Расчет тихоходной ступени редуктора

Содержание:

Введение...................................................................................................................2 

   Предварительный расчет привода.........................................................................3 

1 Расчет тихоходной ступени редуктора……………………………………………

1.1 Предварительные расчеты ………………………………………………………

1.1.1 Выбор материала..................................................................................3 

1.1.2 Допускаемые контактные напряжения...................3

1.1.2.1  Допускаемые контактные напряжения для колеса………………………..

1.1.3. Допускаемое напряжение изгиба зубьев.........................................................8

1.1.3.1 Допускаемое напряжение изгиба шестерни:…………………………..

1.1.3.2 Допускаемое напряжение изгиба зубьев для расчета на изгиб максимальной нагрузкой для шестерни…………………………………………………

1.1.3.3 Допускаемое напряжение изгиба зубьев для расчета на изгиб максимальной нагрузкой для колеса………………………………………………………

1.1.4 Определение параметра………………………………………………………

1.2 Проектировочный расчет……………………………………………………..

1.2.1 Начальный диаметр шестерни……………………………………………

1.2.2 Определяем ширину зубчатого венца…………………………………

1.2.3 Ориентировочное значение модуля………………………………………….

1.2.4 Определение числа зубьев шестерни и колеса…………………………….

1.3 Расчет геометрических и кинематических параметров передачи………………

1.3.1 Делительное межосевое расстояние…………………………………………..

1.3.2 Делительный угол профиля в торцевом сечении:…………………………….

1.3.3 Угол зацепления при выполнении передачи со смещением:………………..

1.3.4 Коэффициент суммы смещения:………………………………………………

1.3.5 Начальные диаметры зубчатых колес передачи……………………………..

1.3.6 Коэффициент воспринимаемого смещения:………………………………….

1.3.7 Коэффициент уравнительного смещения………………………………….

        1.3.8. Делительный диаметр………………………………………………………..

1.3.9 Диаметр вершин зубьев……………………………………………………….

1.3.10 Диаметр впадин…………………………………………………………….

1.3.11 Основной диаметр…………………………………………………………..

1.3.12 Коэффициент торцевого перекрытия……………………………………….

1.3.13 Коэффициент осевого перекрытия…………………………………………

1.3.14 Суммарный коэффициент перекрытия……………………………………..

1.3.15 Эквивалентное число зубьев…………………………………………….

1.3.16 Окружная скорость………………………………………………………..

1.4 Проверочные расчеты…………………………………………………………..

1.4.1 Проверочный расчет на контактную выносливость………………………….

1.4.2 Расчет на контактную прочность при действии максимальной нагрузки

1.4.3 Расчет зубьев на выносливость при изгибе……………………………

1.4.4 Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой…………….

1.4.4.1 Расчет на прочность шестерни при изгибе максимальной нагрузкой…

1.4.4.2 Расчет на прочность колеса при изгибе максимальной нагрузкой……

1.4.5 Расчет усилий зубчатого зацепления…………………………………….

1.4.5.1 Окружное усилие…………………………………………………………

1.4.5.2

1.4.5.3…………

2 Расчет, быстроходной ступени редуктора……………………………………………..

2.1 Предварительные расчеты…………………………………………………….

2.1.1 Выбор материала…………………………………………………………..

2.2 1Допускаемые контактные напряжения………………………………………

2.2. Допускаемые контактные напряжения для шестерни…………………………

2.2.2 Допускаемое напряжение изгиба зубьев…………………………………….

2.2.2.1 Допускаемое напряжение изгиба шестерни……………………………..

2.2.2.2 Допускаемое напряжение изгиба колеса…………………………………

2.3 Расчет геометрии передач…………………………………………………….

2.4 Коэффициенты смещения……………………………………………………….

2.4.1 Коэффициент изменения расчетной толщины зуба……………………….

2.5 Проверочные расчеты передачи………………………………………………….

2.5.1 Расчет на контактную выносливость активных поверхностей зубьев……..

2.5.2 Расчет зубьев на выносливость при изгибе………………………………….

2.5.2.1 Расчет зубьев  на выносливость при изгибе:……………………………….

2.5.3 Расчет усилия зубчатого зацепления…………………………………………

 3 Предварительный расчет диаметров валов……………………………………………

         3.1 Быстроходный вал:……………………………………………………………..

         3.2 Тихоходный вал………………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Введение

 

            Согласно полученному заданию нужно спроектировать привод конвейера, т.е. произвести расчеты и разработать чертежи в объеме, установленном заданием на курсовой проект.

             Все необходимые вычисления и пояснения оформляются в виде записки.

Цель предварительного расчета привода заключается  в составлении и уточнении  кинематической схемы установки, выборе основных элементов привода и  проведении его кинематического  и силового анализа. Этот этап заканчивается  составлением таблицы исходных данных, необходимой для дальнейшего  расчета отдельных узлов и  деталей привода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предварительный расчет привода

Расчет:

Рассчитаем диаметр  делительной окружности приводной  звездочки:

                             (1)

Расчетная мощность электродвигателя в киловаттах определяется по формуле:

                                                                                                      (2)

Эквивалентный вращающий  момент рассчитаем по формуле:

                                                                           (3)

Посчитаем номинальный  момент на валу ИМ:          

= 1.5                                   (4)

Найдем эквивалентный  вращающий момент:

 
                   0.54*(1.45²*0,003+1²*0,5+0.5²*0,5)^1/2 =0.429     

                           

Угловая скорость вращения вала ИМ определяется по формуле:

                                                                (5)

 

 

Общий КПД привода:            h₀ =h_К*h_ПП*h_ЦПО*h_ПП*h_М*h_ПП=h_К*h_ЦПО*h_М *h³                                                           (6)

h₀=0,97*0,925*0,98*0,99³=0.853

 

Подставив полученные значения получим расчетную мощность электродвигателя:

                                                                                                       (7)

Частота вращения вала ИМ: 

                                                                                          (8)

Общее передаточное отношение привода определяется как произведение передаточных отношений отдельных ступеней передач, входящих в кинематическую схему:

U_max=U_{p max}*U_{oп max}=4*8=32

                                U_min=U_{p min}* U_oпmin=1*4=4                                                 (9)

 

 

Возможный диапазон асинхронной частоты  вращения вала электродвигателя:

(10)

 

            В соответствии с расчетной мощностью и полученным диапазоном скоростей выбираем из табл.6 два электродвигателя:

 

112МА6/955     Р_Таб=3.0 кВт,          n_Таб=955

112МВ8/700   Р_Таб2 =3.0 кВт,     n_таб2 =700

          Определяем общее передаточное отношение привода для двух вариантов  электродвигателей по зависимости: 
                                                                                                                                   (11)

22.13

 

Проверку выбранного электродвигателя   на перегрузку производим по условию:

                                                                                              (14)  

3.0>0,13                              3.0>0.13

3.0>3.01                                                     3.0>2.74

 

Следовательно, проверку прошел только второй двигатель  112МВ8/700.  

 

Принимаем по табл. 5 передаточное отношение открытой  передачи равным 4.5, тогда передаточное отношение редуктора:

                                                        (12)

 

Точность разбивки общего передаточного отношения  проверяется следующим условием:   

                                                                                                             

                                                                                                                                    .                    (13)

 

 

По зависимости (12) проверяем точность разбивки передаточного отношения:

< 0.04

 

 

Так как условие (14) выполняется, электродвигатель перегружен не будет.

Вычерчиваем эскиз  выбранного электродвигателя с указанием  его основных характеристик.

b1	L30	h31	d30	h	d1	d10	L1	L10	L31	b10	h10	h1
10	452	310	235	112	32	12	80	146	70	190	12	8

Рассчитаем номинальную  нагрузку:

                                               

 

Таблица исходных данных                                         (15)

N валов	ni , об/мин	Pi , кВт	Ti , Н·м
1
2
3

 

 

 

 

Проверка

 

n_3nим                                                      T₃

43,8143,15         518540

Расхождение в 2%                    Расхождение в 5%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет тихоходной ступени редуктора.

1.1  Предварительные расчеты

     1.1.1  Выбор материала.

Основным материалом для зубчатых колес является термически обработанная сталь.

Быстроходный  вал с шестерней будет изготовлен из:

Улучшенной стали 35ХM:  HV=522 MПа, НВ =286 МПа

Колесо будет  изготовлено из:

Улучшенной стали 40Х: HV=475 МПа, НВ =286 Мпа

     1.1.2  Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения определяются раздельно  для колеса и шестерни.

                Допускаемые контактные напряжения для шестерни.

Допускаемые контактные напряжения определяют по формуле:

 

 допускаемое  контактное напряжение шестерни, М·Па;

 – предел  контактной выносливости шестерни, М·Па

 – коэффициент  запаса прочности.

 

;

=1,1

Для определения  данного коэффициента долговечности,  необходимо рассчитать:

1. базовое число циклов напряжений, соответствующее пределу выносливости.

;                                         (2)

 – среднее  значение твердости рабочей поверхности  зубьев.

;

2. число циклов напряжений в соответствии с заданным сроком службы.

     При  нагрузке на передачу, изменяющейся  по циклограмме, представленной  на   рис. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

рис.1

 

 

где – частота вращения шестерни, об/мин;

ресурс передачи, ч.

     С  учетом формул (2) и (3) получаем:

 

.

По условию:  , следовательно:

 

 

коэффициент, учитывающий  шероховатость сопряженных поверхностей. Параметр шероховатости Ra принимаем от 2,5 до 1,25, следовательно, =0,95.

коэффициент, учитывающий  окружную скорость. При проектировочном  расчете принимаем =1.

В соответствии с  формулой (1): 

      1.1.2.1   Допускаемые контактные напряжения для колеса.

Допускаемые контактные напряжения определяют по формуле:

 

 допускаемое  контактное напряжение колеса, МПа;

 – предел  контактной выносливости колеса, МПа;

 – коэффициент  запаса прочности.