124159 (Расчет и проектирование одноступенчатого зубчатого редуктора)

Министерство образования Республики Беларусь

Минский государственный машиностроительный колледж

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по «Технической механике»

Тема: Расчет и проектирование одноступенчатого зубчатого редуктора

Разработал:

учащийся гр.1-Дк

Зеньков Д.И.

Минск 2005

Перечень документов

Расчетно-пояснительная записка

Сборочный чертеж одноступенчатого цилиндрического редуктора

Спецификация

Чертеж вала тихоходного

Чертеж колеса зубчатого

Содержание

1 Краткое описание работы привода 2 Кинематический расчет привода 2.1 Определение требуемой мощности и выбор двигателя 2.2 Определение частоты вращения и угловой скорости каждого вала 2.3 Определение мощностей и вращающих моментов на каждом валу 3 Расчет закрытой зубчатой косозубой передачи 3.1 Исходные данные 3.2 Расчет параметров зубчатой передачи 4 Расчет тихоходного вала привода 4.1 Исходные данные 4.2 Выбор материала вала 4.3 Определение диаметров вала 4.4 Эскизная компоновка вала 4.5 Расчет ведомого вала на изгиб с кручением 5 Расчет быстроходного вала привода 5.1 Исходные данные 5.2 Выбор материала вала 5.3 Определение диаметров вала 5.4 Определение возможности изготовления вала-шестерни 5.5 Эскизная компоновка вала 5.6 Расчет ведомого вала на изгиб с кручением 6 Подбор подшипников быстроходного вала 7 Подбор подшипников тихоходного вала 8 Подбор и проверочный расчет шпонок быстроходного вала 9 Подбор и проверочный расчет шпонок тихоходного вала 10 Выбор сорта масла 11 Сборка редуктора Список использованной литературы

1 Краткое описание работы привода

Тяговым органом заданного привода является цепной конвейер В цепных передачах (рис.1, а) вращение от одного вала к другому передается за счет зацепления промежуточной гибкой связи (цепи) с ведущим / и ведо­мым 2 звеньями (звездочками).

Рис.1 Схема цепной передачи

В связи с отсутствием проскальзывания в цепных передачах обеспечивается постоянство среднего передаточного числа. Наличие гибкой связи допускает значительные межосевые рас­стояния между звездочками. Одной цепью можно передавать движение одновременно на несколько звездочек (рис.1, б). По сравнению с ременными цепные передачи имеют при прочих равных усло­виях меньшие габариты, более высокий КПД и меньшие нагрузки на валы, так как отсутствует необходимость в большом пред­варительном натяжении тягово­го органа.

Недостатки цепных передач: значительный износ шарниров цепи, вызывающий ее удлине­ние и нарушение правильности зацепления; неравномерность движения цепи из-за геометри­ческих особенностей ее зацеп­ления с зубьями звездочек, в

результате чего появляются до­полнительные динамические нагрузки в передаче; более высокие тре­бования к точности монтажа передачи по сравнению с ременными передачами; значительный шум при работе передачи.

Цепные передачи предназначаются для мощности обычно не более 100 кВт и могут работать как при малых, так и при больших скоростях (до 30 м/с). Передаточные числа обычно не превышают 7.

Применяемые в машиностроении цепи по назначению подразде­ляются на приводные, передающие энергию от ведущего вала к ведо­мому; тяговые, применяемые в качестве тягового органа в конвейерах; грузовые, используемые в грузоподъемных машинах. Из всех типов природных цепей наибольшее распространение имеют роликовые с числом рядов от 1 до 4, втулочные , одно- и двухрядные, и зубчатые.

Кинематическая схема привода цепного конвейера приведена на рис.2.

Вращение привода передается от электродвигателя 1 ведущим звездочкам цепного конвейера 8 посредством клиноременной передачи 2, муфт 3 и 5, косозубого одноступенчатого редуктора 4, цепной передачи 6 и зубчатой открытой прямозубой передачи 7. При этом на кинематической схеме римскими цифрами обозначены тихоходные (I, III, VI) и быстроходные (II, IV, V) валы соответствующих передач.

Рис.2 Кинематическая схема привода цепного конвейера.

2 Кинематический расчет привода

2.1 Определение требуемой мощности и выбор двигателя

Исходные данные:

• тяговое усилие цепи F_t=13кН

• скорость цепи V=0,35 м/с

• шаг тяговой цепи Р_t=220мм

• число зубьев ведущих звездочек z=7

• срок службы привода – 4 года в две смены.

Определяем мощность на тихоходном валу привода по формуле (1.1) [1,с.4]

Р_VI= F_t· V (2.1)

где Р_VI - мощность на тихоходном валу:

Р_VI=13·0,25=3,25кВт.

Определяем общий КПД привода по формуле (1.2) [1,с.4]

По схеме привода

(2.2)

где[1, с.5, табл.1.1]: - КПД ременной передачи;

- КПД зубчатой закрытой передачи;

- КПД цепной передачи;

- КПД зубчатой открытой передачи;

- КПД одной пары подшипников качения;

- КПД муфты.

Сделав подстановку в формулу (1.2) получим:

Определяем мощность, необходимую на входе[1,с.4]

(2.3)

где Р_тр – требуемая мощность двигателя:

Определяем частоту вращения и угловую скорость тихоходного вала

(2.4)

об/мин

(2.5)

Выбираем электродвигатель [1,с.390,табл. П1,П2]

Пробуем двигатель 4А112М4:

Р_дв.=5,5кВт;

n_с=1500об/мин;

S=3,7%

d_дв.=32мм.

Определяем асинхронную частоту вращения электродвигателя по формуле (1.3) [1,c.6]:

n_a=n_c·(1-S); (2.6)

n_a=1500·(1-0,037);

n_a=1444,5 об/мин

Определяем общее передаточное число привода

; (2.7)

Производим разбивку прердаточного числа по ступеням. По схеме привода

U_общ.=U_р.п.· U_з.з.· U_ц.п.· U_з.о.; (2.8)

Назначаем по рекомендации [1,c.7,c36]:

U_р.п.=3;

U_ц.п.=3;

U_з.о.=4; тогда

U_з.з.= U_общ./( U_р.п.· U_ц.п.· U_з.о.);

U_з.з.=2,94, что входит в рекомендуемые пределы

Принимаем U_з.з.=3.

Тогда

Находим:

(2.9)

;

Допускается ∆U=±3%

Принимаем окончательно электродвигатель марки 4А112М4

2.2 Определение частоты вращения и угловой скорости каждого вала

По формуле (2.5) определяем угловую скорость вала двигателя

;

;

n_дв.=1444,5 об/мин.

По схеме привода (рис.1) определяем частоты вращения и угловые скорости каждого вала

; ;

; ;

; ;

; ;

;

; ;

;

;

;

; ;

;

;

что близко к полученному в п.2.1.

2.3 Определение мощностей и вращающих моментов на каждом валу

Определяем мощность на каждом валу по схеме привода

;

;

;

;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

что близко к определенному ранее в п.2.1.

Определяем вращающие моменты на каждом валу привода по формуле

(Нм) (2.10)

; ; Нм;

; ; Нм;

; ; Нм;

; ; Нм;

; ; Нм;

; ; Нм;

; ; Нм.

Проверка:

(2.11)

;

Нм

Все рассчитанные параметры сводим в табл.1.

Таблица 1

Параметры кинематического расчета

№ вала	n, об/мин	ω, рад/с	Р, кВт	Т, Нм	U
Дв.	1444,5	151,27	4,15	27,43	3
I	481,5	50,42	3,985	79,03
					1
II	481,5	50,42	3,866	76,67
					3
III	160,5	16,8	3,674	218,69
					1
IV	160,5	16,8	3,565	212,2
					3
V	53,5	5,6	3,353	598,75
					4
VI	13,375	1,4	3,187	2276,4

3 Расчет закрытой косозубой передачи

3.1 Исходные данные

Мощность на валу шестерни и колеса Р₂=3,866 кВт

Р₃=3,684 кВт

Вращающий момент на шестерне и колесе Т₂=76,67 Нм

Т₃=218,69 Нм

Передаточное число U=3

Частота вращения шестерни и колеса n₂=481,5 об/мин

n₃=160,5 об/мин

Угловая скорость вращения шестерни и колеса ω₂=50,42 рад/с