Министерство на образованието и науката на Руската федерация.

Федерална агенция за образование.

Държавно образователно заведение за висше професионално образование.

Самарски държавен технически университет.

Катедра: "Приложна механика"

Курсов проект по механика

Ученик 2 - HT - 2

Ръководител: д-р, доцент

Техническо задание No65.

Конична предавка.

Скорост на вала на двигателя:

.

Въртящ момент на изходящия вал на скоростната кутия:

.

Скорост на изходния вал:

.

Срок на експлоатация на редуктора в години:

.

Коефициент на натоварване на скоростната кутия през годината:

.

Коефициент на натоварване на скоростната кутия през деня:

.

1. Въведение _______________________________________________________________4

2. Кинематично и мощностно изчисляване на задвижването ________________________________4

2.1 Определяне на скоростта на валовете на скоростната кутия ______________________ 4

2.2. Изчисляване на броя на зъбите на колелата _______________________________________________4

2.3. Определяне на действителното предавателно отношение _______________5

2.4. Определяне на КПД на скоростната кутия _______________________________________________5

2.5. Определяне на номиналните въртящи моменти на натоварване на всеки вал, схема на механизма _______________________________________________________________5

2.6. Изчисляване на необходимата мощност и избор на електродвигател, неговите размери ___5

3. Избор на материали и изчисляване на допустимите напрежения________________7

3.1. Определяне на твърдостта на материалите, избор на материал за зъбното колело

3.2. Изчисляване на допустимите напрежения _________________________________7

3.3. Допустими напрежения за издръжливост на контакт ______________ 7

3.4. Допустими напрежения за издръжливост на огъване ________________8

4. Изчисление за проектиране и проверка на предаване ________________________________8

4.1. Изчисляване на предварителния диаметър на стъпката на зъбното колело ______8

4.2. Изчисляване на модула за предварителна трансмисия и неговото усъвършенстване в съответствие с GOST _______________________________________________________________8

4.3. Изчисляване на геометричните параметри на предаване _______________________________8

4.4. Изчисляване на проверката на предаване ________________________________________________ 9

4.5. Усилия при предавката ______________________________________________ 9

5. Проектно изчисление на вала и избор на лагери ______________________ 12

6. Схема на скица и изчисление на конструктивни елементи _______________12

6.1. Изчисление на зъбно колело

6.2. Изчисляване на елементите на корпуса ________________________________________________13

6.3. Изчисляване на маслозадържащи пръстени ________________________________13

6.4. Изчисление на лагерната капачка __________________________________13

6.5. Изпълнение на чертежа за оформление ________________________________13

7. Изчисление и проверка на шпонкови връзки _______________14

8. Проверително изчисление на вала за издръжливост на умора ______________ 15

9. Проверка на издръжливостта на лагерите на изходния вал___18

10. Избор и изчисляване на съединителя ________________________________19

11. Смазване на скоростната кутия _______________________________________19

12. Сглобяване и настройка на основните компоненти на скоростната кутия ___________________20

13. Списък на използваната литература ________________________________22

14. Заявления________________________________________________23

Въведение.

Скоростната кутия е механизъм, състоящ се от зъбни колела или червячни зъбни колела, направени под формата на отделна единица и служещи за прехвърляне на въртене от вала на двигателя към вала на работната машина.

Целта на скоростната кутия е да намали ъгловата скорост и съответно да увеличи въртящия момент на задвижвания вал в сравнение с задвижващия.

Скоростната кутия се състои от корпус (чугун или заварена стомана), в който са поставени трансмисионните елементи - зъбни колела, валове, лагери и др. В някои случаи в корпуса на скоростната кутия се поставят и устройства за смазване на зъбни колела и лагери или устройства за охлаждане.

Редукторите се класифицират според следните основни признаци: вид на трансмисията (зъбно, червячно или зъбно-червячно); брой етапи (едностепенни, двустепенни и др.); вид зъбни колела (цилиндрични, скосени, конусно-цилиндрични и др.); относителното разположение на валовете на скоростната кутия в пространството (хоризонтално, вертикално); характеристики на кинематичната схема (разгърната, коаксиална, с раздвоена стъпка и др.).

Конусните скоростни кутии се използват за предаване на движение между валовете, чиито оси обикновено се пресичат под ъгъл от 90. Зъбните колела с ъгли, различни от 90, са рядкост.

Най-често срещаният тип конична скоростна кутия е скоростна кутия с вертикално разположен вал с ниска скорост. Възможно е изпълнение на редуктор с вертикално разположен високооборотен вал; в този случай задвижването се осъществява от фланцов двигател

Предавателното отношение u на едностепенни конични зъбни колела с цилиндрични зъбни колела, като правило, не е по-високо от 3; в редки случаи u = 4. При наклонени или извити зъби u = 5 (като изключение, u = 6,3).

За редуктори с конусни цилиндрични зъбни колела, допустимата обиколна скорост (по протежение на кръга на средния диаметър) е v ≤ 5 m/s. При по-високи скорости се препоръчва използването на конусни зъбни колела с кръгли зъби, които осигуряват по-гладко зацепване и по-голяма товароносимост.

2 Кинематично и мощностно изчисляване на задвижването.

2.1 Определяне на скоростта на валовете на скоростната кутия:

.

Скорост на въртене на първия (входен) вал:

.

Честотата на въртене на втория (изходен) вал:

.

2.2 Изчисляване на броя на зъбите на зъбното колело.

Приблизителен брой зъби на зъбното колело

определя се в зависимост от стойността на предавателното отношение на трансмисията:

смисъл

закръглено до цяло число според правилата на математиката: .

Приблизителен брой зъби на колелото

, необходима за изпълнение на предавателното отношение, се определя от зависимостта: .

смисъл

закръглено до цяло число: .

2.3 Определяне на действителното предавателно отношение:

.

2.4 Определяне на ефективността на скоростната кутия.

За конична предавка

.

Въртящ момент (натоварващ) момент на изходящия вал на скоростната кутия:

.

На входния вал:

.

2.5 Определяне на номиналните въртящи моменти на натоварване на всеки вал, схема на механизма.

Мощност на изходящия вал на скоростната кутия, kW:

kW , където: - въртящ момент на изходния вал, - скорост на изходния вал.

Приблизителна мощност на електродвигателя.

ИРКУТСКИЯ ДЪРЖАВЕН ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ

Катедра Проектиране и стандартизация в машиностроенето

Теория на машините и механизмите

Методически указания и задачи към раздела:

"Определяне на предавателното отношение в многостепенни предавки"

Иркутск 2007г

Теория на машините и механизмите. Указания и задачи за раздел: „Определяне на предавателното отношение при многостепенни предавки“. Шматкова A.V. - Иркутск: Издателство на ISTU. - 2007. -20 с.

Това ръководство е предназначено за студенти, изучаващи дисциплината "Теория на машините и механизмите".

Рецензент:

Подписан за печат 20.01.07 Формат 60х84 1/16

Хартия за печат. Офсетов печат, конв. печатен лист 1.25. Uch-ed. л. 1.35

Тираж 200 бр. S-20.

Иркутски държавен технически университет

664074, Иркутск, ул. Лермонтов, 83

Предговор

Това ръководство е предназначено за студенти, изучаващи дисциплината "Теория на машините и механизмите".

В този курс студентите трябва да научат основните методи за изчисляване и анализиране на различни схеми на механизми.

Това ръководство предоставя задачи и обсъжда някои въпроси за решаване на проблеми за определяне на предавателното отношение в многостепенни предавки.

УПРАЖНЕНИЕ

Определете предавателното отношение на механизма и скоростта на въртене на изходящия вал. Липсващият брой зъби на колелата се определя от условието за центровка, като се приема, че всички колела имат един и същ модул и ъгъл на зацепване. Проектните схеми са показани на фигури 1.1 - 1.32, първоначалните данни в таблица 1.

ТЕОРИЯ

Предавателното отношение на колело 1 към колело 2 е съотношението на ъгловата скорост (или оборотите в минута) на връзка 1 към ъгловата скорост (или) на връзка 2:

.

По този начин:

Предавателното отношение е със знак минус за външно зацепване на колелата, знак плюс за вътрешно предавка. Знакът на предавателното отношение показва посоката на въртене на задвижваната връзка спрямо водещата връзка.

Предавателното отношение на механизъм, състоящ се от кстъпки се определя по формулата: ,

където не броят на външните връзки.

За планетарните механизми предавателното отношение се определя по формулата (таблица 2): ,

където е входната връзка, е изходната връзка (носител), е фиксираната връзка.

Ако входната връзка в планетарния механизъм е носачът, тогава изчисляването на предавателното отношение трябва да започне със следната формула:.

номер на опцията	Схема Фиг.	n 1 (n H1)	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7	Z8	Z9	Z10	Z11	Z12	Z13	Z14	Z15
	1.1	1000	30	20	25	-	25	50	-	40	15	20	25	45	-	-	-
	1.2	2000	15	30	45	40	20	-	17	34	40	25	22	26	-	-	-
	1.3	1500	-	18	20	47	21	23	31	45	30	30	45	-	-	-	-
	1.4	3000	40	30	10	70	20	15	-	30	35	60	12	21	18	30	25
	1.5	2500	25	35	-	15	-	40	30	20	10	25	20	10	30	-	-
	1.6	1000	30	15	22	18	24	22	40	10	20	-	35	15	-	-	-
	1.7	2000	40	15	-	12	24	18	54	30	18	15	-	30	25	17	15
	1.8	1500	50	27	32	35	10	14	30	25	17	19	10	40	-	25	30
	1.9	3000	17	34	17	30	25	25	30	50	18	17	34	18	-	-	-
	1.10	2500	18	33	22	17	32	60	20	17	-	-	17	30	20	18	36
	1.11	1000	21	17	17	30	19	-	20	20	-	25	19	17	30	42	34
	1.12	2000	18	33	27	70	19	20	-	17	34	-	40	20	40	18	30
	1.13	1500	17	34	36	20	18	-	17	17	34	31	17	19	31	-	-
	1.14	3000	18	36	17	68	34	18	24	-	38	18	40	20	29	-	-
	1.15	2500	17	27	17	17	34	17	51	78	20	-	68	32	19	22	-
	1.16	1000	15	20	17	40	60	22	25	-	-	17	21	40	15	30	-
	1.17	2000	15	12	19	30	31	-	30	15	25	15	20	15	15	-	-
	1.18	4000	15	30	15	-	70	50	14	28	14	25	30	17	33	17	-
	1.19	1500	20	30	27	17	-	34	17	17	-	22	18	24	32	34	-
	1.20	3000	40	20	25	30	32	22	17	-	17	19	24	-	17	-	34
	1.21	1000	60	20	18	24	16	-	17	18	31	19	18	30	-	-	-
	1.22	2500	18	20	40	20	-	80	30	25	30	29	20	22	24	25	30
	1.23	4000	80	18	-	70	40	17	20	40	19	37	20	30	40	-	-
	1.24	2000	20	18	17	29	17	19	30	25	40	20	35	18	18	40	-
	1.25	3000	30	25	30	20	40	17	-	20	17	17	-	19	51	17	-
	1.26	1000	18	19	33	28	17	51	30	25	17	34	17	34	30	18	-
	1.27	2000	20	18	34	17	21	-	22	24	40	18	-	24	22	18	-
	1.28	1000	70	22	20	-	30	25	-	35	25	20	-	30	25	40	-
	1.29	4000	36	18	24	-	17	34	28	22	26	19	17	26	17	19	18
	1.30	2500	80	40	-	60	30	18	-	28	19	32	24	26	40	-	20
	1.31	1000	17	29	31	17	30	27	30	20	20	-	40	30	17	34	-
	1.32	2000	30	28	25	18	33	40	20	18	18	-	30	17	19	18	-

маса 1

		Фиг.1.12.

	Фиг.1.17.
	Фиг.1.18.

	Фиг.1.19.

ПРОЦЕДУРА

1. От условието за центровка определете липсващия брой зъби на колелата.

2. Разбийте механизма на отделни стъпки.

3. Определете предавателното отношение на всяка степен.

4. Определете предавателното отношение на механизма като цяло като произведение на предавателните числа на отделни стъпки.

Необходимата мощност на задвижването се определя по формулата:

където т 2 – момент на изходящия вал (Nm);

н 2 - честота на въртене на изходящия вал (rpm).

Определяне на необходимата мощност на електродвигателя.

Необходимата мощност на двигателя се определя по формулата

където η скоростна кутия- ефективност на скоростната кутия;

Съгласно кинематичната схема на дадено задвижване, ефективността на скоростната кутия се определя от зависимостта:

η скоростна кутия = η годеж η 2 лагери η съединители ,

където η годеж– ефективност на зацепването; приемам η годеж = 0,97 ;

η лагери– ефективност на двойка търкалящи лагери; приемам η лагери = 0,99 ;

η съединители– ефективност на съединителя; приемам η съединители = 0,98 .

1.3. Определяне на честотата на въртене на вала на двигателя.

Определяме диапазона на скоростта, в който може да бъде разположена синхронната скорост на електродвигателя по формулата:

н с = uн 2 ,

където u- предавателно отношение на етапа; избираме диапазона от предавателни числа, който се препоръчва за една степен на цилиндрична предавка в диапазона от 2 - 5.

например: н с = uн 2 = (2 - 5)200 = 400 - 1000 об./мин.

1.4. Избор на двигател.

Според необходимата мощност на електродвигателя Р минуси(предвид това Р ел.дв. ≥ Р минуси) и синхронна скорост на вала н сизберете електродвигател:

сериал....

мощност Р= ……kW

синхронна скорост н с= …..об/мин

асинхронна скорост н 1 = …..r/min.

Ориз. 1. Скица на електродвигателя.

1.5. Определяне на предавателното отношение на скоростната кутия.

Според изчислената стойност на предавателното отношение избираме стандартната стойност, като вземем предвид грешката, от серия от предавателни числа. Приемам u Изкуство. = ….. .

1.6. Определяне, скорости и въртящи моменти на валовете на скоростната кутия.

Скорост на входящия вал н 1 = ….. об/мин.

Скорост на изходния вал н 2 = ….. об/мин.

Въртящ момент на колелото на изходящия вал:

Въртящ момент на зъбното колело на входящия вал:

2. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЗАТВОРЕНА ПРЕДАЧА.

2.1. Проектно изчисление.

1. Избор на материал на колелото.

например:

Зъбно колело

ХБ = 269…302 ХБ = 235…262

ХБ 1 = 285 ХБ 2 = 250

2. Определяме допустимите контакти на напрежението за зъбите на зъбните колела и колелата :

където  Х lim - граница на издръжливост на контактната повърхност на зъбите, съответстваща на основния брой цикли на редуващи се напрежения; определя се в зависимост от твърдостта на повърхността на зъба или се задава цифрова стойност;

например:  Х lim = 2HB+70.

С Х– коефициент на безопасност; за зъбни колела с еднаква структура на материала и твърдост на зъбната повърхност HB 350 препоръчително С Х = 1,1 ;

З н– коефициент на издръжливост; за предавки при продължителна работа с режим на постоянно натоварване се препоръчва З н = 1 .

И накрая, по-малката от двете стойности на допустимите контактни напрежения на колелото и предавката се приема за допустимо контактно напрежение [  Х] 2 и [  Х ] 1:[ Х ] = [ Х ] 2 .

3. Определете централното разстояние от условието за контактна издръжливост на активните повърхности на зъбите .

където Е и т.н- намален модул на еластичност на материалите на колелата; за стоманени колела може да се приеме Е и т.н= 210 5 MPa;

 б.а- коефициент на ширина на колелото спрямо средното разстояние; за колела, разположени симетрично по отношение на опорите, се препоръчва ψ б.а = 0,2 – 0,4 ;

Да се Х  е коефициентът на концентрация на натоварване при изчисления за контактни напрежения.

За определяне на кое Да се Х  е необходимо да се определи съотношението на относителната ширина на пръстеновидното зъбно колело спрямо диаметъра ψ бд : ψ бд = 0,5ψ б.а (u1)=….. .

Според графиката на фигурата ... .. като се вземе предвид местоположението на зъбното колело спрямо опорите, с твърдост HB 350, според стойността на коефициента ψ бднамираме: Да се Х  = ….. .

Изчисляваме централното разстояние:

например:

При скоростните кутии средното разстояние се закръглява според серия от стандартни централни разстояния или серия Ра 40 .

Присвояване а У= 120 мм.

4. Определете предавателния модул.

м = (0,01 – 0,02)а У= (0,01 - 0,02)120 = 1,2 - 2,4 мм.

За определен брой модули от получения интервал присвояваме стандартната стойност на модула: м= 2 мм.

5. Определете броя на зъбите и колелата.

Общият брой на зъбите на зъбното колело и колелото се определя по формулата: а У = м(z 1 +z 2 )/2;

оттук z   = 2а У /м= …..; приемам z  = ….. .

Брой зъби на зъбното колело: z  1 = z  /(u1) = …..

За премахване на подрязани зъби z 1 ≥ z мин ; за стимулиране на ангажиране z мин = 17 . Приемам z 1 = ….. .

Брой на зъбите на колелата: z 2 = z  - z 1 = .. Препоръчително z 2  100 .

6. Уточняваме предавателното отношение.

Определяме действителното предавателно отношение по формулата:

Грешката в стойността на действителното предавателно отношение от изчислената стойност:

Условието за точност на проектиране е изпълнено.

За предавателното отношение на скоростната кутия вземаме u факт = ….. .

7. Определяме основните геометрични размери на зъбното колело и колело.

За колела, рязани без изместване на инструмента:

диаметри на стъпаловиден кръг

д У = д

ъгъл на зацепване и ъгъл на профил

α У = α = 20º

диаметри на стъпката

д 1 = z 1 м

д 2 = z 2 м

диаметри на върха на зъбите

д а1 = д 1 +2 м

д а2 = д 2 +2 м

диаметри на кухините

д е 1 = д 1 –2,5 м

д е 2 = д 2 –2,5 м

височина на зъба

з = 2,25 м

ширина на пръстена

б w = ψ б.а а У

ширина на зъбното колело и колелото

б 2 = б w

б 1 = б 2 + (3 - 5) = ..... . Приемам б 1 = ….. мм.

проверете стойността на централното разстояние

а w = 0,5  (д 1 + д 2 )

ВЪВЕДЕНИЕ

Червячната предавка се отнася до зъбни колела с пресичащи се валове.

Основните предимства на червячните предавки: възможност за получаване на големи предавателни числа в една двойка, плавно зацепване, възможност за самостоятелно спиране. Недостатъци: относително ниска ефективност, повишено износване и склонност към захващане, необходимост от използване на скъпи антифрикционни материали за колела.

Червячните предавки са по-скъпи и по-сложни от зъбните колела, така че те се използват като правило, когато е необходимо да се прехвърли движението между пресичащите се валове, а също и когато е необходимо голямо предавателно отношение.

Критерият за производителността на червячните зъбни колела е повърхностната якост на зъбите, която осигурява тяхната износоустойчивост и липса на отчупване и захващане, както и якост на огъване. Под действието на краткотрайни претоварвания в червячната предавка се проверяват зъбите на червячното колело за огъване според максималното натоварване.

За тялото на червея се извършва изчисление за проверка за твърдост и също се извършва термично изчисление.

Проектирането се извършва на два етапа: проектиране - от условията на контактна издръжливост се определят основните размери на трансмисията и проверка - с известни параметри на трансмисията при условията на нейната работа се определят и сравняват контактни и огъващи напрежения с разрешените от издръжливостта на материала.

Силите, натоварващи лагерите се определят и лагерите се избират според тяхната товароносимост.

КИНЕМАТИЧНО И СИЛОВО ИЗЧИСЛЕНИЕ

Избор на двигател

За да изберете електродвигател, се определя неговата необходима мощност и скорост.

Според първоначалните проектни данни необходимата мощност за извършване на технологичния процес може да се намери от формулата:

P изход \u003d F t V, (2.1)

където P out - мощност на изходния вал на задвижването, W;

F t - теглителна сила, N;

V е скоростта на движение на работното тяло, m/s;

P изход \u003d 1,5 kW.

Определяне на общата ефективност карам

След това, в съответствие с кинематичната верига за предаване на мощност, общата ефективност. от цялото задвижване се изчислява по формулата:

s общо = s 1 s 2 s 3 s 4 (2.2)

h общо = 0,80,950,980,99 = 0,74.

По този начин, въз основа на общата ефективност. стана ясно, че по време на работа на задвижването само 74% от мощността на двигателя ще отиде към барабана на лебедката.

Нека определим необходимата мощност на двигателя за нормална работа на лебедката:

Приемаме двигател 2,2 kW.

Изчисляване на скоростта на въртене на вала на двигателя

Тъй като на този етап предавателните числа на задвижващите зъбни колела все още са неизвестни и скоростта на вала на двигателя не е известна, става възможно да се изчисли желаната скорост на вала на двигателя.

За целта бяха извършени следните изчисления.

Определяне на скоростта на изходящия вал на задвижването

Според първоначалните данни ъгловата скорост на изходящия вал се изчислява по формулата:

където u - ъглова скорост, s -1;

D b - диаметър на барабана, m;

v е скоростта на движение на работното тяло, m/s.

Нека намерим честотата на въртене, като знаем ъгловата скорост по формулата:

об/мин (2.5)

Определяне на желаното съотношение на задвижване

От анализа на кинематичната диаграма на задвижването на електрическата лебедка се вижда, че нейното общо предавателно отношение (u total) се формира поради предавателното отношение на червячния редуктор.

Приемаме u chp = 50. Връзката между честотите на въртене на вала на двигателя n dv и изходящия вал n z се определя от връзката:

n dv = n z u общо, (2.6)

тогава желаната скорост на вала на двигателя ще бъде:

n двигател = 38.250 = 1910 об./мин.

Според текущата гама от двигатели, най-близо до желаната скорост е двигател със синхронна скорост от 1500 rpm. С оглед на гореизложеното, ние най-накрая приемаме марката двигател: 90L4 / 1395. AIR серия, която има следните характеристики:

R dv \u003d 2,2 kW;

n двигател = 1500 об./мин.

Кинематични изчисления

Общо предавателно отношение:

u общо \u003d n dv / \u003d 1500 / 38,2 \u003d 39,3.

Нека определим всички кинематични характеристики на проектираното задвижване, които ще са необходими в бъдеще за подробно проучване на трансмисията. Определяне на честота и скорости на въртене. Лесно е да се изчислят скоростите на въртене на всички валове, като се започне от избраната скорост на въртене на вала на електродвигателя, като се вземе предвид факта, че скоростта на въртене на всеки следващ вал се определя чрез скоростта на въртене на предишния според формула (2.7), като се вземе предвид предавателното отношение:

където n (i+1) - скорост i+1 на вала, об/мин;

u i -(i+1) - предавателно отношение между i и i+1 валове.

Моменти на валовете на скоростната кутия:

T 1 = 9,5510 3 (P / n e) = 9,5510 3 (2,2 / 1500) = 14,0 Nm

T 2 = T 1 u = 14.039.3 = 550 Nm.