Расчет привода и редуктора

Работа содержит в себе большое количество таблиц, схем, рисунков, расчетов, формул. ...

1. Кинематическая схема привода. 4
2. Кинематический, силовой расчет привода. 5
2.1. Мощность и частота вращения барабана 5
2.2. Мощность электродвигателя и его выбор 5
2.3. Общее передаточное число привода 5
2.4. Определение кинематических и силовых параметров 5
3. Расчеты зубчатых передач редуктора. 6
3.1. Выбор материала и термообработки зубчатых передач редуктора. 6
3.2. Определение допускаемого напряжение на контактную выносливость и на изгиб. 7
3.3. Подготовка исходных данных для расчета на ЭВМ. 8
3.4. Расчет редуктора на ЭВМ. 9
4. Уточнение кинематических и силовых параметров. 10
4.1. Проверочный расчет тихоходной передачи на контактную выносливость активных поверхностей зубьев. 11
4.2. Проверочный расчет тихоходной передачи на выносливость зубьев по изгибу. 15
4.3. Силы в зацеплении тихоходной передачи. 18
5. Компоновка редуктора. 18
5.1. Расчет валов привода на кручение 19
5.2. Подбор подшипников 19
5.3. Подбор редуктора 20
6. Расчет исполнительного механизма 21
6.1. Проектный расчет вала барабана 21
6.2. Проверочный расчет вала на статическую прочность 21
6.3. Проверочный расчёт вала на сопротивление усталости 23
6.4. Подбор и расчет на долговечность подшипников вала барабана 24
6.5. Подбор и расчет шпоночных соединений 24
7. Подбор муфт 25
8. Смазка редуктора и подшипников барабана 26
Список литературы 27

Работа техническая, введения нет.

| Делительный диаметр, мм: | | | | | |
| шестерни | 56.250| 54.000| 54.000| 50.000| 51.750|
| колеса |193.500|195.750|265.500|200.000|267.750|
| Ширина, мм: | | | | | |
| шестерни | 60.0 | 56.0 | 56.0 | 53.0 | 56.0 |
| колеса | 56.0 | 53.0 | 53.0 | 50.0 | 53.0 |
| | | | | | |
| ТИХОХОДНАЯ ПЕРЕДАЧА | | | | | |
| Передаточное отношение | 4.556| 4.263| 3.211| 4.000| 3.000|
| Межосевое расстояние, мм |200.000|200.000|180.000|200.000|180.000|
| Модуль, мм | 4.000| 4.000| 4.500| 4.000| 4.500|
| Число зубьев: | | | | | |
| шестерни | 18 | 19 | 19 | 20 | 20 |
| колеса | 82 | 81 | 61 | 80 | 60 |
| Делительный диаметр, мм: | | | | | |
| шестерни | 72.000| 76.000| 85.500| 80.000| 90.000|
| колеса |328.000|324.000|274.500|320.000|270.000|
| Ширина, мм: | | | | | |
| шестерни | 75.0 | 80.0 | 90.0 | 85.0 | 95.0 |
| колеса | 71.0 | 75.0 | 85.0 | 80.0 | 90.0 |
| | | | | | |
| ПАРАМЕТРЫ РЕДУКТОРА | | | | | |
| Передаточное отношение | 15.67| 15.45| 15.79| 16.00| 15.52|
| Масса редуктора, кг | 103.6 | 104.6 | 105.7 | 106.0 | 107.8 |
---------------------------------------------------------------------------
ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Материал корпуса редуктора - серый чугун
2. КПД цилиндрической передачи - 0,97
Выбираем первый вариант. Масса редуктора минимальна 103,6 кг.
4. Уточнение кинематических и силовых параметров
1. Частоты вращения:
- промежуточного вала редуктора
;
- тихоходного вала редуктора
;
- вала барабана
.
2. Вращающие моменты:
- на промежуточном валу редуктора
;
- на тихоходном валу редуктора
;
- на валу барабана
.
Таблица 2 – Уточненные силовые и кинематические параметры привода
Эл.
I
II
III
IV
P, кВт
3,0
3,0
2,91
2,82
2,82
n, мин -1
1000
1000
290,7
63,8
63,8
T, Нм
28,65
95,6
422,1
422,1
4.1. Проверочный расчет тихоходной передачи на контактную выносливость активных поверхностей зубьев
1. Уточнение коэффициента
, (14)
где – рабочая ширина зубчатых венцов, ;
– начальный диаметр шестерни;
.
2. Уточнение коэффициента
Коэффициент определяется по графику зависимости от коэффициента [1, рисунок 3.2]
при .
3. Окружная скорость в зацеплении
, (15)
где – делительный диаметр шестерни рассчитываемой передачи;
– частота вращения вала шестерни;
.
4. Выбор степени точности передачи
При окружной скорости 1,1 м/с степень точности передачи – 9 (передача пониженной точности).[1, таблица 3.2 ]
5. Коэффициенты перекрытия
Перекрытие зубьев характеризуется коэффициентом торцового перекрытия и коэффициентом осевого перекрытия.
(16)
;
; (17)
.
Суммарный коэффициент перекрытия
(18)
.

6. Коэффициент , учитывающий распределение нагрузки между зубьями в связи с погрешностями изготовления. Для прямозубой передачи .
7. Коэффициент , учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении
(19)
где – удельная окружная динамическая сила
; (20)
– коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля зубьев, ;
– коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса, при модуле 4 мм и 9-ой степени точности, коэффициент ;
– межосевое расстояние передачи, ;
U – передаточное отношение, U=4,556.
Удельная окружная динамическая сила
.
.
8. Удельная расчетная окружная сила
; (21)
.
9. Коэффициент , учитывающий суммарную длину контактных линий. Для прямозубых передач вычисляется по формуле
; (22)
.
10. Расчетное контактное напряжение
, (23)
где – коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления, определяемый по графику зависимости от угла наклона зубьев, при коэффициент, ;
– коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубчатых колес, для стальных колес ;
.
Условие выполняется.
11. Уточнение допускаемого контактного напряжения

где zHj – коэффициент долговечности, определяемый по формуле
(24)
– базовое число циклов контактных напряжений шестерни и колеса, определяемое в зависимости от твёрдости рабочих поверхностей зубьев. , циклов.
– эквивалентное число циклов контактных напряжений на зубьях шестерни и колеса, определяемое в зависимости от режима нагружения и продолжительности работы привода, по формуле
(25)
– коэффициент, характеризующий интенсивность типового режима нагружения при расчёте на контактную прочность, принимаемый в зависимости от типового режима нагружения зубчатой передачи, при среднем нормальном режиме. =0,180 [1, таблица 2.2];
– число циклов нагружения зуба шестерни и колеса за весь срок службы передачи, определяемое по формуле
(26)
СJ – число циклов нагружения зуба за один оборот зубчатого колеса, равное числу зубчатых колёс, находящихся в зацеплении c рассматриваемым, СJ=1;
nj – частота вращения вала, на котором установлено рассматриваемое зубчатое колесо, мин-1; , ;
– время работы (ресурс) передачи за весь срок службы привода, определяемое техническим заданием,
.
Число циклов нагружения


Эквивалентное число циклов контактных напряжений


Показатель степени qH1= qH2=20 при .
Коэффициент долговечности


Допускаемые контактные напряжения
;
.
Допускаемые расчетные контактные напряжения
.
4.2. Проверочный расчет тихоходной передачи на выносливость зубьев по изгибу.
1. Коэффициент , учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий при расчете зубьев на выносливость при изгибе.
При твердости Н1,2 < 350 HV и коэффициент [1, рисунок 3.5]
2. Коэффициент , учитывающий распределение нагрузки между зубьев. При расчете на изгибную прочность полагают, что влияние погрешностей изготовления на распределение нагрузки между зубьями то же, что и в расчетах на контактную прочность, т.е. ==1.
3. Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении
, (27)
где – удельная окружная динамическая сила при расчете на изгиб
, (28)
– коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификацию профиля зубьев, при твердости Н1,2<350 HV и прямых зубьях ;
– коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса, при модуле 4 мм и 9-ой степени точности, коэффициент =82.
Удельная окружная динамическая сила
.
Коэффициент
.
4. Удельная расчетная окружная сила
; (29)
.
5. Коэффициент , учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений, определяется отдельно для шестерни и колеса в зависимости от эквивалентного числа зубьев [1, рисунок 3.6]
; (30)
;
.
Тогда
;
.
6. Коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев для прямозубых передач .
7. Коэффициент, учитывающий наклон зуба
; (31)
.
8. Расчётное напряжение изгиба на переходной поверхности зуба
. (32)
9. Уточнение допускаемых напряжения изгиба .

где – предел выносливости материала шестерни и колеса;
– минимальный коэффициент запаса прочности, ;
– коэффициент долговечности, вычисляемый отдельно для шестерни и колеса
, , (33)
– показатель степени; для зубчатых колес с твердостью поверхности зубьев Н1,2 ≤ 350НВ, ;
– базовое число циклов напряжений изгиба, соответствующее перегибу кривой усталости;
– эквивалентное число циклов напряжений изгиба на зубьях шестерни или колеса, определяемое в зависимости от режима нагружения и продолжительности работы привода, рассчитываемое по формуле
; (34)
– коэффициент, характеризующий интенсивность типового режима нагружения при расчете на изгиб, принимаемый в зависимости от типового режима нагружения зубчатой передачи, при среднем нормальном режиме и получим [1, таблица 2.5 ];
– коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения (реверсирования) нагрузки на зубьях, принимаемый в зависимости от условий нагружения и от термообработки зубьев, .
Коэффициент долговечности


Допускаемые напряжения изгиба для шестерни и колеса
;
.
Этот расчёт проводится для менее прочного зубчатого колеса передачи, которое определяется из сравнения отношений для шестерни и колеса
и ;
< ,
Следовательно, шестерня – менее прочное колесо.
Расчётное напряжение изгиба
.
Условие выполняется.
4.3. Силы в зацеплении тихоходной передачи
Для прямозубой цилиндрической передачи (рисунок 1):
– окружная сила
Н; (35)
– радиальная сила
Н . (36)
Рисунок 1 – Силы в прямозубой цилиндрической передаче
5. Компоновка редуктора
Размеры зубчатых колес:
d1 = 56,25 мм, b1 = 60 мм
d2 = 193,5 мм, b2 = 56 мм
d3 = 72 мм, b3 = 75 мм
d4 = 328 мм, b4 = 71 мм
5.1. Расчет валов привода на кручение
1. Быстроходный вал редуктора
(37)
.
Принимаем .
2. Промежуточный вал редуктора
.
Принимаем .
3.Тихоходный вал редуктора
.
Принимаем .
5.2. Подбор подшипников
По диаметрам валов выбираем шарикоподшипники серии 300.