Министерство  образования Российской Федерации

Санкт –  Петербургский Государственный  Политехнический Университет 
 
 
 

Кафедра  Машиноведения и Деталей Машин 
 
 
 
 
 

УЗЕЛ НЕРЕВЕРСИВНОГО ПРИВОДА

 
 
 
 

Пояснительная записка 

Курсовая  работа 
 
 
 
 
 
 
 

  Студент группы 3047/1 _________________________________________(Мелехин И. С.)

(подпись)

  Руководитель __________________________________________________(Тарасенко Е. А.)

(подпись) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Санкт  – Петербург

2010 г.

      Энергокинематический расчет привода. 

Цель: определение  передаточных чисел отдельных ступеней привода, определение мощностей  на всех валах, частот вращения и угловых  скоростей валов. 

Определим мощность на выходном валу открытой зубчатой передачи 
 
 

где тогда Вт. 

Определение КПД

КПД всего привода определяется по формуле:

где:

h - КПД в опоре (подшипнике) каждого вала, принимаем для расчета (с учетом потерь на трение):

h_под =0,99

h_зп – КПД закрытой передачи принимаем для расчета:

h_зп=0,98

h_от.п – КПД тихоходной зубчатой передачи принимаем для расчета:

h_от.п.=0,96

hм=0.98

Т.о КПД всего  привода: 
 

      Определим требуемую мощность электродвигателя 
 
 
 

      Выбираем  двигатель 4А132М2 с мощностью Р=11 кВТ и частотой вращения первого вала n=2900об/мин. 

Определение общего передаточного числа и  разбивка его по ступеням. 

Общее передаточное отношение определяется по формуле:

      

Подставив заданное отношение U_1-2/U_3-4=1.2 в формулу

      

определим передаточное отношение U_3-4

      

 Определим  передаточное отношение U_1-2

      

Определение частот вращения, моментов и мощностей на всех валах. 

Рассчитаем  мощность третьего вала (полезную) по формуле:

      

где

Р₃ – вращающий момент на третьем вала

      Т₃=680Нм  

w₃ – угловая скорость третьего вала рассчитывается :

      

где:

n₃=125 об/мин – частота вращения третьего вала 

Тогда:

 

Т.о мощность третьего вала:

 

Рассчитаем  мощность второго вала по формуле:

Рассчитаем  мощность первого вала по формуле:

 

Рассчитаем частоту вращения второго вала

                         ,где:

n₁ – частота вращения первого вала n₁ =2900об/мин

 

Определим  вращающий момент на первом валу по формуле :

 

Определим  вращающий  момент на втором валу по формуле:

Определим  вращающий  момент на втором валу по формуле:

 

Результаты расчетов целесообразно свести в таблицу 

 
 
 
 
 
 
 

   Расчет косозубой передачи 1-2 

      Проектировочный расчет 

Расчет  прочности зубьев по контактным напряжениям. 

Контактные напряжения образуются в месте соприкосновения  двух тел в случаях, когда размеры  площадки касания малы по сравнению  с размерами тел. Если значения контактных напряжений больше допускаемого, то на поверхности деталей появляются вмятины, борозды трещины или  мелкие раковины. Поэтому мы проводим расчет прочности зубьев по контактным напряжениям, чтобы не допустить  этого.

1-колесо

2-шестерня

  Допускаемые  контактные напряжения определяются  по формуле:

, мПа

, мПа

Определим по формуле  коэффициент долговечности  при переменных режимах нагрузки:

где - базовое число циклов при расчете на контактную выносливость, определяется

- числа циклов нагружения для шестерни и колеса, находятся при наших условиях:

Здесь ni - частота вращения шестерни (колеса) передачи, об/мин

t - время работы передачи, час. (см. задание) 

Подставив в формулу численные значения, получим значения коэффициента долговечности для шестерни и колеса:

 

Условие выполняется.

Средняя твердость  шестерни и колеса

HB1ср=0,5(236+262)=249

HB2ср=0,5(269+302)=285,5

Окончательно:

где - коэффициент безопасности, примем равным 1,2

За расчетное  значение принимают такую комбинацию из и :

Рассчитаем межосевое  расстояние:

Коэффициент межосевого расстояния  

Коэффициент ширины 

Коэффициент концентрации нагрузки  

Межосевое расстояние 

Принимаем межосевое  расстояние 120 мм

Делительный диаметр 

Ширина 

Определение размеров передачи  

Определим модуль передачи:

Коэффициент модуля      для косозубых колес

Предварительный модуль передачи 

Модуль передачи

 условие выполнено

Возможными значениями модулей являются 1,5, 1,75, 2, 2,25

Выбираем модуль 1,75 

Определим угол наклона  и суммарное число зубьев:

Минимальный угол наклона зубьев 

Суммарное число  зубьев

Действительное  значение угла 

Число зубьев шестерни

Число зубьев

Фактическое передаточное число 

Отклонение   

Определим размеры  колес:

Делительный диаметр  шестерни

Делительный диаметр  колеса

Диаметр окружностей  вершин шестерни

Диаметр впадин зубьев шестерни

Диаметр окружностей  вершин колеса

Диаметр впадин зубьев колеса

Ширина шестерни  

Определение сил в зацеплении

Окружная сила

Радиальная сила

Осевая сила  

Проверочный расчет зубьев колес  по напряжениям изгиба

Скорость 

Коэффициент

Коэффициент

Коэффициент ширины

Коэффициент

Коэффициент для косозубых колес с твердостью меньшей 350 НВ

Коэффициент формы  зуба колеса

Коэффициент формы  зуба шестерни

Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса

Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни

Условие выполнено

Условие выполнено 

Проверочный расчет зубьев колес  по контактным напряжениям

Коэффициент распределения  нагрузок для косозубых колес

Коэффициент концентрации нагрузки

Коэффициент динамической нагрузки для косозубых колес

Контактное напряжение

Условие выполнено 

Расчет  геометрических параметров редуктора

Геометрические  параметры вала:

 

Принимаем d=34мм

Диаметр вала под  прямозубую шестерню

Диаметр вала под  подшипник 

Диаметр вала под  колесо

Диаметр бурта   

Геометрические  параметры колеса:

Берем из предыдущего  расчета следующие данные

Длина ступицы 

Диаметр ступицы   

Геометрические  параметры шестерни прямозубой передачи:

Принимаем нормальные линейные размеры 

Модуль 

Выбираем модель по стандарту 

Количество зубьев шестерни

На основании  вышеизложенных расчетов выбираем из таблиц учебного пособия РМ-85 подшипники, сквозную прижимную крышку, глухую прижимную крышку, а также шпонки. 

Подшипники радиально-упорные:

Серия: средняя 

 

Крышка прижимная  сквозная:

Крышка прижимная  глухая:

 

Выбор шпонок:

Так как длина  ступицы равна 36 мм следовательно от этого параметра следует делать выбор по таблице.

 

Рассчитаем толщину  стенок корпуса и крепежные соединения.

Берем

 

Болт крышки подшипника

 

Болт крышки и  корпуса

 

Фундаментный  болт

 
 
 
 

      Проектирование  вала. 

Расчёт  и конструирование  вала.

        Проектировочный расчёт вала.