рефераты бесплатно
 
Главная | Карта сайта
рефераты бесплатно
РАЗДЕЛЫ

рефераты бесплатно
ПАРТНЕРЫ

рефераты бесплатно
АЛФАВИТ
... А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

рефераты бесплатно
ПОИСК
Введите фамилию автора:


Расчёт зубчатых и червячных передач

Расчёт зубчатых и червячных передач

Министерство образования

Российской Федерации

Вологодский государственный технический университет

Кафедра теории и проектирования машин и механизмов

Детали машин

Методические указания к курсовому проекту.

Часть I: расчёт зубчатых и червячных передач

Факультет: промышленного менеджмента

Специальности:

150200 - автомобили и автомобильное

хозяйство;

120100 - технология машиностроения,

металлорежущие станки и инструмент;

210200 - автоматизация технологических

процессов и производств

г. Вологда, 2000 г.

ВВЕДЕНИЕ

Темой курсового проекта по деталям машин является механический привод

для различных исполнительных машин - конвейеров, станков и т.п. Проект

носит комплексный характер и включает в себя расчётную и графическую части.

Расчётно-пояснительная записка к проекту должна содержать следующие

разделы: задание на проектирование; введение; подбор электродвигателя и

кинематический расчёт привода; проектирование передач редуктора и открытых

передач привода; определение конструктивных размеров элементов зубчатых

колёс и элементов корпуса редуктора; ориентировочный расчёт валов; эскизная

компоновка редуктора; проектирование подшипниковых узлов и подбор

подшипников; уточнённый расчёт промежуточного вала редуктора; подбор шпонок

и проверка шпоночных соединений; подбор муфт; выбор смазки; назначение

посадок основных элементов; перечень использованной литературы. Кроме того,

в состав расчётно-пояснительной записки включается спецификация на

графическую часть.

Объём графической части составляет 5 листов формата А1, куда входят

чертежи общего вида редуктора, его деталей, рамы и общего вида привода.

Настоящие методические указания представляют собой первую часть учебно-

методического комплекса по курсовому проектированию деталей машин. Они

содержат алгоритмы подбора электродвигателя, кинематического расчёт

привода, а также расчёта цилиндрических, конических и червячных передач.

Описанные алгоритмы положены в основу программ расчёта передач на ЭВМ.

Кроме того, методические указания включают в себя все справочные материалы,

необходимые при подготовке исходных данных для расчётов с помощью

вычислительной техники.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения

специальностей 150200, 120100, 210200 при курсовом и дипломном

проектировании, а также при выполнении студентами-заочниками контрольных

работ.

1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

В общем машиностроении большинство машин приводят в движение от

трёхфазных асинхронных электродвигателей переменного тока, которые

характеризуются номинальной мощностью Рэл. и номинальной частотой вращения

ротора nэл. Электродвигатели различают:

1. По конструкции корпусов:

1). Электродвигатели на лапах, исполнение М 100;

2). Электродвигатели фланцевые на лапах, исполнение М 200;

3). Электродвигатели на лапах, исполнение М 300.

2. По конструкции обмоток:

1). Электродвигатели основного исполнения;

2). Электродвигатели с повышенным скольжением;

3). Электродвигатели многоскоростные.

3. По степени защиты:

1). Закрытые обдуваемые со степенью защиты 1Р44, которая исключает

попадание внутрь такого электродвигателя посторонних тел размером

более 1 мм;

2). Защищённые со степенью защиты 1Р23, исключающей попадание

внутрь электродвигателя посторонних тел размером более 12,5 мм;

4. По назначению:

1). Основное исполнение;

2). Малошумные;

3). Встраиваемые;

4). Со встроенной температурной защитой;

5). Со встроенным электромагнитным тормозом;

6). Крановые;

7). Влагоморозостойкие.

При выборе электродвигателя следует помнить, что высокооборотные

двигатели имеют меньшие габарита, массу, стоимость, чем тихоходные той же

мощности.

Структура обозначения электродвигателей:

1). Серия разработки;

2). Вид электродвигателя;

3). Исполнения по способу защиты: Н - защищенные, при отсутствии

буквы - закрытые обдуваемые;

4). Высота оси вращения в мм:

5). Условное обозначение длины станины - M, L, S;

6). Условное обозначение длины статора - А, В;

7). Число полюсов;

8). Условное обозначение климатического исполнения.

Пример условного обозначения электродвигателя - 4А112МВ6У3. Здесь: 4 -

номер серии; А - асинхронный; исполнение закрытое обдуваемое (после буквы А

отсутствует буква Н); 112 - высота оси вращения в мм; М - установочный

размер по длине станины; В - длина сердечника статора; 6 - число полюсов;

У3 - двигатель предназначен для работы в умеренном климате.

Параметры электродвигателей приведены в табл. 1.1.

Потребная мощность приводного электродвигателя определяется по формуле:

[pic] (1.1)

где РИ.М. – мощность на валу исполнительного механизма (тихоходном валу

привода); ?0 - общий К.П.Д. привода.

При проектировании привода конвейера

[pic] (1.2)

где F - тяговое усилие на приводном валу в Н; v - скорость тягового

элемента в м/с.

[pic] (1.3)

где ?i - К.П.Д. одной кинематической пары (см. табл. 1.2); a, b, c -

количество одинаковых кинематических пар.

Таблица 1.1

Параметры электродвигателей

[pic]

Таблица 1.2

Значения к.п.д. механических передач и подшипников

|Тип передачи |Закрытая |Открытая |

|Зубчатая цилиндрическая |0,96ч0,98 |0,92ч0,95 |

|Зубчатая коническая |0,95ч0,97 |0,91ч0,94 |

|Червячная самотормозящаяся |0,30ч0,40 |0,20ч0,30 |

|Червячная несамотормозящаяся | | |

|при числе заходов червяка: | | |

|z1=1 |0,65ч0,80 |— |

|z1=2 |0,75ч0,85 |— |

|z1=4 |0,8ч0,9 |— |

|Цепная передача |— |0,95ч0,97 |

|Ременная передача |— |0,94ч0,96 |

|Одна пара подшипников качения |— |0,99ч0,995|

|Одна пара подшипников скольжения|— |0,98ч0,99 |

Для соединительных муфт можно принять ?н?0,98ч0,99.

Выбор электродвигателя производиться по табл. 1.1 в соответствии с

условием Рр?Рэл. При этом электродвигатель с большим запасом мощности

приводит к излишним нагрузкам и снижает Cos? электросистемы. Частота

вращения электродвигателя выбирается так, чтобы передаточные числа ступеней

привода были оптимальными (см. раздел 2).

Для принятого электродвигателя из справочных данных выписываются:

1). Обозначение;

2). Номинальная мощность Рэл., кВт;

3). Частота вращения nэл., об/мин;

4). Отношение максимального момента к номинальному;

5). Исполнение;

6). Диаметр выходного конца вала - d1, мм;

7). Длина выходного конца вала - l1, мм.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА

ПРИВОДА И ЕГО РАЗБИВКА ПО СТУПЕНЯМ

2.1 Общее передаточное число привода

В общем случае (см. рис. 2.1)

[pic] (2.1)

где nИ.П. - число оборотов приводного вала исполнительного механизма

(об/мин); Uред - передаточное число редуктора; Uоп - передаточное число

открытой передачи (цепной, ремённой, зубчатой), входящей в привод.

Рис. 2.1 Типовая схема привода

Для приводов конвейеров:

Ленточных

Цепных

[pic] (2.2) [pic]

(2.3)

где Dб - диаметр приводного барабана, м; z - число зубьев тяговой

звёздочки; tц - шаг цепи, м.

В свою очередь (см. рис. 2.1)

[pic]

где Uб и Uт - передаточные числа соответственно быстроходной и тихоходной

ступеней редуктора.

При определении общего передаточного числа стандартного редуктора и

передаточных чисел его ступеней следует придерживаться ряда Ra 20: 1; 1,12;

1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4; 4,5; 5; 5,6; 6,3;

7,1; 8; 9; 10; 11,2; 12,5; 14; 16; 18; 20; 22,4; 25; 28; 31,5; 35,5; 40;

50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250. Для

нестандартных редукторов и нередукторных зубчатых передач придерживаться

ряда Ra 20 необязательно.

В табл. 2.1 приведены передаточные числа для одной ступени привода.

Таблица 2.1

Рекомендуемые значения передаточных чисел одной ступени

|Тип передачи |Твёрдость |Значения |

| |материала | |

| | |Наиболее |Максимальные |

| | |употребляемые U |Uмакс |

|1 |2 |3 |4 |

|Зубчатая цилиндрическая | | | |

|закрытая: | | | |

|1). Тихоходная ступень во |?НВ350 |2,5(5 |6,3 |

|всех редукторах |НRС 40ч56 |2,5(5 |6,3 |

| |НRС 56ч63 |2(4 |5,6 |

|2). Быстроходная ступень в |(НВ350 |3,15(5 |8 |

|редукторах с развёрнутой |НRС 40(56 |3,15(5 |7,1 |

|схемой. |НRС 56(63 |2,5(4 |6,3 |

|3). Быстроходная ступень: |(НВ350 |4(6,3 |10 |

|в соосном редукторе. |НRС 40(56 |4(6,3 |9 |

| |НRС 56(63 |3,15(5 |8 |

|Зубчатая открытая |(НВ350 |4(8 |16 |

|Коробка передач |Любая |1(2,5 |3,15 |

|Коническая закрытая |(НВ350 |1(4 |6,3 |

| |(HRC 40 |1(4 |5 |

|Коническая открытая |(НВ 350 |2(4 |8 |

|Червячная закрытая |— |10(50 |80 |

|Цепная |— |1,5(5 |10 |

|Клиноремённая |— |2(4 |8 |

|Плоскоремённая |— |2(5 |6 |

|Фрикционная |— |2(4 |8 |

2.2 Разбивка передаточного числа по ступеням

Рекомендации по разбивке Uред приведены в табл. 2.2, 2.3 и на рис. 2.2,

2.3, 2.4.

В трёхступенчатых редукторах после определения межосевых расстояний

необходимо проверить наличие зазора ? между деталями (см. табл. 2.3).

рекомендуется ??0,02aw.

Таблица 2.2

Двухступенчатые редукторы

|Схема редуктора |Uред. |Uб |Uт |

| |рекомендат. | | |

| |(предельн.) | | |

| | | | |

Рис. 2.2 График для определения Uт.

Таблица 2.3

Трёхступенчатые редукторы

|Схема редуктора |Uред. |Uб |Uп |Uт |

| |рекомендат. | | | |

| |(предельн.) | | | |

| | | | | |

Рис. 2.3 График для определения Uт и Uп трёхступенчатых редукторов.

Рис. 2.4 График для нахождения [pic].

2.3 Определение чисел оборотов и моментов на валах

При известных передаточных числах ступеней число оборотов определяется

по формулам:

[pic]; [pic]; [pic] … (2.4)

где U1, U2, U3 - передаточные числа ступеней редуктора (привода).

Вращающие моменты на валах рассчитывается как

[pic] НЧм (2.5)

где Ni - мощность на соответствующем валу, найденная с учётом К.П.Д.

элементов привода, Вт; например: [pic], где ?1-2 - К.П.Д., учитывающий

потери мощности на участке от первого вала до второго; [pic] - угловая

скорость вала, с-1.

Без учёта К.П.Д. элементов привода моменты могут быть определены по

формулам:

[pic], [pic] … (2.6)

3. МАТЕРИАЛЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

3.1 Материалы зубчатых передач

В зависимости от твёрдости рабочих поверхностей зубьев после

термообработки зубчатые колёса можно условно разделить на две группы:

1). С твёрдостью (НВ 350 - нормализованные или улучшенные;

2). С твёрдостью >НВ 350 - объёмно- и поверхностно-закаленные,

цементированные, нитроцементированные, цианированные, азотированные.

При твёрдости материала (НВ 350 чистовое нарезание зубьев можно

производить после окончательной термообработки заготовки.

Зубчатые колёса с твёрдостью рабочих поверхностей зубьев >НВ 350

применяют в средне- и высоконагруженных передачах с целью уменьшения их

габаритов.

Зубья, нарезанные до закалки, после закалки обычно шлифуют для

устранения неточностей, обусловленных изменением их форм и размеров при

закалке (коробление).

В правильно спроектированной зубчатой паре соотношение твёрдости

рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса не может быть выбрано

произвольно. Если твёрдость рабочих поверхностей зубьев колеса (НВ 350, то

в целях выравнивания долговечности зубьев шестерни и колеса, ускорения их

приработки и повышения сопротивляемости заеданию твёрдость поверхностей

зубьев шестерни поверхностей зубьев шестерни всегда назначается больше

твёрдости зубьев колеса. Для прямозубых колёс разность средних твёрдостей

шестерни и колеса должна составлять не менее 20ч30 единиц Бринелля.

Для косозубых колёс твёрдость поверхностей зубьев шестерни желательна

возможно большая. Чем она больше, тем больше несущая способность передачи

по критерию контактной выносливости.

Для неприрабатывающихся зубчатых передач с твёрдостью рабочих

поверхностей зубьев обоих зубчатых колёс ?НВ 45 обеспечивать разность

твёрдостей зубьев шестерни и колеса не требуется.

В табл. 3.1 приведены значения механических характеристик и виды

термообработки некоторых распространённых марок конструкционных сталей,

используемых для изготовления зубчатых колёс, а также других деталей машин

(валов, осей, звёздочек цепных передач, червяков, деталей муфт и т.п.). Как

следует из этой таблицы, механические характеристики сталей зависят не

только от химического состава и вида термообработки, но и от размеров

характерного сечения заготовок D или S.

Таблица 3.1

Механические характеристики сталей

для изготовления зубчатых колёс

|Марка |Размеры, мм |НВ |HRC |?в, |?т, МПа |Термообработка |

|стали | |сердцеви|поверхно|МПа | | |

| | |на |сть | | | |

| |D |S | | | | | |

|35 |любой |любой |163ч192 |— |550 |270 |Нормализация |

|45 |любой |любой |179ч207 |— |600 |320 540 |То же |

|45 |125 |80 |235ч262 |— |780 |650 |Улучшение |

|45 |80 |50 |269ч302 |— |890 | |То же |

|40Х |200 |125 |235ч262 |— |790 |640 750 |То же |

|40Х |125 |80 |269ч302 |— |900 |750 |То же |

|40Х |125 |80 |269ч302 |45ч90 |900 | |Улучшение+закалка|

| | | | | | | |ТВЧ |

|35ХМ |315 |200 |235ч262 |— |800 |670 790 |Улучшение |

|35ХМ |200 |125 |269ч302 |— |920 |790 |То же |

|35ХМ |200 |125 |269ч302 |48ч53 |920 | |Улучшение+закалка|

| | | | | | | |ТВЧ |

|40ХН |315 |200 |235ч262 |— |800 |630 750 |Улучшение |

|40ХН |200 |125 |269ч302 |— |920 |750 |То же |

|40ХН |200 |125 |269ч302 |48ч53 |920 | |Улучшение+закалка|

| | | | | | | |ТВЧ |

|45ХЦ |315 |200 |235ч262 |— |830 |660 780 |Улучшение |

|45ХЦ |200 |125 |269ч302 |— |950 |780 |То же |

|45ХЦ |200 |125 |269ч302 |50ч56 |950 | |Улучшение+закалка|

| | | | | | | |ТВЧ |

|20ХНМ |200 |125 |300ч400 |56ч63 |1000|800 |Улучшение+цемента|

| | | | | | | |ция |

|18ХГТ |200 |125 |300ч400 |56ч63 |1000|800 |То же |

|12ХНЗА |200 |125 |300ч400 |56ч63 |1000|800 |То же |

|25ХГИМ |200 |125 |300ч400 |56ч63 |1000|800 |Улучшение+цемента|

| | | | | | | |ция +закалка |

|40ХНМА |125 |80 |269ч302 |50ч56 |980 |780 |Улучшение+азотиро|

| | | | | | | |вание |

|35Л |любой |любой |163ч207 |— |550 |270 |Нормализация |

|45Л |315 |200 |207ч235 |— |680 |440 |Улучшение |

|50ГЛ |315 |200 |235ч262 |— |850 |600 |То же |

3.2 Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые напряжения для расчёта передачи на контактную выносливость

определяют по зависимости, соответствующей ГОСТ 21354-75.

[pic], Мпа (3.1)

?нlimв - предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий

базовому числу циклов перемены напряжений (см. табл. 3.2); Sн - коэффициент

безопасности, принимают по табл. 3.2; Nно - базовое число циклов перемены

напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости (см. рис 3.1);

Nне - эквивалентное число циклов перемены напряжений при расчёте на

контактную выносливость.

Таблица 3.2

Длительные пределы выносливости ?нlimв и ?°Flimв,

коэффициенты безопасности Sн и SF,

максимальные допускаемые напряжения [?]нmax и [?]Fmax

|Термообра|Твёрдость |Группа |?нlimв, |Sн|?°Flimв,|SF |[?]нma|[?]Fma|

|ботка |зубьев | |МПа | |МПа | |x, МПа|x, МПа|

| | |сталей | | | | | | |

| |на |в | | | | | | | |

| |поверх|сердц| | | | | | | |

| |ности |евине| | | | | | | |

|Нормализа|менее НВ 350|40,45, |2ННВ+70 |1,|1,8ННВ |1,7|2,8 ?т|2,74НН|

|ция, | |40Х,40ХН| |1 | |5 | |В |

|улучшение| |, 45 ХЦ,| | | | | | |

| | |35 ХМ и | | | | | | |

| | |др. | | | | | | |

|Объёмная |HRC 45ч55 |40Х, |18НHRC+15| |550 | | |1400 |

|закалка | |40ХН, |0 | | | | | |

| | |45ХЦ, | | | | | | |

| | |35ХМ и | | | | | | |

| | |др. | | | | | | |

|Закалка |HRC |HRC |55ПП, |17НHRC+20|1,|900 |1,7|40НHRC|1260 |

|ТВЧ по |56ч63 |25ч35|У8, |0 |2 |650 |5 | | |

|всему | | |35ХМА, | | | | | | |

|контуру |HRC | |40Х, | | | | | | |

|(модуль |45ч55 | |40ХН и | | | | | | |

|m?3 мм) | | |др. | | | | | | |

|Закалка |HRC |— |30ХМ, | | |550 | | |1430 |

|ТВЧ |45ч55 | |40Х, | | | | | | |

|сквозная | | |40ХН и | | | | | | |

|с охватом| | |др. | | | | | | |

|впадины | | | | | | | | | |

|(модуль | | | | | | | | | |

|mNно, то следует принять Nне>Nно.

Допускаемое контактное напряжение [?]н для зубьев прямозубых передач

определяют раздельно для шестерни [?]н1 и колеса [?]н2 и в качестве

расчётного принимают меньшее из них. При расчёте зубьев косозубых передач

при разности средних твёрдостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и

Страницы: 1, 2


рефераты бесплатно
НОВОСТИ рефераты бесплатно
рефераты бесплатно
ВХОД рефераты бесплатно
Логин:
Пароль:
регистрация
забыли пароль?

рефераты бесплатно    
рефераты бесплатно
ТЕГИ рефераты бесплатно

Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.