Детали машин и основы конструирования

   МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ  РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ»

 

 

 

 

 

Кафедра   «Прикладная механика»

 

 

 

 

 

 

                         Отчеты по выполнению лабораторных работ по курсу

«Детали машин и основы конструирования»

                                            Раздел  «Передачи».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            Выполнил: .

                    

                                                            Группы

 

                                                             Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИСССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ

 

Цель  работы: : Изучение конструкции редуктора и порядка его сборки, определение основных параметров зубчатых передач редуктора и анализ полученных результатов. Подготовка к курсовому проекту

 

Оборудование  и инструмент: цилиндрический редуктор, измерительная линейка, штангенциркуль, угломер.

 

Кинематическая  схема редуктора рис.1

 

 

 

 Особенности конструкций корпусов цилиндрических зубчатых редукторов

 

Зубчатый  редуктор – это механизм, состоящий  из одной или нескольких механических зубчатых передач, заключённых в  общий корпус, и предназначенный  для уменьшения частоты вращения и увеличения крутящего момента  при передаче движения от двигателя  к исполнительному звену привода  машины.

Необходимость механических передач в машинах  обусловлена экономической целесообразностью  согласования с их помощью режима работы двигателя, характеризующегося, обычно, большой частотой вращения его вала и малым вращающим  моментом, с режимом работы исполнительного  звена, имеющим, как правило, обратные характеристики.

К основным параметрам механических передач и редукторов, относятся: мощности и (кВт), вращающие моменты и (Нм), круговые частоты вращения и (мин ^-1), соответственно, на входном и выходном валах, передаточное отношение и коэффициент полезного действия (КПД) .

В многоступенчатых передачах и  редукторах общее передаточное отношение  и суммарный КПД определяются произведением, соответственно, передаточных отношений и КПД их ступеней.

В зависимости от вида зубчатых передач, входящих в состав редукторов, различают  цилиндрические, конические, волновые, планетарные и коническо-цилиндрические редукторы.

Одна пара зубчатых колес редуктора, находящаяся в зацеплении, называется ступенью. При этом меньше из колес  – шестерня, а большее – колесо. В соответствии с числом ступеней редукторы подразделяют на: одноступенчатые и многоступенчатые (двухступенчатые, трехступенчатые и т.д.).

 

Из числа перечисленных зубчатых редукторов наибольшее распространение  имеют цилиндрические зубчатые одно- и двух ступенчатые редукторы. Внешний  вид одного из них представлен  на рис. 2.

 

 

 

Рис. 2. Внешний вид цилиндрического зубчатого

двухступенчатого редуктора

 

Основным отличием редуктора от передачи является наличие корпуса, который служит опорой для валов  с подшипниками и зубчатыми колесами, ограждает их от вредного влияния  окружающей среды и позволяет  организовать смазку трущихся элементов  передачи: зубчатых колёс и подшипников.

Корпус редуктора имеет сложную  конфигурацию и изготавливается  при серийном производстве литьём из серого чугуна или алюминиевых сплавов. При индивидуальном производстве корпус может быть выполнен в виде сварной  конструкции из стальных листов разной толщины.

Для удобства монтажа корпус имеет, как правило, горизонтальную плоскость  разъёма, т.е. состоит из двух частей: нижней, называемой основанием корпуса (1) или его картерной частью, и  верхней, называемой крышкой корпуса (2).

На корпусе редуктора имеются  следующие специальные приливы:

• поясок или фланец (3) для крепления крышки корпуса к его основанию,
• лапы (4) для установки редуктора на опорную раму или плиту,
• бобышки (5) или гнезда для установки в корпус валов с подшипниками,
• верхние (6) и нижние (7) проушины для подъёма и транспортировки редуктора или его корпусных деталей,
• ребра (8) для увеличения жесткости корпуса редуктора.

Для заливки масла в редуктор и периодического контроля состояния  зубчатых колес в корпусе есть смотровой люк с крышкой (9). Для  слива отработанного масла в  нижней части основания корпуса  предусмотрено отверстие, закрываемое  пробкой (10). Уровень масла в редукторе  контролируется с помощью маслоуказателя (11).

 

Порядок сборки (монтажа) редуктора

Сборка  редуктора осуществляется в следующем  порядке. Сначала на валы редуктора  надеваются цилиндрические зубчатые колеса, подшипники и крышки подшипников, если они являются закладными. Далее на основание корпуса (1) устанавливаются все валы (входной 12, выходной 13 и, если имеются, промежуточные) с насаженными на них колесами, подшипниками и закладными крышками подшипников(14). Редуктор закрывают крышкой (2), которую привертывают к основанию корпуса болтами (15), установленными с зазором. Проверяют вращение валов от руки. Забивают штифты (16), препятствующие сдвигу крышки корпуса относительно его картерной части. Если крышки подшипников привёртные, а не закладные, то их крепят винтами к корпусу. Завинчивают маслосливную пробку. Через смотровой люк (9) заливают масло. Уровень масла должен быть таким, чтобы меньшее колесо было погружено в масло на высоту зуба. Закрепляют смотровую крышку винтами (17). Для предотвращения подтеканий масла из редуктора в крышки подшипников, через которые проходят валы, предварительно вставляют уплотнения, маслосливную пробку крепят через прокладку, а фланец редуктора и место крепления смотрового люка при сборке редуктора покрывают тонким слоем герметика. Сборка закончена, редуктор готов к работе.

 

 

Измеряемые  геометрические параметры передач

 

Наименование величин	1 ступень		2 ступень
	шестерня	колесо	шестерня	колесо
Число зубьев колёс	z1=20	z2=80	z3=19	z4=77
Ширина колеса, мм	b1=2,5	b2=20	b3=45	b4=32
Наружный диаметр, мм	d a1=36	-	d a3=56	-
Тип передачи
Угол наклона зубьев, град	12		17
Межосевое расстояние, мм	aw1=75		aw2=120

 

Расчетные параметры передачи:

Наименование параметра	Формула	1 ступень		2 ступень
		шестерня	колесо	шестерня		колесо
1	2	3	4	5		6
Модуль зацепления нормальный, мм		1,6	-	2,5		-
	Расчетные значения модулей округляем  до стандартных значений [2]
	по стандарту	1,5		2,5
Модуль торцевой, мм		1,5		2,6
Делительный диаметр, мм		30,7	122,7	49,7		201,3
Диаметр окружности выступов, мм		33,7	125,7	54,7		206,3
Диаметр окружности впадин, мм		26,95	118,95	43,45		195,05
Передаточное число ступеней		4		4,05
Передаточное число редуктора		16,2
Межосевое расстояние редуктора, мм		76,7			125,5
Коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния		0,26			0,25
Коэффициент ширины колеса относительно модуля		13,3			12,8
Коэффициент ширины шестерни относительно ее диаметра		0,7			0,8
Примечания: , , , - для 1 (быстроходной) ступени;                         , , , - для 2 (тихоходной) ступени.

 

 

Выводы.  : В ходе работы изучили особенности конструкций цилиндрических зубчатых редукторов и порядок их сборки; расчётно-экспериментальным путем определили основные геометрические и кинематические параметры одного из таких редукторов Полученные результаты в целом совпадают с данными [1, 2], а небольшие расхождения, видимо, связаны с неточностями измерений и погрешностью расчётов.

 

  Контрольные вопросы:

 

  - Зачем нужен редуктор? 1.Редуктор предназначен, для уменьшения частоты вращения и увеличения крутящего момента при передаче движения от двигателя к исполнительному звену привода машины.

 

  - На каком валу редуктора - входном или выходном - больше  крутящий момент? На входном

 

  - Что шире колесо или шестерня?  Шестерня

 

- Передаточное число редуктора больше единицы или меньше ? Больше 
 
- У какой ступени больше передаточное число  и почему? У первой, так как отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни у первой ступени больше

 

-  У какой ступени больше модуль и почему? У второй. (по рез-там расчета)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

       ИСССЛЕДОВАНИЕ  КОНСТРУКЦИЙ ЧЕРВЯЧНЫХ  РЕДУКТОРОВ

 

  Цель работы   изучение конструкции червячного редуктора; аналитическое и экспериментальное определение его коэффициента полезного действия (КПД); сравнение и анализ полученных результатов.

 

Оборудование  и инструмент образцы червячных редукторов, измерительная линейка, штангенциркуль

 

Особенности конструкций червячных  редукторов Червячный редуктор представляет собой, как правило, червячную передачу, заключённую в корпус. Основными элементами передачи являются червяк 7 и червяное колесо 11 (рис. 1), оси вращения валов которых перекрещиваются обычно под углом 90^о. Движение в редукторе передается от червяка к червяному колесу и преобразуется по принципу винтовой пары.

Достоинством  червячных редукторов является возможность  передачи движения под прямым углом, а также реализация одной червячной  парой (ступенью) большего передаточного  отношения (до 80) по сравнению с зубчатой передачей (до 10). При этом червячная  передача вследствие хорошей приработке трущейся пары работает более бесшумно и плавно, чем зубчатая передача.

К недостаткам  червячных передач относится  то, что при скольжении витков червяка  по зубьям червячного колеса выделяется много тепла и происходит интенсивный  износ трущихся пар. Поэтому в  червячных редукторах надо отводить тепло.

Для этого червяки изготавливают  из углеродистых или легированных сталей. Их витки шлифуют и полируют. Зубья  же червячных колёс чаще всего  выполняют из бронзы. Самые лучшие антифрикционные свойства у пары стальной червяк - оловянно-фосфористая  бронза типа Бр. ОФ 10-1 и др. Однако, оловянные бронзы дороги и дефицитны и их применяют для изготовления зубьев червячных колес при скорости скольжения в передаче 5 ... 25 м/с. Безоловянные бронзы, например алюминиево-железистые типа Бр. АЖ 9-4 и др., дешевле оловянных бронз, менее дефицитны и их применяют для изготовления червячных колес, при скорости скольжения в передаче 2...5 м/с. При скорости скольжения меньше 2 м/с применяют серый (ГОСТ 1412-85) или модифицированный чугун.

Для уменьшения расхода дорогостоящей  бронзы при изготовлении червячного колеса его делают составным: зубчатый венец изготовляют из бронзы, а  ступицу - из чугуна или стали.

В зацеплении червячной передачи возникают большие  радиальные и осевые силы, поэтому  на валы передачи устанавливают радиально-упорные  шариковые или роликовые конические подшипники, воспринимающие такие нагрузки.

Основным отличием редуктора от передачи является наличие корпуса, который служит опорой для валов  с подшипниками и зубчатыми колесами, ограждает их от вредного влияния  окружающей среды и позволяет  организовать смазку трущихся элементов  передачи: зубчатых колёс и подшипников.

Корпус червячного редуктора так  же, как и корпус зубчатого редуктора, имеет сложную конфигурацию и  изготавливается при серийном производстве литьём из

серого чугуна или алюминиевых  сплавов. При индивидуальном производстве корпус может быть выполнен в виде стальной сварной конструкции.

Корпус служит опорой вращающихся  деталей редуктора, изолирует их от вредного влияния окружающей среды  и позволяет организовать их смазку.

Для удобства монтажа корпус червячного редуктора имеет большие боковые  крышки (при межосевом расстоянии передачи ) или горизонтальную плоскость разъёма (при ).

На корпусе червячного редуктора  предусмотрены следующие специальные  приливы: лапы для установки редуктора  на опорную раму или плиту, бобышки  или гнезда для установки в  корпус валов с подшипниками, проушины для подъёма и транспортировки  редуктора или его корпусных  деталей и фланцы для крепления  крышек к корпусу. Оребрение корпуса увеличивает площадь поверхности его теплообмена с окружающим холодным воздухом и служит для дополнительного охлаждения передачи. С этой же целью в случае необходимости дополнительно ставят вентилятор на валу червяка для увеличения скорости теплообмена.