Кинематический и силовой расчет привода

ВВЕДЕНИЕ

В курсе «Прикладная механика» изложены вопросы теории, расчета и конструирования деталей машин и сбороч­ных единиц общего назначения с учетом заданных условий работы машины.

Курсовой проект по деталям машин призван способствовать закре­плению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами во время изучения данного курса и применению этих знаний к комплекс­ному решению инженерной задачи по проектированию деталей, узлов и машины в целом. Курсовое проектирование по прикладной механике явля­ется первой конструкторской работой студентов, при выполнении ко­торой они применяют знания, полученные после изучения как самого курса «Прикладная механика», так и предыдущих дисциплин: теоретической механики, теории механизмов и машин, технологии металлов, сопротивления материалов, основ взаимозаме­няемости, машиностроительного черчения. Проект должен способст­вовать развитию творческой инициативы и подготовить студентов к выполнению курсовых проектов последующих специальных техниче­ских дисциплин, а также к выполнению дипломного проекта и реше­нию производственных конструкторских задач. В процессе работы над проектом студенты должны получить навыки анализа существующих конструкций с точки зрения преимуществ, недостатков и направления их совершенствования, пользования справочной литературой, ГОСТа­ми, нормам и, таблицами и номограммами, закрепить правила выпол­нения расчетов и составления пояснительных записок к проектам, а также графического оформления своих конструкторских решений.

В данном курсовом проекте необходимо разработать привод транспортёра ТСН-3Б по заданной схеме. Кинематическая схема привода и другие исходные данные к проекту даны в задании на курсовое проектирование.

Необходимо произвести выбор электродвигателя, спроектировать редуктор, раму привода. Все детали проверяются на прочность.

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Рис 1. 1 – электродвигатель; 2 – муфта фпикционная; 3 – редуктор; 4 – цепная передача.

Для определения требуемой мощности электродвигателя в задании указаны вращающий момент на валу барабана и угловая скорость этого вала.

1. Определяем общий КПД привода:

h_о =h_м*h_п.п³*h_кон.

По таблице 1.2.1 [1] принимаем КПД передач:

h_м – КПД муфты (0.99);

h_п.п – КПД пары подшипников (0.93);

h_кон. – КПД закрытой конической передачи (0.97).

Тогда:

h_о= 0.99*0.93²*0.97 = 0.88;

2. Определяем потребную мощность электродвигателя

(1.1)

Из задания: Т₃= 905 Н*м; w₃= 4,7 c^-1.

Тогда получаем:

;

По таблице 16.7.1 [1] выбираем асинхронный электродвигатель 4А132М80У3 мощностью 5,5 кВт и асинхронной частотой вращения 710 оборотов в минуту.

3. Определяем общее передаточное отношение передачи.

(1.2)

(1.3)

В общем случае U_o= U_k.p.*U_ц.;

По ГОСТ 2185 – 16 принимаем U_к.р. (конического редуктора) равным 5.0;

Тогда

(1.4)

4. Определяем частоты вращения валов:

(1.5)

5. Определяем угловые скорости валов:

(1.6)

6. Определяем мощность на валах привода:

(1.7)

7. Определяем крутящие моменты валов:

(1.8)

Полученные данные сводим в таблицу:

№ вала	Р; кВт	n; мин^-1	w; с^-1	Т; Н*м
	4.83		74.3	65.05
	4.35		14.86	243.03
	4.25	44.9	4.7

2.РАСЧЁТ ПЕРЕДАЧ

2.1 РАСЧЁТ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

1. Выбираем материал для изготовления:

Шестерни – Сталь 40; твёрдость НВ=210; с термообработкой – нормализация.

Колеса – Сталь 35; твёрдость НВ=180; с термообработкой – нормализация.

2. Определяем контактные напряжения:

Где: – коэффициент выносливости (в учебных целях 1); [S] – коэффициент безопасности (1.1); – предел выносливости при базовом числе циклов.

По табл. 3.2 [2] для углеродистых сталей с твёрдостью поверхности зубьев менее НВ 350 и термической обработкой (нормализацией).

Определяем пределы выносливости:

Для шестерни

Для колеса

Дальнейший расчёт ведём по колесу, так как для него предел выносливости меньше.

Тогда допускаемое напряжение

3. Определяем делительный диаметр колеса:

Где – коэффициент учитывающий наклон зубьев, для прямозубых передач 99;

– при несеметричном расположении принимаем 1.25; таблица 3.1 [2]

– коэффициент ширины зубчатого венца, 0.285

Согласовав со стандартным рядом принимаем

4. Определяем число зубьев колёс:

Принимаем

Тогда

5. Определяем внешний окружной модуль:

6. Определяем углы делительных конусов:

7. Определяем внешнее конусное расстояние:

8. Определяем длину зуба:

9. Определяем делительный диаметр шестерни

10. Определяем средний делительный диаметр шестерни:

11. Определяем внешние диаметры шестерни и колеса:

12. Определяем средний окружной модуль:

13. Определяем средний делительный диаметр колеса:

14. Определяем коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру:

15. Определяем окружную скорость колёс:

Принимаем 6-ую степень точности .

16. Определяем среднее модульное расстояние:

17. Определяем внешнюю высоту зуба:

18. Определяем внешнюю высоту головки зуба:

19. Производим проверку по контактным напряжениям:

Где (2.20)

– коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по зубьям, для прямозубых колёс 1 таблица 3.4 [2]

= 1.15 таблица 3.5[2]

– динамический коэффициент зависящий от скорости и точности изготовления колёс 1.05 таблица 3.6[2]

Тогда

20. Определяем силы в зацеплении:

Радиальная сила на шестерне равна осевой на колесе и определяется как:

Осевая сила на шестерне равна радиальной на колесе и определяется как:

21. Производим проверку зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:

Где (2.25)

- коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, для прямозубых колёс 1;

– коэффициент учитывающий неравномерность нагрузки по длине зуба 1.18 таблица 3.7 [2]

– динамический коэффициент 1 таблица 3.8 [2]

Тогда

– коэффициент формы зуба

Определяем допускаемое контактное напряжение:

– в учебных целях равно 1;

– коэффициент запаса прочности

- коэффициент учитывающий нестабильность свойств материала 1.75 таблица 3.9 [2]

- коэффициент учитывающий способ получения заготовки, для поковок и штамповок 1.

Тогда

Определяем соотношение для шестерни и колеса:

Дальнейшую проверку ведём по колесу, так как для него данное соотношение меньше.

Дата добавления: 2015-12-07