Проектирование привода - Контрольная работа

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.КПД редуктора: ? = ?зп · ?м · ?п2 ?зп = 0,95…0,98; принимаем ?зп = 0,98 - КПД закрытой цилиндрической передачи;Выбираем электродвигатель с запасом мощности: 4А112МВ6Y3 со следующими характеристиками: Nдв = 4 КВТ; nдвc = 1000 мин-1; dдв = 38 мм; ?max = 2,2.Уточним частоту вращения тихоходного вала редуктора: n2 = n1 / u = 960 / 2,24 = 429 мин-1Выбираем 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. По заданной долговечности определяем число рабочих циклов: - шестерни Nц1 = 60 · 960 · 11600 = 6,7 · 108;Введем коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки и неравномерность зацепления KH = 1,2. Межосевое расстояние из условия контактной прочности зубьев: ?W = (u 1) = (2,24 1) = 91,3 мм. Принимаем ?W = 100 мм. m = (0,01-0,02) ?W = 1-2 мм, принимаем m = 1 мм. Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса: Z? = 2 ?W / m = 2 · 100 / 1 = 200, а также отдельно для быстроходной ступени передач: z1 = 2 ?W / m(u 1) = 2 · 100 / 1 · (2,24 1) = 61,7; z1 = 62Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение: d = , где [?]k - допускаемые напряжения кручения, определяемые механическими свойствами материала вала. В качестве материалов валов возьмем: сталь 45 с термообработкой улучшением.Размеры призматических шпонок выбираем по диаметру вала: Ведущий вал: DB1 = 38 мм, берем шпонку: 10х8, t1 = 5 мм. Ведомый вал: DB2 = 25 мм, берем шпонку: 8х7, t1 = 4 мм. DB2.1 = 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: lp ? (2 · Т · 103)/( d(h - t1) · [?см])В приводе будем использовать зубчатую муфту. Выбор муфты производится в зависимости от диаметра вала и передаваемого крутящего момента по критерию: Трасч = k · Тдл.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 проверочного расчета статической и усталостной прочности ступенчатого вала составим его расчетную схему. 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 Fr; со стороны зацепления окружная сила FT и поперечная R0: FT = 2T1 / d1 = 2 · 34,43 · 103 / 62 = 1111 Н Fr = (0,1 - 0,3)Ft , где Ft - окружное усилие, действующее на зубья муфты.Опасными сечениями для рассматриваемого вала, которые необходимо проверить на прочность, являются сечения: (z = 0), как наименее жесткое при кручении DB1 = 38 мм, а также сечения (z = a) и (z = a b), где действуют наибольшие изгибающие моменты. В сечении (z = 0) находится еще и шпоночный паз, ослабляющий его жесткость. Сечение (z = a), где действует изгибающий момент: Ма = = = 25,8 Н·м В сечении (z = a b) изгибающий момент достигает величины: Ма b = = = 24,5 Н·м В сечении (z = 0) нормальные напряжения от осевых сил и изгибающих моментов равны нулю, касательные напряжения ?max определяются крутящим моментомРассчитаем коэффициенты, отражающие соотношение пределов выносливости при симметричном и пульсирующем циклах соответственно изгиба и кручения: ?? = (2 · ?-1 - ?0) / ?0 = (2 · 335,4 - 536,6) / 536,6 = 0,25 ?? = (2 · ?-1 - ?0) / ?0 = (2 · 201,2 - 321,9) / 321,9 = 0,25 Из графика [3] определим коэффициенты влияния абсолютных размеров: - в сечении (z = 0) при dв1 = 38 мм получим ?? = ?? = 0,82 Зададим коэффициенты шероховатости [3] в зависимости от шероховатости поверхности Ra: - в сечении (z = 0) при Ra = 1,25 получим k?n = k?n = 1,1 Эффективные коэффициенты концентрации напряжений определим из графика [1]: - в сечении (z = 0) для концентратора в виде шпоночного паза имеем эффективные коэффициенты концентрации при изгибе и кручении соответственно k? = 2,3 и k? = 2,1. в сечении (z = а) для концентратора в виде посадки с гарантированным натягом подшипника на вал имеем: k? / ?? = 3,9; k? / ?? = 1 0,6(k? / ?? - 1) = 1 0,6 · 2,9 = 2,74Определим ресурс: Тихоходный вал: L = (T? · 60 · n) / 106 = (11600 · 60 · 435) / 106 = 302,8 млн. об. Подсчитаем эквивалентные нагрузки: Р = V · Rp · Кб · Кт V = 1 - вращается внутреннее кольцо; Rp - силы возникающие в подшипнике.

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

1. Курсовое проектирование деталей машин. /Под общ. ред. В. Н. Кудрявцева. - Л.: Машиностроение, 1984. - 400с.

2. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя. М.: Машиностроение. 1979. Т. 1-3.

3. Кудрявцев В. Н. Детали машин. Л.: Машиностроение, 1980. 464 с.

4. Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора. - Л.: Машиностроение. 1983. - 464 с.