Рассчитать и спроектировать электромеханический привод

Содержание
1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 5
2. РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ 8
2.1. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 8
2.2. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, МПА 8
2.2.1. КОНТАКТНЫЕ 8
2.2.2. ИЗГИБА 9
2.3. РАСЧЕТ 2-Й СТУПЕНИ 10
2.3.1. МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ ИЗ УСЛОВИЯ КОНТАКТНОЙ ПРОЧНОСТИ 10
2.3.2. МОДУЛЬ ЗАЦЕПЛЕНИЯ 10
2.3.3. ЧИСЛА ЗУБЬЕВ 10
2.3.4. ФАКТИЧЕСКОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 11
2.3.5. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАЦЕПЛЕНИЯ 11
2.3.6. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ 11
2.3.7. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ЗАЦЕПЛЕНИИ, Н 12
2.3.8. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ЗУБЬЕВ НА ИЗГИБ 12
2.4. РАСЧЕТ 1-Й СТУПЕНИ 13
2.4.1.МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ ИЗ УСЛОВИЯ КОНТАКТНОЙ ПРОЧНОСТИ. 13
2.4.2. МОДУЛЬ ЗАЦЕПЛЕНИЯ 13
2.4.3. ЧИСЛА ЗУБЬЕВ 13
2.4.4. ФАКТИЧЕСКОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 14
2.4.5. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАЦЕПЛЕНИЯ 14
2.4.6. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ 14
2.4.8. ПРОВЕРКА ЗУБЬЕВ НА ИЗГИБ 15
3. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ 16
3.1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ВАЛОВ 16
3.2. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ 16
3.3. ДИАМЕТРЫ СООТВЕТСТВУЮЩЕГО УЧАСТКА ВАЛА 16
3.3.1. ВЕДУЩИЙ ВАЛ 16
3.3.2. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛ 17
3.3.3. ВЕДОМЫЙ ВАЛ 17
4. КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС. 19
4.1. КОЛЕСО 1-Й СТУПЕНИ 19
4.2. КОЛЕСО 2-Й СТУПЕНИ 20
5. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА И КРЫШКИ РЕДУКТОРА 21
6. ЭСКИЗНАЯ КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА 23
7. ПОДБОР И ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ШПОНОК 25
7.1. ВЕДУЩИЙ ВАЛ 25
7.1.1. ШПОНКА НА ВЫХОДНОМ КОНЦЕ 25
7.1.2. ШПОНКА ПОД ШЕСТЕРНЮ 26
7.2. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛ 26
7.2.1. ШПОНКА ПОД КОЛЕСО 1-Й СТУПЕНИ 26
7.2.2. ШПОНКА ПОД ШЕСТЕРНЮ 2-Й СТУПЕНИ 26
7.3. ВЕДОМЫЙ ВАЛ 26
7.3.1. ШПОНКА НА ВЫХОДНОМ КОНЦЕ 26
7.3.2. ШПОНКА ПОД КОЛЕСО 26
8. ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ 27
8.1. ВЕДУЩИЙ ВАЛ 27
8.2.ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛ 28
8.3. ВЕДОМЫЙ ВАЛ 29
9. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ 31
10. ПОСАДКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ПОДШИПНИКОВ И Т.П. 33
11. СИСТЕМА СМАЗКИ РЕДУКТОРА 34
12. РАСЧЕТ ОТКРЫТОЙ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ 35
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 37

9 Расчетная схема ведущего вала
Fn1 = 578 Н; l = 165 мм;
b = +x+;
b = 35 мм;
с = l - b = 130 мм.
Реакции опор
ΣМА = 0; -Fn1b + RBl = 0; RB = ; RB ==122,6 Н;
ΣМB = 0; Fn1c - RAl = 0; RA =; RA = = 455,4 Н.
Проверка ΣFiy = 0; RA + RB - Fn1 = 0; 122,6+455,4-578 = 0.
По более нагруженной опоре А
Q = 455.1.1,3.1 = 592 Н.
Ср = 592 =7354 Н.
По этой величине и диаметру вала подшипники d = d1||| = 15 мм средней серии, № 302, имеющие Стабл = 8,9 кН и размеры dxDxb = 15x42x13 мм [9, с.75].
8.2.Промежуточный вал
Рис. 10 Расчетная схема промежуточного вала
Fn1 = 578 Н; Fn2 = 2116 Н; l = 165 мм; b = 35 мм;
f = +x+; f = 70 мм;
d = l - (b+f); d = 60 мм.
Реакции опор:
ΣMA=0; -Fn1b – Fn2(b+d) + Rbl = 0;
RB = ; RB ==1340 Н;
ΣMB=0; RAl - Fn1(d+f) - Fn2f = 0;
RA=; RA==1353 H.
Проверка:
ΣFiy = 0; RA + RB - Fn1 - Fn2 = 0;
0 = 0.
Q = RAV KTKБ;
Q = 1353 . 1 . 1,3 . 1 =1759 H.
Cp = 1759=12779 H.
По этой величине и диаметру вала подшипники d = d2|| = 20 мм средней серии № 304, имеющие Стабл = 12,8 кН и размеры d×D×b = 20×52×15 мм [9, с.76].
8.3. Ведомый вал
Рис. 12 Расчетная схема ведомого вала
Fn2 = 2116 Н; l = 165 мм; f = 70 мм.
Реакции опор:
ΣMA=0; -Fn2h + Rbl = 0;
RB =; RB ==1218 H;
ΣMB=0; Fn2f – RAl = 0;
RA =; RA ==898 H.
Проверка:
ΣFiy = 0; RA + RB - Fn2 = 0;
0 = 0.
Q = RAV KTKБ;
Q = 1218 . 1 . 1,3 . 1 = 1583 H.
Cp = 2350,4=9985 H.
По этой величине и диаметру вала подшипники d = d3||| = 45 мм особо легкой серии № 109, имеющие Стабл = 16,3 кН и размеры d×D×b = 45×75×16 мм [9, с.74].
9. Уточненный расчет валов на выносливость
В этом расчете для всех опасных сечений определяют общий коэффициент запаса выносливости
n = ≥[n],
где [n] = 1,5 ÷ 5,0 – рациональная величина;
nσ,nτ – соответственно коэффициенты запаса с учетом только нормальных напряжений (изгиб) и с учетом только касательных напряжений (кручение).
nσ =;
nτ = .
Здесь σ-1 – предел выносливости материала при симметричном цикле напряжений изгиба; τ-1 – кручения;
Kσ, Kτ – эффективный коэффициент концентрации напряжений;
εσ, ετ – масштабный коэффициент;
β – коэффициент, учитывающий качество поверхности (в основном – шероховатость и твердость);
ψσ, ψτ – коэффициент асимметрии цикла;
σа, τа – амплитудное; σm, τm – среднее напряжение в цикле.
Рис. 12 Расчетная схема ведущего вала
Fn1 = 578 H; RA = 455 H; RB = 122 H;
l = 165 мм; b = 35 мм; c = 130 мм.
Суммарный изгибающий момент
M = RAb; M = 455. 35 = 15925 Н.мм.
Крутящий момент T1 = 14000 Н.мм.
По этим данным строим эпюры изгибающих и крутящих моментов (в масштабе).
Изгиб
σ-1 = 335 МПа (из 2.1);
Кσ = 2,15 [9, с. 33];
εσ = 0,92; β = 1,0; ψσ = 0,2 [9, с. 34].
Осевой момент сопротивления
WH=;
WH == 450 мм3.
σа = σn = ;
σа = σn ==35,4 МПа.
nσ = = 4,05.
Кручение
τ-1≈ 0,5σ-1 = 167 МПа;
Kτ = 2,05 [9, с. 33];
ετ = 0,83; ψτ = 0,1 [9, с. 34].
Полярный момент сопротивления
WρH = ;
WρH == 1022,5 мм3.
τа = τm = ;
τа = τm ==6,85 МПа.
nτ = =9,49.
n = =3,72.
Выносливость вала обеспечена.
10. Посадки зубчатых колес, подшипников и т.п.
Для цилиндрических прямозубых колес рекомендуются посадки .
Внутренние кольца подшипников на валы сажают по или .
Наружные кольца подшипников в корпус, для обеспечения равномерного износа сажают по или .
Стаканы подшипниковых узлов устанавливают с натягом типа или .
Полумуфты на цилиндрические концы валов устанавливают по следующим посадкам:
при нереверсивной работе без толчков и ударов - ;
при нереверсивной работе с умеренными толчками - или ;
при реверсивной работе с большими толчками и ударами - или .
Крышки в корпус устанавливают с зазором:
для закладных крышек и для накладных крышек со встроенным манжетным уплотнением - .
Поле допуска центрирующего пояска глухой крышки – .
11. Система смазки редуктора
В редукторах общего назначения обычно применяют картерную систему смазки.
Глубина корпуса (см. рис. 7)
H = +y;
H = 340/2+20 = 190 мм.
Уровень масла
h = H -+3m;
h = 190 -254/2+3 . 2 = 69 мм.
Внутренние размеры корпуса в плане
M = 567 мм = 56,7 см; L = 150 мм = 15 см (из 6).
Требуемый объем масла по условиям компоновки
V =; V == 5,8 л
Марку масла выбирают по кинематической вязкости, которую, в свою очередь, назначают по окружной скорости первой ступени.
При v1 = 7,7 м/с назначаю масло И-Г-А-32 ГОСТ 17479 [9, c. 35].
В редуктор залить 5,8 л масла И-Г-А-32 ГОСТ 17479.
12. Расчет открытой конической передачи
Диаметр внешней делительной окружности колеса:
мм.
Углы делительных конусов колеса и шестерни: ,
, .
Конусное расстояние:
Ширина колес:
Модуль передачи:
Число зубьев колеса:
Число зубьев шестерни:
Окончательные размеры колес.
Углы делительных конусов колеса и шестерни: ,
, , .
Делительные диаметры прямозубых колес: ,
Коэффициенты смещения:
; ;
; ;
Внешние диаметры прямозубых колес:
;
мм;
мм;
;
;
мм;
мм.
Библиографический список
Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет. Альбом. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение»,1972.
Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние,1983.
Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. – 7-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2001.
Левицкий В.С. Машиностроительное черчение: Учеб. для втузов – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1994.
Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983.
Расчеты деталей машин / И.М.Чернин, А.В. Кузьмин, Г.М. Ицкович. 2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Высш. шк., 1978.
Чернилевский Д.В. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1980.
Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Высш. шк., 1991.
Костин В.Е., Щеглов Н.Д. Курсовое проектирование по деталям машин (расчет и конструирование цилиндрических зубчатых передач): Учеб. пособие / ВолгГТУ, Волгоград, 2004.
37
Листов
Лит.
Проектирование электромеханического
привода
Утверд.
Н. Контр.
Реценз.
Провер.
Разраб.
ПензГТУ 2.151900.
3
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ПензГТУ 2.151900.ПЗ
5
Лист
Дата
Подп.
№ докум.
Лист
Изм.