123871 (577648)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Оглавление

Задание для контрольной работы

1 Определение мощности на приводном валу

2 Выбор электродвигателя

3 Кинематический расчет привода

4 Расчет параметров зубчатых колес

4.1 Определение механических свойств материалов

4.2 Расчет параметров передачи

5 Конструирование валов редуктора

5.1 Расчет диаметров валов

5.2 Расчет шпоночных соединений

5.3 Расчет зубчатой муфты

5.4 Разработка чертежа вала редуктора

6 Проверочный расчет быстроходного вала

6.1 Определение реакций опор

6.2 Расчет статической прочности вала

6.3 Уточненный расчет прочности вала

7 Подбор подшипников качения

Список использованной литературы

Задание для контрольной работы

Провести проектировочный и проверочный расчет деталей механизма привода на основании его сборочного чертежа. Произвести выбор электродвигателя, расчет соединений, муфт и основных деталей редуктор, а также ориентировочного значения коэффициента полезного действия. Выполнить рабочий чертеж вала.

Кинематическая схема.

Исходные данные:

Долговечность привода t_Σ, ч: 11600

Мощность тихоходного вала N₂, кВт: 3,3

Частота вращения тихоходного вала n₂, мин^-1: 435

Материал вала: сталь 45 с термообработкой улучшением

1 Определение мощности на приводном валу

КПД редуктора:

η = η_зп · η_м · η_п²

η_зп = 0,95…0,98; принимаем η_зп = 0,98 – КПД закрытой цилиндрической передачи;

η_м = 0,995 – КПД муфты;

η_п = 0,99 – КПД пары подшипников качения.

η = 0,98 · 0,995 · 0,99² = 0,955

Требуемая мощность двигателя:

N₁ = N₂/ η = 3,3 / 0,955 = 3,46 кВт.

2 Выбор электродвигателя

Выбираем электродвигатель с запасом мощности: 4А112МВ6Y3 со следующими характеристиками:

N_дв = 4 кВт; n_дв^c = 1000 мин^-1; d_дв = 38 мм; ψ_max = 2,2.

Частота вращения двигателя при номинальной нагрузке:

n₁ = n_дв = n_дв^c · (1-s) = 1000 · (1-0,04) = 960 мин^-1, где:

s – коэффициент скольжения, принимаем s = 0,04.

3 Кинематический расчет привода

Передаточное число редуктора:

u = n₁ / n₂ = 960 / 435 = 2,2

Принимаем ближайшее стандартное значение (второй ряд): u = 2,24.

Уточним частоту вращения тихоходного вала редуктора:

n₂ = n₁ / u = 960 / 2,24 = 429 мин^-1

Угловые скорости вращения валов:

ω₁ = πn₁ / 30 = 3,14 · 960 / 30 = 100,5 с^-1;

ω₂ = πn₂ / 30 = 3,14 · 429 / 30 = 44,9 с^-1.

Вращающие моменты на валах:

Т₁ = N₁ / ω ₁ = 3,46 · 10³ / 100,5 = 34,43 Н·м;

T₂ = (N₂ / ω ₂) · η = T₁ · u · η = 34,43 · 2,24 · 0,955 = 73,65 Н·м.

4 Расчет параметров зубчатых колес

4.1 Определение механических свойств материалов

Выбираем для шестерни сталь 45 с термообработкой улучшением НВ 240, а для колеса тоже сталь 45 с термообработкой нормализацией НВ 215.

Примем предварительно: для шестерни диаметр заготовки до 100 мм, а для колеса до 400 мм. Тогда:

- для материала шестерни: предел текучести σ_т = 440 МПа, предел прочности σ_в = 780 МПа;

- для материала колеса: предел текучести σ_т = 280 МПа, предел прочности σ_в = 550 МПа.

По заданной долговечности определяем число рабочих циклов:

- шестерни N_ц1 = 60 · 960 · 11600 = 6,7 · 10⁸;

- колеса N_ц2 = 60 · 429 · 11600 = 3 · 10⁸.

Так как N_ц > 10⁷ принимаем коэффициент долговечности К_HL = 1.

Коэффициент безопасности примем: [n] = 1,15.

При НВ ≤ 350 НВ: σ_Нlimb = 2 · HB + 70, тогда:

- для шестерни σ_Нlimb1 = 2 · 240 + 70 = 550 МПа

[σ_H]₁ = (σ_Нlimb1 · К_HL) / [n] = (550 · 1) / 1,15 = 478,3 МПа

- для колеса σ_Нlimb2 = 2 · 215 + 70 = 500 МПа

[σ_H]₂ = (σ_Нlimb2 · К_HL) / [n] = (500 · 1) / 1,15 = 434,8 МПа

4.2 Расчет параметров передачи

Введем коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки и неравномерность зацепления k_H = 1,2.

Коэффициент ширины колеса: ψ_ba = 0,4.

Межосевое расстояние из условия контактной прочности зубьев:

α_W = (u + 1) = (2,24 + 1) = 91,3 мм.

Принимаем α_W = 100 мм.

m = (0,01-0,02) α_W = 1-2 мм, принимаем m = 1 мм.

Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса:

z_Σ = 2 α_W / m = 2 · 100 / 1 = 200,

а также отдельно для быстроходной ступени передач:

z₁ = 2 α_W / m(u + 1) = 2 · 100 / 1 · (2,24 + 1) = 61,7; z₁ = 62

Для тихоходной ступени:

z₂ = z₁u = 61,7 · 2,24= 138,2; z₂ = 138

Уточняем передаточное число:

u = z₂ / z₁ = 138 / 62 = 2,23

Делительные диаметры:

d₁ = m z₁ = 1 · 62 = 62 мм

d₂ = m z₂ = 1 · 138= 138 мм

Диаметры вершин зубьев:

d_a1 = d₁ + 2m = 62 + 2 · 1 = 64 мм

d_a2 = d₂ + 2m = 138 + 2 · 1 = 140 мм

Ширина колеса прямозубой передачи при ψ_ba = 0,4:

b₂ = ψ_ва · α_W = 0,4 · 100 = 40 мм

Ширина шестерни:

b₁ = b₂ + 4 = 40 + 4 = 44 мм

Диаметры окружности впадин:

d_f1 = d₁ – 2,5m = 62 – 2,5 · 1 = 59,5 мм

d_f2 = d₂ – 2,5m = 138– 2,5 · 1 = 135,5 мм

Коэффициент ширины шестерни по диаметру:

Ψ_bd = b₁ /d₁ = 44 /62 = 0,71

5 Конструирование валов редуктора

5.1 Расчет диаметров валов

Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение:

d = ,

где [τ]_k – допускаемые напряжения кручения, определяемые механическими свойствами материала вала.

[τ]_k = 0,1σ_т

Ведущий вал выполним за одно целое с шестерней. В качестве материалов валов возьмем: сталь 45 с термообработкой улучшением.

Тогда для ведущего вала:

[τ]_k = 0,1σ_т = 0,1 · 440 = 44 МПа

d_В1 = = 15,8 мм

Так как диаметр вала двигателя d_дв = 38 мм, то окончательно берем d_В1 = 38 мм. Диаметр вала под подшипники принимаем 50 мм.

Для ведомого вала:

[τ]_k = 0,1σ_т = 0,1 · 440 = 44 МПа

d_В2 = = 20,3 мм

Принимаем: выходной диаметр Ø25 мм, под подшипники – Ø35 мм, под колесо - Ø45 мм.

5.2 Расчет шпоночных соединений

Размеры призматических шпонок выбираем по диаметру вала:

Ведущий вал:

d_В1 = 38 мм, берем шпонку: 10х8, t₁ = 5 мм.

Ведомый вал:

d_В2 = 25 мм, берем шпонку: 8х7, t₁ = 4 мм.

d_В2.1 = 45 мм, берем шпонку: 14х9, t₁ = 5,5 мм.

Длину призматической шпонки выбираем из стандартного ряда в соответствии с расчетом на смятие по боковым сторонам шпонки:

l_р ≥ (2 · Т · 10³)/( d(h – t₁) · [σ_см])

Допускаемые напряжения смятия:

[σ_см] = σ_т / [s],

где [s] – допускаемый коэффициент запаса.

Для шпонок из чистотянутой стали 45Х принимаем σ_т = 400 МПа. Принимаем: [s] = 2,3

[σ_см] = 400 / 2,3 = 173,9 МПа

Ведущий вал:

l_р1 = (2 · 34,43 · 10³)/( 38 · (8 – 5) · 173,9) = 3,47 мм

l₁ = l_р1 + b = 3,47 + 10 = 13,47 мм

Окончательно берем: l₁ = 20 мм

Ведомый вал:

l_р2 = (2 · 73,65 · 10³)/( 25 · (7 – 4) · 173,9) = 11,3 мм

l₂ = l_р2 + b = 11,3 + 8 = 19,3 мм

Окончательно берем: l₂ = 20 мм

l_р3 = (2 · 73,65 · 10³)/( 45 · (9 – 5,5) · 173,9) = 5,4 мм

l₃ = l_р3 + b = 5,4 + 14 = 19,4 мм

Окончательно берем: l₃ = 20 мм

Ширина колеса 40 мм – шпонка подходит.

5.3 Расчет зубчатой муфты

В приводе будем использовать зубчатую муфту. Выбор муфты производится в зависимости от диаметра вала и передаваемого крутящего момента по критерию:

Т_расч = k · Т_дл. ≤ Т_табл.

Принимаем k = 1, тогда:

Т_расч = Т₁ = 34,43 Н·м

Диаметр муфты:

d_М ≥ 10 = 10 = 35 мм

q_M = 0,2 – 0,25

k_М = 4 – 6 – при твердости 40-50 HRC

Выбираем зубчатую муфту d_М = 60 мм, Т = 4000 Н · м.

5.4 Разработка чертежа вала редуктора

Основные размеры вала редуктора были получены в результате его проектирования. Недостающие размеры определим на основании выбранного варианта исполнения.

Вал редуктора спроектирован ступенчатым, это дает ряд преимуществ: удобство сборки; изготовление сопрягаемых деталей в системе отверстия.

Размеры под посадочные места под сопрягаемые детали выберем по их соответствующим размерам и условиям соединений.

Для обеспечения возможности выхода шлифовального камня при обработке

посадочных поверхностей вала введем канавку.

Для обеспечения требований взаимозаменяемости и обеспечения необходимого качества соединений проставим на чертеже допуски на размеры.

Укажем шероховатость обрабатываемых поверхностей. В технических требованиях укажем термообработку.

6 Проверочный расчет быстроходного вала

6.1 Определение реакций опор

Для проверочного расчета статической и усталостной прочности ступенчатого вала составим его расчетную схему.

Расчетная схема вала.

Геометрические параметры вала определим на основании чертежа:

а = 75 мм; b = 42 мм; с = 42 мм.

Рассмотрим внешние силы, нагружающие быстроходный вал редуктора.

Со стороны муфты от электродвигателя на вал действует крутящий момент Т₁ и поперечная сила F_r; со стороны зацепления окружная сила F_T и поперечная R₀:

F_T = 2T₁ / d₁ = 2 · 34,43 · 10³ / 62 = 1111 Н

R₀ = F_T · tgα = 1111 · tg 20° = 404 Н

F_r = (0,1 – 0,3)F_t ,

где F_t – окружное усилие, действующее на зубья муфты.

F_t = 2T₁ / d_М = 2 · 34,43 · 10³ / 60 = 1148 Н

Принимаем F_r = 344,4 Н

Рассмотрим плоскость YOZ:

ΣМ_Ау = 0; -R_By · (c+b) – R₀ · b + F_r · a = 0

R_By = (F_r · a – R₀ · b) / (c+b) = (344,4 · 75 – 404 · 42) / 84 = 105,6 H

ΣМ_Bу = 0; R_Ay · (c+b) + R₀ · c + F_r · (a + b + c) = 0

R_Ay = (-F_r · (a + b + c) – R₀ · c) / (c+b) = (-344,4 · 159 – 404 · 42) / 84 = - 854 H

Проверка:

ΣF_у = 0; -F_r - R_Ay – R₀ - R_By = -344,4 + 854 – 404 – 105,6 = 0

Построение эпюры М_у:

Участок 0 ≤ z ≤ a, a = 0,075 м.

М_у = - F_r · z

М_у(0) = 0

М_у(0,075) = -344,4 · 0,075 = -25,8 Н · м

Участок a ≤ z ≤ a + b, a = 0,075 м, b = 0,042 м.

М_у = - F_r · z - R_Ay · (z – a)

М_у(0,075) = - F_r · z = -344,4 · 0,075 = -25,8 Н · м

М_у(0,117) = -344,4 · 0,117 – (- 854) · (0,117 – 0,075) = -4,4 Н · м

Плоскость XOZ.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)