Детали машин и основы конструирования расчет привода с цилиндрическим редуктором

Министерство сельского хозяйства

Российской федерации

ФГОУ ВПО

РязанскИЙ Государственный АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени П. А. Костычева

Кафедра теоретической и прикладной механики

Горина т.в., БАТАЛОВА Т.А.

Детали машин

и основы конструирования

Расчет привода с цилиндрическим редуктором

 

Методическое пособие к выполнению расчетно-графической работы

Рязань 2010

УДК 621.81

 

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ. Расчет привода с цилиндрическим редуктором/ФГОУ ВПО Ряз. государственный агротехнологический ун-т. им. П.А. Костычева

Составители: ст. пр. Т. В. Горина, асс. Т.А. Баталова, Рязань 2010, 28 с.

 

Содержит примеры расчетов цилиндрических прямозубой, косозубой и ременной передач, наиболее часто встречающихся при проведении практических и лабораторных работ, а также выполнении курсовых проектов.

 

Предназначено для студентов специальности 110301.65 «Механизация сельского хозяйства».

 

Ил. 2. Библиогр.: 3 назв.

 

Одобрено на заседании кафедры теоретической и прикладной механики ФГОУ ВПО РГАТУ 2.03.2010 г. (Протокол № 8)

 

Зав. кафедрой Борычев С.Н.

 

Печатается по решению методического совета инженерного факультета ФГОУ ВПО РГАТУ (Протокол №9)

«24» марта 2010 г.

Председатель Кипарисов Н.Г.

 

Рецензент: кафедра технической эксплуатации транспорта РГАТУ (зав. кафедрой д.т.н., профессор Успенский И.А., доцент, к.т.н. Кокорев Г.Д.)

ВВЕДЕНИЕ

Методическое пособие содержит примеры заданий и выполнения расчетно-графических работ (РГР) по курсу «Детали машин и основы конструирования». Подробно рассмотрена последовательность расчета приводов с одноступенчатыми прямозубым и косозубым цилиндрическими редукторами и ременной передачей. Указаны отличия в расчете, связанные с применением в приводе упругой муфты.

Расчет привода заканчивается проверкой на контактную и изгибную прочность, проводится эскизное проектирование редуктора и выполняется его эскизный проект.

Особенностью представленного методического пособия является возможность использования обширного справочного материала, приведенного в [1.1], что сокращает время поиска информации для студентов и улучшает качество расчетно-графической работы.

ЗАДАНИЕ

Рассчитать кинематические и силовые параметры привода, заданного схемой а) или б); подобрать электродвигатель, рассчитать цилиндрические колеса в одноступенчатом редукторе, проверить передачу на контактную и изгибную прочность. Мощность и угловая скорость на выходном валу соответственно равны Р₂ и w₂ (исходные данные выдаются преподавателем).

Для изготовления колес выбрать сталь 40Х с допускаемым контактным напряжением [s_H] = 509 МПа; допускаемые изгибные напряжения: для шестерни [s_F1] = 278 МПа, для колеса [s_F2] = 252 МПа.

Режим нагрузки спокойный, постоянный. Расчет передач сопроводить эскизом зацепления, выполненным на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1 (1:2); на эскизе проставить все основные размеры.

Рисунок 1. – Примеры заданий к РГР

В пояснительной записке к РГР привести расчеты по следующим разделам:

· кинематический расчет (выбор электродвигателя, определение передаточного числа привода и редуктора; определение основных кинематических и силовых параметров привода);

· расчет клиноременной передачи;

· расчет геометрических и силовых параметров цилиндрической передачи (межосевое расстояние, ширина колес, число зубьев колес, угол наклона зубьев (для косозубого зацепления), модуль зацепления, диаметры колес; усилия в зацеплении;

· проверочный расчет передачи на контактную и изгибную прочность;

· эскизное проектирование передачи.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ПРЯМОЗУБЫМ РЕДУКТОРОМ С КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Исходные данные:

снимаемая мощность, кВт Р₂ = 3,7;

угловая скорость выходного вала,с^-1 w₂ =30.

Типы передач: клиноременная;

редуктор: - цилиндрический прямозубый.

Выбор электродвигателя и определение передаточного числа привода

, где η0 - общий коэффициент полезного действия (КПД) привода: η0 = ηкрп · ηцил · η3пк ;

Расчет клиноременной передачи

Исходными данными являются: Р1 = Pтр = 4,1 кВт; n1 = nдв = 1460 об/мин; U' крп = 2,5. Исходя из передаваемой мощности P1 и частоты вращения ведущего шкива n1 согласно рис. 2.1 [1.1], выбираем ремень…

Сила давления на валы передачи

где F0 - сила предварительного натяжения одного ремня без учета влияния центробежных сил. F0=850·P1 ·Ср ·CL / (z ·V1 ·Ca ·Cu) = 850·4,1×1,3×0,8… Тогда Fr = 2 × 125,7 × 2 × Sin(148°/2) = 482,7 Н.

Определение передаточного числа, кинематических и силовых

Параметров редуктора

U¢ред =U¢цил= U0 / Uкрп ф = 5,1 / 2,54 = 2. Частоты вращения валов редуктора: nвх = nдв / Uкрп ф = 1460 / 2,54 = 575 об/мин;

Расчет цилиндрической прямозубой ступени редуктора

, где U = U¢цил = 2; Eпр = 2,1·105 МПа - приведённый модуль упругости для стали;

Определение геометрических параметров передачи

b¢2 = yba · a = 0,4 · 100 = 40 мм. По ряду нормальных линейных размеров (табл. 1.1 [1.1]) принимаем b2 = 40 мм.… Модуль передачи

Определение усилий в зацеплении

Ft =2·T2·103 /d2 = 2 · Tвых×103 / d2 =2 · 124,2·103 /134 = 1854 H; радиальная сила: Fr = Ft · tga = 1854 · tg20° = 675 H.

Эскизное проектирование редуктора

· Т1= Твх = 64,8 Нм; Т2 = Твых = 124,2 Нм; · Межосевое расстояние a= 100 мм; · Делительные диаметры шестерни d1 = 66 мм и колеса d2 = 134 мм;

Проектировочный расчет быстроходного вала

d¢В1=, где [tк] = 20…25 МПа ¾ пониженное допускаемое напряжение на кручение. … d¢В1=мм.

Проектировочный расчет тихоходного вала

d¢В2 = , где Т2= 135,8 Нм; [tк] = 20…25 МПа; d¢В2 = мм;

Проверка конструктивных ограничений

а ³ (D1 + D2) /2 +ΔПБ, где ΔПБ =2= 2мм. 105 > (52+80) / 2+10,3 = 76,3 мм - условие выполняется. Эскизный проект приведен на рисунке 2.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ КОСОЗУБЫМ РЕДУКТОРОМ

С КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Исходные данные:

снимаемая мощность, кВт Р₂ = 7,5;

угловая скорость выходного вала,с^-1 w₂ = 18,3.

Типы передач: клиноременная;

редуктор: - цилиндрический косозубый.

Выбор электродвигателя и определение передаточного числа привода

Методика выбора электродвигателя изложена в разделе 1.1. Проведя аналогичные вычисления, получим Р_тр =8,3 кВт. Выберем двигатель 4А160S6 мощностью Р_дв =11 кВт, частотой вращения n_дв = 975 мин^-1. Передаточное число привода U₀ = U₀₁ = 5,57, а предварительное значение передаточного числа редуктора U'_ред = U'_ред1=2,23.

Расчет клиноременной передачи

Расчет клиноременной передачи проведен в разделе 1.2. Предварительное значение передаточного числа U'_крп было принято равным 2,5, а фактическое U_{крп ф} получилось равным 2,54.

Определение передаточного числа, кинематических и силовых параметров редуктора

Учитывая, что исходные данные примера 2 совпадают с данными примера 1, для дальнейших расчетов будем использовать результаты, полученные в разделе 1.3

Расчет цилиндрической косозубой ступени редуктора

где U = U¢цил = 2,2; Eпр = 2,1·105 МПа - приведённый модуль упругости для стали;

Определение геометрических параметров передачи

b¢2 = yba · a = 0,4 · 140 = 56 мм. По ряду нормальных линейных размеров (табл. 1.1 [1.1]) принимаем b2 = 56 мм.… Модуль передачи

Определение усилий в зацеплении

радиальная сила Fr = Ft · tga / Сosb =4299×tg20° /0,9821 = 1593 H; осевая сила Fа = Ft · tgb = 4299 × 0,1918 = 825 H. Проверочный расчёт передачи по контактным напряжениям

Усилия в зацеплении

радиальная сила Fr = Ft · tga / Сosb =4663×tg20° /0,9808 = 1730 H; осевая сила Fа = Ft · tgb = 4663 × 0,1989 = 928 H. Для проверки передачи по контактным напряжениям необходимо пересчитать:

Эскизное проектирование редуктора

· Т1= Твх = 196,5 Нм; Т2 = Твых = 415,9 Нм; · Межосевое расстояние a= 130 мм; · Делительные диаметры шестерни d1 = 81,6 мм и колеса d2 = 178,4 мм;

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РЕДУКТОРОМ С МУФТОЙ

Исходные данные:

снимаемая мощность, кВт Р₂ = 7,5;

угловая скорость выходного вала,с^-1 w₂ = 18,3.

Редуктор: - цилиндрический прямозубый.

Выбор электродвигателя и определение передаточного числа привода

а) расчет общего КПД привода нужно проводить по формуле η0 = ηм · ηцил · η3пк ; где ηм = 0,98 – КПД муфты. Остальные обозначения – см. в разделе 1.1.

Определение передаточного числа, кинематических и силовых

Параметров редуктора

U¢ред =U¢цил= U0 = 5,57. Частоты вращения валов редуктора: nвх = nдв = 975 об/мин;

Расчет цилиндрической ступени редуктора

Расчет цилиндрической прямозубой ступени редуктора изложен в разделе 1.4, а цилиндрической косозубой ступени изложен в разделе 2.4.

Эскизное проектирование редуктора

При заданных исходных данных d¢В1=мм. Так как в задании предусмотрено согласование входного вала редуктора с валом электродвигателя с помощью муфты, то…

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1.1. Детали машин и основы конструирования. Справочные материалы к курсовому и дипломному проектированию / Горина Т.В. – Рязань: РГАТУ, 2010.

1.2. Дунаев П.Ф. , Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: Машиностроение , 2008.

Дополнительная

2.1. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. М.: Высшая школа , 2007.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 3

ЗАДАНИЕ. 4

1 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ПРЯМОЗУБЫМ РЕДУКТОРОМ С КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ.. 5

2 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ.. 17

ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ КОСОЗУБЫМ РЕДУКТОРОМ.. 17

С КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ.. 17

3 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ.. 24

ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РЕДУКТОРОМ С МУФТОЙ.. 24

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 28