Смекни!
smekni.com

Прикладна механіка і основи конструювання (стр. 1 из 2)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

Тернопільський державний технічний

університет імені Івана Пулюя

Кафедра технічної механіки

Група КT-31, ФКТ

Шифр 98-048

Пояснювальна записка

До курсової роботи з курсу

«Прикладна механіка і основи конструювання»

Студент Костів О.В.

Керівник асистент Довбуш

Тернопіль 2000

Зміст.

Вступ

1. Технічне завдання.

2. Вибір електродвигуна.

2.1. ККД приводу.

2.2. Необхідна потужність двигуна і орієнтовна частота обертання його вала.

2.3. Параметри двигуна (тип, номінальна потужність, частота обертання вала тощо).

3. Кінематичні та силові параметри передачі.

3.1. Передаточне відношення редуктора.

3.2. Кутові швидкості валів:

а) швидкохідного вала редуктора (вала електродвигуна);

б) тихохідного вала редуктора.

3.3. Крутні моменти валів.

4. Розрахунок циліндричної зубчастої передачі.

4.1. Вибір матеріалу.

4.2. Розрахунок допустимих напружень.

4.3. Мінімальна міжосьова відстань і модуль зубів.

4.4. Основні геометричні параметри зубчастих коліс.

4.5. Перевірка міцності зубів за контактними напруженнями.

5. Розрахунок тихохідного вала, підбір підшипників і шпонок.

5.1. Попередній розрахунок вала при [t]=20-40 МПа.

5.2. Конструювання вала.

5.3. Компановка складальної одиниці тихохідного вала.

5.4. Перевірка міцності вала.

5.4.1. Розрахункова схема вала.

5.4.2. Побудова епюр крутних та згинальних моментів в вертикальній та горизонтальній площинах.

5.4.3. Визначення еквівалентних напружень в небезпечному перерізі вала.

5.4.4. Перевірка втомної міцності вала.

5.5. Підбір підшипників кочення тихохідного вала.

5.6. Розрахунок шпоночних з’єднань.

6. Конструювання зубчастого колеса.

Література.

Додаток (специфікація до складального креслення).

Розрахунок і проектування елементів косозубої

циліндричної зубчастої передачі

1. Технічне завдання

Розрахувати і спроектувати закриту косозубу циліндричну передачу, яка передає потужність на тихохідному валі P2=9 кВт при частоті обертання n2=500 об/хв.


Рис.1. Привід косозубої циліндричної зубчастої передачі:

1 – електродвигун;

2 – муфта;

3 – редуктор.

2. Вибір електродвигуна

2.1. Коефіцієнт корисної дії приводу

Визначаємо к.к.д. приводу:

h=h1×h22=0,96×0,992=0,941,

де h1 – к.к.д. закритої зубчастої передачі з циліндричними колесами;h1=0,96;

h2 – к.к.д. пари підшипників кочення, h2=0,99.

2.2. Необхідна потужність двигуна і орієнтовна частота обертання його вала

Розрахункова потужність двигуна:

Для циліндричних зубчастих передач рекомендовані передаточні числа np=3¸6 (табл.3,2[1]) отже орієнтовна частота обертання вала двигуна:

nдв.ор. =(3¸6)n2=(3¸6)500=(1500¸3000) об/хв.

2.3. Параметри двигуна

Згідно табл.3.3.[1] вибираю асинхронний двигун серії АО2 (двигун з чавунним корпусом, закритого виконання з охолодженням корпуса ззовні шляхом обдування), типу АО2-51-2, для якого Pдв.=10 кВт, nдв.=2900 об/хв.

3. Кінематичні і силові параметри передачі

3.1. Передаточне відношення редуктора

Реальне передаточне відношення редуктора становить:

3.2. Кутові швидкості валів

а) швидкохідного вала редуктора (вала електродвигуна):

б) тихохідного вала редуктора:

3.3. Крутні моменти валів

Величини крутних моментів, що виникають на:

а) тихохідному валі редуктора:

б) швидкохідному валі редуктора:

4. Розрахунок циліндричної зубчастої передачі

4.1. Вибір матеріалу

Використовуючи рекомендації табл.3.4[1] для виготовлення шестерні і колеса призначаємо сталь 45, з різними режимами термообробки.

4.2. Розрахунок допустимих напружень

Згідно табл.3.5[1] механічні характериситки матеріалів після термообробки такі:

Шестерня, сталь 45: термообробка – покращення,твердість 230HB,. sв=780 МПа, sm=440 МПа,

Зубчасте колесо, сталь 45: термообробка – нормалізація, твердість 190HB sв=570 МПа, sm=290 МПа, [1]

Допустимі напруження при розрахунку на контактну витривалість:

для матеріалу шестерні:

[sн]1=2,75НВ = 2,75× 230= 633 МПа;

для матеріалу колеса:

[sн]2=2,75НВ = 2,75×190 = 523 МПа;

Розрахунок проводимо по матеріалу колеса, так як:

[sн]min=[sн]2=523 МПа;

4.3. Мінімальна міжосьова відстань і модуль зубів

Міжосьова відстань для косозубої циліндричної передачі:

де Kн– коефіцієнт режиму навантаження, Kн»1,3,

yba=b/aw– коефіцієнт ширини зубчастого колеса, yba=0,25¸0,40, приймаємо yba=0,3.

Відповідно ГОСТ2185-66 приймаємо aw=125мм.табл.3.6[1]

Виходячи з рекомендації

mn=(0,01¸0,02)× aw=(0,01¸0,02)× 125=(1.25¸2.5) мм,

Нормальний модуль зубчастого зачеплення приймаємо m=2,5 мм. табл.3.7[1]

4.4. Основні геометричні параметри зубчастих коліс

Для косозубих передач кут нахилу зубів до осі рекомендують b=(8¸15)°, в даному випадку приймаємо b=10°.

Сумарна кількість зубців передачі:

Число зубців:

Шестерні:

Колеса:

Фактичне передаточне число:

Уточнюємо значення кута нахилу зубів

Діаметри ділильних кіл:

Уточнене значення міжосьової відстані:

Діаметр кіл виступів та впадин зубчастих коліс:

Ширина колеса:

b2=ya× aw=0,3×125=37,5 мм.

Ширина колеса:

b1=b2+4=37,5+4=41,5 мм.

4.5. Перевірка міцності зубів за контактними напруженнями

Дійсні контактні напруження, що виникають в матеріалі колеса:

4.6. Зусилля в зачепленні косозубчастої передачі, навантаження на вали

В циліндричній косозубій передачі силу в зачепленні розкладають на три складові


Рис.2. Сили в зачепленні.

В циліндричній косозубій передачі силу в зачепленні розкладають на три складові (рис.2.):

колову сила:

радіальну сила:

осьова сила

5. Розрахунок тихохідного вала, підбір підшипників і шпонок

5.1. Попередній розрахунок вала

Матеріал для виготовлення вала – сталь 40, sв=530 МПа, sm=270 МПа.

Діаметр вихідної ділянки вала:

де [t] – занижене значення допустимих дотичних напружень, для сталей 40, 45: [t]=20¸40 МПа; приймаємо [t]=25 МПа.

Згідно ГОСТ 9936-69 табл.3.5[1]приймаємо d1В=32мм.

5.2. Компановка складальної одиниці тихохідного вала

Для визначення відстані l між опорами, попередньо визначаємо такі розміри:

а) довжина ступиці зубчастого колеса:

lст=b2=37,5 мм;

б) відстань від торця ступиці до внутрішньої стінки корпуса редуктора:

D=10 мм;

в) товщина стінки корпуса приймаємо:

d=10 мм,

г) відповідно конструкції вала посадочний розмір підшипник d4=40 мм, приймаємо радіальноупорний підшипник середньої серії 46308, табл.3.10[1]для якого d4=40мм; D4=90 мм; B=23мм[1];

д) довжина розмірної втулки між колесом і підшипником:

lв<(d+D)=10+10=20 мм,

приймаємо lв=19,5мм;

Таким чином, відстань між опорами:

l=lст+2lв+B=37,5+2×19,5+23=99,5мм.

Так як зубчасте колесо розміщене на валу симетрично відносно опор, то:
а=b=0,5l=0,5×137»50 мм.

5.3. Конструювання вала

Діаметри ділянок вала:

а) вихідної ділянки d1в=32 мм;

б) в місці встановлення ущільнення d=35 мм (розмір кратний 5);

в) для різьбової ділянки вала d3=36 мм, що відповідає установочній гайці М36´1,5, для осьового кріплення підшипника;

г) в місцях встановлення підшипника d4=40 мм;

д) для посадки зубчастого колеса d5=45 мм;

Довжини ділянок вала:

а) вихідної ділянки: l1»2d1в=2×32=64 мм,

б) для посадки колеса: lв=lст=37,5-4=33,5 мм;

в) для встановлення гайки: l3=H+5=12+5=17 мм,

де H – висота гайки, H=12 мм;

г) під підшипник: l4=B-2=23-2=21 мм.

5.4. Перевірка міцності вала

5.4.1. Розрахункова схема вала

Розрахункова схема вала приймається у вигляді балки на двох шарнірних опорах, навантажених силами, які виникають в зачепленні зубів зубчастих коліс (рис.3,а).

5.4.2. Побудова епюр крутних моментів, згинальних моментів в вертикальній та горизонтальній площинах.