Кафедра: «Механика машин и основы конструирования»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«Курганский государственный университет»

«Политехнический институт»

Кафедра: «Механика машин и основы конструирования»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: «Детали машин и основы конструирования»

Тема: «Проектирование редуктора технологической машины»

Задание№ 8 вариант№ 6

                 Выполнил студент: Рогов С.Н.

        Группа: ПТЗ - 53116

 Шифр: 131606068

       

                                     Руководитель: Крохмаль Н.Н.

Курган 2021г.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

 

         

Введение                                                                                          3   

Задание                                                                                            5

1 Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя 6                

2 Расчет зубчатой передачи                                                          8

3 Предварительный расчет валов и выбор подшипников        13

4 Эскизная компоновка                                                               15   

5 Проверочный расчет подшипников                                              17

6 Проверочный расчет валов                                                            23

7 Проверочный расчет шпоночных соединений                       28

7 Выбор способа смазки и смазочного материала                     30

9. Выбор муфты                                                                            30

8 Сборка редуктора                                                                       31

Заключение                                                                                    32

Литература                                                                                     33

Приложения:

1. Сборочный чертеж редуктора со спецификацией

2. Рабочий чертеж вала-шестерни

3. Рабочий чертеж проходной крышки подшипников

4. Рабочий чертеж зубчатого колеса

5. Рабочий чертеж вала.

 

 

Введение:

Целью выполнения курсового проекта является закрепление теоретических знаний и получения практических навыков при конструировании и расчете типовых деталей машин. Для достижения поставленной цели в курсовом проекте требуется решить ряд задач, решению каждой задачи посвящен отдельный раздел курсового проекта.

При решении задач необходимо получить следующие результаты:

1. при выполнении первой задачи требуется определить кинематические и силовые характеристики заданного редуктора. Так же необходимо выбрать электродвигатель, который входит в состав привода технологической машины вместе с редуктором.

2. При решении второй задачи проектирование зубчатой передачи требуется определить материал и геометрические размеры зубчатой передачи исходя из условий её работы.

3. при выполнении предварительной компоновки определяется основные размеры корпуса редуктора, взаимное расположение деталей внутри корпуса и определенные размеры валов зубчатой передачи (длины участков и длина всего вала).

4. Предварительный выбор валов и выбор подшипников, при решении этой задачи необходимо определить диаметры отдельных участков вала и длины этих участков, при выборе подшипников качения в этом разделе определяется их тип и размеры.

5. Проверочный расчет валов, требуется определить коэффициент запаса прочности в опасных сечениях.

6. При решении проверочного расчета подшипников требуется определить долговечность выбранных подшипников при заданных условиях работы и сравнить её с допускаемой долговечностью.

7. При проектировании шпоночных соединений требуется определить размеры шпонок исходя из действующих на них нагрузок (ширина, высота, длина).

8. Выбор способы смазки и смазочного материала редуктора, при выполнении данной задачи требуется определить вид смазки всех деталей редуктора, а также подобрать смазочный материал, а именно его вязкость в зависимости условий работы в зубчатой передачи.

 9. Сборка редуктора, последовательность сборки деталей.

10. Литература, расчеты в данных разделах будем выполнять в соответствии с методикой, изложенной в литературе.

11. Приложение, Сборочный чертеж редуктора со спецификацией, рабочие чертежи деталей.

 

 

Задание 8

 

Схема редуктора				Срок службы   Срок службы - 6 лет Ксут. - 0,8 Кгод. - 0,8 Нагрузка постоянная					Особые условия   1.Тип зубьев - косые 2.Редуктор вертикальный с двумя разъемами
Наименование	№ варианта
	1	2	3		4	5	6	7		8	9	10
Р2, кВт	1,5	2,6	2,2		5,5	7,9	7,6	10,3		10,8	5,5	2,2
n1, об/мин	1500	2900	750		750	2900	750	3000		1500	750	1500
n2, об/мин	710	720	290		180	850	150	750		480	180	350

 

 

Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников

 

Расчеты в данном разделе выполняются по методике, изложенной в [1] на основании следующих исходных данных

Предварительный расчет валов проводят на кручение, принимая пониженные допускаемые напряжения.

 

3.1 Ведущий вал

Вращающий момент T₁ = 103,8·10³ Н мм          

Допускаемое напряжение на кручение примем [Т_к]  = 15 МПа.

Определим диаметр выходного конца вала [формула (8.16)].

мм

Так как вал стыкуется с валом электродвигателя посредством муфты, примем d_В1 = d_дв = 42 мм

Ближайшее значение из стандартного ряда d_В1 = 38 мм.

Диаметр вала под подшипниками принимаем d_п1 = 45 мм (кратен 5)

 

3.2 Ведомый вал

Вращающий момент T₂ = 483,8·10³ Н мм

Допускаемое напряжение на кручение [ Т к] = 20 МПа

Определим диаметр выходного конца вала [формула (8.16)].

мм

 

Принимаем значение из стандартного ряда d_В2 = 50мм

Диаметр вала под подшипниками принимаем d_П2 = 55мм

Диаметр вала под ступицей колеса d_К2 = 60мм

3.3 Примем радиальные шарикоподшипники легкой серии;

Габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников d_П1 = 45мм и d_П2 = 55 мм.

По табл. ПЗ имеем:

Условное обозначение подшипника	d	D	В	Динамическая грузоподъемность, С,кН	Статическая грузоподъемность Со, кН
	Размеры, мм
209	45	85	19	33,2	18,6
211	55	100	21	35,1	19,8

 

 

3.4 Конструктивные размеры шестерни и колеса

Шестерня выполнена за одно целое с валом, ее размеры определены ранее

d₁ = 61.27 мм; d_a1 = 66,27 мм; d_f1 = 55,02 мм; b₁ = 76 мм

Колесо кованое d₂ = 298.73 мм; d_a2 = 303,73 мм; d_f2 = 292.48 мм; b₂ = 72 мм

Диаметр ступицыd_ст = 1,6 · d_к2 = 1,6·60 = 95 мм;

 длина ступицыℓст =(1,2…1,5)·d_к2 = ( 1,2…1,5)·60 = 72…90 мм,при­нимаем

ℓ_ст= 80мм .                          

Толщина обода δо = (2,5…4) ·m =(2,5…4) · 2,5= 6,25…10  мм, при­нимаем 

δо = 8 мм.

Толщина диска С = 0,3· b₂ = 0,3·60 = 18мм

3.5 Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки:

δ = 0,025 а_W + 1 = 0,025·180+ 1 =5,5 мм, при­нимаем δ =8 мм

δ1 = 0,02 а_W + 1 = 0,02·180+ 1 =4,6 мм, при­нимаем δ₁ = 7 мм

3.6 Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:

 верхний пояс корпуса и пояс крышки:

b = 1,5· δ = 1,5·8 =12мм;

b1 = 1,5· δ₁ = 1,5· 7 = 10 мм;

нижний пояс корпуса: р = 2, 35· b = 2,35·12 = 28,2мм, принимаемр = 28 мм.

Диаметры болтов:

фундаментных   

d₁ = (0,03…0,036) а_W  + 12 = (0,03…0,036) ·180+ 12 = 17,4…18,4 мм,

принимаем болты с резьбой М18;

крепящих крышку к корпусу у подшипников

d₂= (0,7- 0,75) ·d1 =  (0,7-0,75) ·18=12,6…13,5 мм, принимаем болты

с резьбой М12

соединяющих крышку с корпусом d₃ = (0,5…0,6) · d₁  = (0,5…0,6) ·18 =

= 9…10 8 мм, принимаем болты с резьбой М8

 

4 Эскизная компоновка

Компоновочный чертеж выполняем в одной проекции - разрез по осям валов при снятой крышке редуктора; масштаб 1:1.

 Примерно посередине листа параллельно его длинной стороне проводим горизонтальную осевую линию; затем две вертикальные линии - оси валов на расстоянии а_w =180мм.

Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом; длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника. Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

а) принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса А = 1,2δ=10мм; при наличии ступицы зазор берется от торца ступицы;

б) принимаем зазор от окружности вершин зубьев, колеса до внутренней стенки корпуса А = δ;= 8мм

в) принимаем расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А = δ=8 мм;

. Измерением находим расстояния на ведущем и ведомом валах

Вывод. В результате выполнения раздела определили основные размеры корпуса редуктора. Взаимное расположение деталей внутри корпуса. Определили размеры участков валов, сделали предварительный выбор подшипников. Выполнили первый этап эскизного проектирования редуктора в соответствии с ГОСТ ЕСКД, необходимый для выполнения последующих этапов составления ЧКД.

.

ВЕДУЩИЙ ВАЛ

Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т. е. сталь 45, термическая обра­ботка — улучшение.

По табл. 3.3 при диаметре заготовки до 90мм среднее значение

σ_в = 780 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

σ_-1 = 0,43 · σ_в  = 0,43 · 780 = 335 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

τ_-1  = 0,58 · σ_-1  = 0,58 × 335 = 195 МПа.

Сечение А—А. Это сечение при передаче вращающего мо­мента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кру­чение.

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты ℓ = 58 мм (муфта для валов диаметром 38 мм), получим изгибающий момент в сечении А—А от консольной нагрузки

М =  

 Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоноч­ной канавки.

Принимаем коэффициенты концентрации напряжений k_σ = 1,6 k_τ = 1,5 (табл. 8.5), коэффициенты, учитывающие масштабный фактор ε _σ = 0,86: ε_τ = 0,77 (табл. 8.8) и коэффициенты асимметрии цикла ψ_τ = 0,1, ψ_σ =0,15 (с. 166).

Момент сопротивления изгибу (табл. 8.5) При d = 38 мм; размеры шпоночного паза b = 10 мм; t₁ = 5 мм

мм³

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 МПа

среднее напряжение σ_m = 0.

Момент сопротивления кручению

мм³

Амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла

МПа

Коэффициент запаса прочности по нормальным напря­жениям

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности  

Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при кон­струировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.

 

6.2 ВЕДОМЫЙ ВАЛ

Материал вала – сталь 45 нормализованная; σ_в = 570 МПа (табл. 3.3).

Пределы выносливости σ_-1 = 0,43 •570 = 246 МПа и τ_-1 = 0,58•.246 =142 МПа.

Сечение А—А Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоноч­ной канавки.

Диаметр вала в этом сечении 60 мм. Принимаем коэффициенты концентрации напряжений k_σ = 1,6 k_τ = 1,5 (табл. 8.5), коэффициенты, учитывающие масштабный фактор ε_τ = 0,67 ε_σ = 0,79 (табл. 8.8) и коэффициенты асимметрии цикла ψ_τ = 0,1, ψ_σ =0,15 (с. 166).

Крутящий момент T₂ = 483?8 • 10³ Нмм.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости с эпюры

М' = 189300 Нмм;

изгибающий момент в вертикальной плоскости

М " = 86280 Нмм;

суммарный изгибающий момент в сечении А-А

Нмм

Момент сопротивления кручению (при d =60мм; размеры шпоночного паза b = 18 мм; t₁ = 7 мм

мм³

Момент сопротивления изгибу (табл. 8.5)

мм³

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

МПа

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

МПа

среднее напряжение σ_m ≈ 0.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напря­жениям

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

 

Сечение К—К.

Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100°С; в ведомый вал закладывают шпонку и напрес­совывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем наде­вают распорную втулку, и уста­навливают подшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редук­тора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закла­дывают манжетные уплотнения. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закреп­ляют крышки винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с про­кладкой и жезловый маслоуказатель.

Зубчатое зацепление регулируют по пятну контакта путем изменения толщины прокладок под крышками подшипников.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими усло­виями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный курсовой проект содержит решение задач, отражающих освоение всех тем дисциплины «Детали машин».

В разделе 1 выполнен кинематический расчет, выбран электродвигатель.

В разделе 2 произведен расчет цилиндрической закрытой передачи, сделан выбор материалов (по рекомендациям [1]) шестерни и зубчатого колеса, и видов их термической 

В разделе 3 сделан проектировочный расчет валов и выбор подшипников

В разделе 4 выполнен проверочный расчет подшипников качения. Долговечность подшипников превышает требуемую

В разделе 5 произведен проверочный расчет валов редуктора на основе прочностных характеристик материалов данных деталей, получаемых токарной обработкой.

      В разделе 6 произведен расчет шпоночных соединений редуктора. 

      В разделе 7 сделан выбор вида смазочного масла и его количества

      В разделе 8 сделан выбор упругой муфты.

      В разделе 9 описан процесс сборки редуктора

Разработанный редуктор отвечает требованиям тех. задания.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Курсовое проектирование деталей машин / С. А. Чернавский и др.

2-е изд. - М.: Машиностроение, 1988 г.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: -М.: Высш. шк. 1984.- 336 с.

3. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

4. Смолин А.И. Методические указания к выполнению курсового проекта и проведению практических занятий по деталям машин «Кинематический расчет привода». - Курган: изд-во Курганского гос. ун-та, 2007. - 25 с.

5. Ратманов Э.В., Тютрина Л.Н. Методические указания к выполнению курсового проекту по деталям машин «Расчет и конструирование валов передаточных механизмов». – Курган: изд-во гос. ун-та, 2004. - 39 с.

6. Цехнович Л.И., Петриченко И.П. Атлас конструкции редукторов. - Киев: Вища школа, 1979. – 128 с.

 

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«Курганский государственный университет»

«Политехнический институт»

Кафедра: «Механика машин и основы конструирования»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: «Детали машин и основы конструирования»