциональному частоте вращения .

4.1. Определение реакций в подшипниках на быстроходном валу.

4.1.1 Левая опора.

Окружная сила в зацеплении :