Расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
Национальный
минерально-сырьевой университет «Горный»
КУРСОВАЯ
РАБОТА
По
дисциплине Детали машин и основы конструирования
Тема:
Расчет
одноступенчатого цилиндрического редуктора
Автор: студент гр.
ТПР-10 Иванов М.С.
Санкт-Петербург
Введение
Редуктором называется механизм,
состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного
агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.
Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращательного
момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Редуктор состоит из
корпуса, в котором помещают элементы передачи - зубчатые колёса, валы,
подшипники и т.д.
Чаще всего используют цилиндрические
и конические передачи с прямыми и косыми зубьями. Кроме этих передач используют
винтовые, и передачи с шевронными и криволинейными зубьями.
Преимущества зубчатых передач.
Постоянство передаточного числа
Высокая нагрузочная способность
Высокий КПД (0.96¸0.99)
Малые габариты
Большая долговечность, прочность,
надёжность, простота в обслуживании.
В данном курсовом проекте необходимо
спроектировать механический привод, состоящий из электродвигателя, соединенного
с помощью муфты с быстроходным валом цилиндрического одноступенчатого
прямозубого редуктора. Проектирование привода осуществляется на основании
технического задания. Нужно разработать чертеж общего вида редуктора,
спецификацию к нему, а также оформить комплект технологической документации.
Аннотация
В данном курсовом проекте
представлен расчёт одноступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора.
Проводится выбор электродвигателя, исходя из мощности на выход валу двигателя,
частоты вращения выходного вала и рассчитанного коэффициента полезного действия
(КПД), выбор материала зубчатых колёс, определяется допускаемые контактные
напряжения и изгибные, определяются основные параметры передачи, предварительные
диаметры валов, выбор подшипников, рассчитывается на прочность и выносливость
выходной вал редуктора и шпоночные соединения, определяется ресурс подшипников.
summarythe given course project the
account of the single-stage cylindrical toothed reduction gearbox is
represented. The choice of the electric motor is carried out, proceeding from a
potency on an output to the shaft of a drive, frequency of rotation of the
target shaft and designed efficiency, choice of a material of toothed
sprockets, is determined supposed contact voltages and flexural, the main
parameters of transfer, preliminary diameters of shaft, choice of bearings are
determined, the target shaft of the reduction gearbox and шпоночные of junction
settles up on strength and endurance, the resource of bearings is determined.
Выбор электродвигателя,
кинематический расчет редуктора
Исходные данные к проекту:
Схема 9; вариант 6;
Вид передачи: прямозубая;
Мощность на выходном валу редуктора:
P2= 60 кВт;
Частота вращения тихоходного вала:
n2= 520 об/мин;
Срок службы передачи: Lh= 10000
часов.
Рисунок 1 - Кинематическая схема
привода с цилиндрическим одноступенчатым редуктором: 1 - электродвигатель; 2 -
упругая муфта; 3 - шестерня; 4 - колесо
Определение КПД передачи
(определяется видом передачи и степенью точности рассчитываемого редуктора).
число подшипников
Определение необходимой
мощности двигателя:
,
где
- необходимая мощность электродвигателя, 
- мощность на выходном
валу редуктора;
По таблице принимаем
двигатель 4А280S6Y3, для которого P=75 кВт,=980 мин-1,
Определение
предварительного передаточного числа:
,88 принадлежит
диапазону 1,25≤u≤7,1
Определение угловых
скоростей валов:
,
где 
-
угловая скорость на входном валу; 
- угловая скорость на
выходном валу.
с-1
с-1
Определение вращающих
моментов на валах:
Нм
Нм
Расчет зубчатой передачи
редуктора
Выбор материалов колес
Выбрали сталь 40Х.
D=200мм, Ширина S= 125 мм
Твёрдость сердцевины HB
235÷262
Термическая обработка У
- улучшение
Определение допускаемых
контактных напряжений:
одноступенчатый цилиндрический
зубчатый редуктор
где 
-
предел контактной выносливости для прямозубых колес; 
-
коэффициент долговечности; 
- коэффициент запаса
безопасности.
где 
-
базовые числа циклов напряжений; 
- расчетное число
циклов напряжений
где 
-
ресурс передачи в часах;
;
.
Т.к. 
,
принято 
.
Определение допускаемых
напряжений изгиба:
где 
-
предел изгибной выносливости активных поверхностей зубьев, соответствующий
базовому числу циклов 
перемены
напряжений, 
-коэффициент,
учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки, 
=1,0
- коэффициент долговечности, 
- минимальный
коэффициент запаса прочности для кованных и штампованных колес.
где Lh - заданный ресурс
работы в часах.
расчётное число циклов
Пределы контактной
выносливости зубьев:
Допускаемое контактное
напряжение для прямозубых передач:
Определение допускаемых
напряжений изгиба 
Пределы изгибной
выносливости:
Пределы изгибной
выносливости зубьев:
Допускаемые напряжения
изгиба:
Определение основных
параметров передачи
Определение
предварительного межосевого расстояния из условия контактной выносливости
рабочих поверхностей зубьев:
,
где 
-
вспомогательный числовой коэффициент для прямозубых передач, 
=0,3
- коэффициент ширины венца зубчатого колеса относительно межосевого расстояния 
-
предварительный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки
по длине контактной линии
,
Округляем по ГОСТ
2185-88 в большую сторону и получаем 160 мм
Определение ширины венца
зубчатого колеса:
;
.
Определение модуля
зубчатых колёс:
мм
Определение суммарного
числа зубьев:
Число зубьев шестерни
.
Число зубьев колеса
.
Расчёт геометрических
параметров передачи
Диаметры делительных
окружностей:
Проверка:
Диаметры вершин зубьев:
Диаметры впадин:
Определение окружной
скорости в зацеплении:
.
Проверка передачи на
контактную выносливость:
Расчетное контактное
напряжение:
где 
,
- коэффициент нагрузки, 
:
.
Проверка передачи на
изгибную прочность
.
Ориентировочный расчёт
валов
принимаю
20мм
пш=30 D=72 b=19
принимаю
25ммпш=35 D=80 b=21
Выбор шпонок и проверка их на прочность
Шпонки выбираются из ГОСТ 23360-78 в зависимости от диаметра
участка вала, на который они устанавливаются. Проверяются шпонки на смятие
боковых граней.
МПа;
Выходной участок вала.=20 мм, h=5 мм, 
мм.
МПа;
Выбираем шпонку сечением 
Выходной участок 2 вала.
=25 мм, h=8 мм, 
мм.
МПа;
Выбираем шпонку сечением 
Все выбранные шпонки проходят проверку на прочность.
Заключение
В данном курсовом проекте спроектирован привод, состоящий из
электродвигателя, соединенного посредством муфты с быстроходным валом
одноступенчатого цилиндрического редуктора. Зубчатая редукторная передача
выбрана в соответствии с техническим заданием прямозубой. Произведен
кинематический расчет, выбран электродвигатель, спроектированы валы и корпус
редуктора. Проверены на прочность шпонки.
Список используемой литературы
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроите0ля Т.3
2001
. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя Т.2
2001
. Цехнович Л.И. Атлас конструкций редукторов 1990.
. Чернилевский Д.В. Детали машин. Проектирование... 2004
. Чернилевский Д.В. Детали машин и основы конструирования
2006
. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высшая школа, 2000.