Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовой проект - Конструирование и расчет основных элементов механического привода - файл КР ПЗ Р1.doc


Курсовой проект - Конструирование и расчет основных элементов механического привода
скачать (107.8 kb.)

Доступные файлы (1):

КР ПЗ Р1.doc463kb.19.03.2009 15:10скачать

содержание
Загрузка...

КР ПЗ Р1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство образования РФ

Вятский государственный технический университет

Заочный факультет

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Пояснительная записка

Курсовой проект по дисциплине

«Техническая механика»

ТПЖА. 566742.124.ПЗ

Разработал студент ________________ /Колотова А.А./

(подпись)

Руководитель ________________ /Кайгородцев А.В./

(подпись)

Проект защищен с оценкой «__________» «___» _______2008 г.
Члены комиссии ________________ / ____________

(подпись)

________________ / ____________

(подпись)

Киров 2008

СОДЕРЖАНИЕ


  1. ^ ОБЩАЯ ЧАСТЬ. 4

1.1 Задание 5

1.2 Исходные данные 5

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА. 6

2.1 Схема привода: 7

2.2 Общий КПД привода η общ. 8

2.3 Мощность на барабане Рр 8

2.4 Требуемая мощность электродвигателя РДВ 8

2.5 Общее передаточное число u minобщ, u maxобщ 8

2.6 Рабочая скорость барабана , 8

2.7 Диапазон возможных скоростей электродвигателя 8

2.8 Выбор электродвигателя. 8

2.9 Фактическое общее передаточное число 9

2.10 Распределение общего передаточного числа между ступенями привода. 9

2.11 Определение моментов () на валах и скоростей их вращения () 9

2.12 Проверка вычислений 10

3. ^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ВАЛЫ ПРИВОДА. 11

3.1 Ведущий вал. 12

3.1.1 Нагрузка от клиномеренной передачи на вал. 12

3.1.2Нагрузка на вал от прямозубой цилиндрической передачи. 12

3.2 Ведомый вал. 13

3.2.1Нагрузка от цепной передачи на ведомый вал. 13

3.2.2 Нагрузка на ведомый вал от зубчатой передачи 14

4.КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА 15
^

4.1 Ведущий вал. 16

4.1.1 Конструирование ведущего вала 16


4.1.1а Эскиз ведущего вала. Схема нагружения внешними силами. Эпюры внутренних усилий. 17

4.1.2 Расчет ведущего вала 18

4.1.3 Проверка статической прочности вала. 20

4.1.4 Проверка крутильной жесткости ведущего вала 21

4.2 Ведомый вал. 22

4.2.1 Конструирование ведомого вала 22

4.2.2 Расчет ведомого вала 23

4.2.3 Проверка статической прочности вала. 24

4.2.4 Проверка крутильной жесткости ведущего вала 25

^ 5. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ 26

5.1 Проверочные расчеты шпоночных соединений. 27

5.1.2 Ведомый вал. Соединение вала с зубчатым колесом. 27

5.2 Проверка подшипников качения на долговечность. 27

^ 6. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 28


1.ОБЩАЯ ЧАСТЬ.

1.1 Задание:



Спроектировать и рассчитать ведущий и ведомый валы одноступенчатого прямозубого редуктора, входящего в состав привода ленточного транспортера.

^

1.2 Исходные данные:





  • полезная сила, передаваемая лентой транспорта (усилие тяги) – Fp=11,80 кН ;

  • рабочая скорость ленты – Vp=0,95 м/с ;

  • диаметр ведущего барабана – DБ=224 мм;

  • редуктор цилиндрический горизонтальный ;

  • материал валов и зубчатых колес – сталь 40Х, σΤ =650 МПа;

  • углы наклона линий центров к горизонту шкивов и звездочек – α = 45° и β = 0°соответственно;

  • номинальная долговечность подшипников качения редуктора –

Lh =12000 ч.

2.КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА.
^

2.1 Схема привода:

2.2 Общий КПД привода η общ..


Примем для клиномеренной передачи η1 = 0,95, для прямозубчатого цилиндрического редуктора η2 = 0,97, для открытой цепной передачи η3 = 0,95 и для каждой пары подшипников ηП = 0,99:

η общ. = η1* η2* η3* η3П =0,95*0,97*0,95*0,99 3=0,849.
^

2.3 Мощность на барабане Рр:


Рр = Fр*Vр = 11,80*0,95 = 11,21 кВт.



^

2.4 Требуемая мощность электродвигателя РДВ:


РДВ = Рр/ η общ.= кВт.

2.5 Общее передаточное число :

u minобщ = u min1 * u min2 * u min3= 2*3*3=18

u maxобщ = u max1 * u max * u max3=4*6*6=144

2.6 Рабочая скорость барабана , :





^

2.7 Диапазон возможных скоростей электродвигателя :





^

2.8 Выбор электродвигателя.


Выбираю по каталогу электродвигатель A4160S2:

PДВ=15,0 кВт;

nc=3000мин-1;

S=2,1%






^

2.9 Фактическое общее передаточное число :



2.10 Распределение общего передаточного числа между ступенями привода.


Принимаю для зубчатого редуктора u2=4, а для цепной передачи u3=5.

Тогда:

Принимаю: u1=1,5:



.

2.11 Определение моментов () на валах и скоростей их вращения ():


1-й вал вал электродвигателя:

, ;



2-й вал:






3-й вал:

;

;


4-й вал:

;

;



^

2.12 Проверка вычислений:



Следовательно, все необходимые расчеты выполнены верно.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ВАЛЫ ПРИВОДА.
^

3.1 Ведущий вал.

3.1.1 Нагрузка от клиномеренной передачи на вал.


Диаметр ведущего шкива :
, T1 = в H*мм;



Принимаю по стандарту D1=140 мм

Тогда диаметр ведомого шкива :



Окружное усилие клиномернной передачи :

=0,75кН

Усилие ременной передачи Fn:

Fn=3*751,9=2255,7H

Принимаю: Fn=2,26 кН.
^

3.1.2Нагрузка на вал от прямозубой цилиндрической передачи.


Делительные диаметры зубчатых колес:

- в Н*мм

Момент на ведомом валу редуктора соответствует моменту всего привода. т.е =285,21 Нм;

Коэффициент ^ К зависит от марки стали. Для указанной в задании стали 40Х, σΤ =650 МПа, используя интерполяцию нахожу, что К=1,98.

Тогда делительный диаметр шестерни :



Принимаю =50 мм.

Тогда диаметр зубчатого колеса :



Окружное усилие зубчатой передачи вычисляю по формуле:



Радиальное усилие передачи :

.

^

3.2 Ведомый вал.

3.2.1Нагрузка от цепной передачи на ведомый вал.


Число зубьев ведущей звездочки должно быть

Z1=31-2*u=31-2*5=21.

Число зубьев ведомой звездочки:

Z2= Z1* u3 =21*5=105.

Усилие передаваемое цепью на вал Fn:

,

Коэффициент зависит от угла наклона линии центров звездочек к горизонту. В моём случае β = 0˚, поэтому =1,15.

Окружное усилие цепной передачи:

, где

р – шаг цепи, мм

F0 – натяжение цепи от собственного веса. Для компенсации F0, Fn увеличивается на 5%.

По кинематическому расчету (2.11) угловая скорость ведущей звездочки . Поэтому принимаю р=19,05 мм.

Диаметр делительной окружности ведущей звездочки:



Окружное усилие:
,

Fn=1,15*4459,91*1,05=5385,34 H,

Принимаю Fn=5,4 кН.

^

3.2.2 Нагрузки на ведомый вал от зубчатой передачи


такие же,как и на ведущий, т.е.:

=

4.КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА.
^

4.1 Ведущий вал.

4.1.1 Конструирование ведущего вала


Из предыдущих расчетов:

, ( из 2 разд.)

( из 2разд.)

u= 4 (u2 из 2 разд.)

Делительные диаметры шестерни и колеса:

d1=50мм, d2=200мм

Межосевое расстояние:

(соответствует стандартному размеру).

Ширина венца зубчатого колеса:

коэффициент ширины венца.

Для прямозубых цилиндрических передач при симметричном расположении колес =0,4…0,5.

Принимаю =0,5.

.

Ширина венца шестерни выполняется на 2…4 мм больше, что обеспечивает перекрытие зубьев по их длине для лучшей приработки:

.

Диаметр вала под ведомый шкив клиномеренной передачи:

где =15…20 МПа - допускаемое касательное напряжение при кручении, пониженное для учета изгиба хвостовика нагрузкой от ременной передачи.



Т.к. шпоночная канавка под шкив ослабляет сечение вала, его диаметр увеличиваю на 5%:



^ Принимаю с учетом стандарта

Диаметр вала под уплотнение dу=30 мм

Диаметр вала под подшипник качения dп=35 мм

Диаметр вала под шестерню dш=40 мм

Диаметр буртика для упора шестерни dБ =45 мм

С учетом dп =35 мм выбираю по стандарту радиальный, однорядный, не самоуправляющийся шарикоподшипник легковой серии 207.

Параметры подшипника:

внутренний диаметр d=35 мм,

наружный диаметр D=72 мм,

ширина В=17мм,

динамическая грузоподъемность Сr=25,5кН.

Т.к. диаметр вала под шестерню dш=40мм отличается от делительного диаметра шестерни d1=50мм незначительно, шестерня выполняется за одно целое с валом (вал-шестерня).
Длина хвостовика:

lX=(1,2…2,6)*dX=1,2*25=30мм

Длину участка вала под уплотнение принимаю равной ширине подшипника:

lу = lП =В=17 мм

Для предотвращения вымывания консистентной смазки из подшипников жидкой смазкой редуктора с внутренней стороны на валу устанавливаются мазеудерживающие кольца. Их ширина принимается lк =8…12 мм.

Между внутренней стенкой корпуса редуктора и боковой поверхностью шестерни должен быть обеспечен зазор А=8…10мм.

Таким образом консольной части вала:

а=0,5* lX + lу +0,5*В=0,5*30+17+0,5*17=40,5мм.

Половина длины пролетной части вала

0,5*l = 0,5*В+lk+A+0,5*b1=0,5*17+10+10+0,5*65=61 мм

Вся длина пролета: l=2*61=122 мм.
^

4.1.1а Эскиз ведущего вала. Схема нагружения внешними силами. Эпюры внутренних усилий.

4.1.2 Расчет ведущего вала


Исходные данные к расчету ведущего вала:

Fn=2,26 кН,

α=45°

FX=Fn*cos45°=2,26*0,71=1,598кH=1,6кН

FY= Fn*sin45°=2,26*0,71=1,598кH=1,6кН

Ft=2,85 кН

Fr=1,04 кН.

а=40,5 мм

^ Вертикальная плоскость YOZ.

Сумма моментов относительно точки А:



Сумма моментов относительно точки B:



Проверка реакций – сумма проекций на ось Y:



Горизонтальная плоскость XOZ.

Сумма моментов относительно точки А:



Сумма моментов относительно точки B:



Проверка реакций – сумма проекций на ось X:



Крутящий момент на ведущем валу на участке от точки 0 до точки К равен моменту Т1:



Крутящие моменты ,

,




^

4.1.3 Проверка статической прочности вала.



Сечение А:

По четвертой энергетической теории прочности определяется эквивалентный момент в сечении:



Диаметр вала в сечении А - dП =35 мм, осевой момент сопротивления вала:





Таким образом, статическая прочность в опасных сечения обеспечивается.
^

4.1.4 Проверка крутильной жесткости ведущего вала:


, где - минимальный полярный момент инерции сечения вала в его самой тонкой части.



Допускаемый относительный угол закручивания принимаю: =0,02 рад/м.

=0,02рад/м

Таким образом, крутильная жесткость вала обеспечивается.
^

4.2 Ведомый вал.

4.2.1 Конструирование ведомого вала:


Диаметр вала под ведущую звездочку цепной передачи (диаметр хвостовика вала dX ):



С учетом шпонки под ведущую звездочку:

dX=31,5*1,05=33,1мм.

Принимаю с учетом стандарта dX=34мм.

Диаметр вала под уплотнение dY=38мм.

Диаметр вала под подшипник качения dП=45мм.

Диаметр вала под зубчатое колесо dК=50мм.

Диаметр буртика для упора колеса dБ=52мм.

С учетом dП =45мм выбираем по стандарту радиальный, однорядный, несамоустанавливающийся шарикоподшипник легкий серии 209.

Параметры подшипника:

внутренний диаметр d=45 мм,

наружный диаметр D=85 мм,

ширина В=19мм,

динамическая грузоподъемность Сr=18,6кН.
Осевые размеры участков вала:

Длина хвостовика:

lX=1,2*dX=1,2*34=40,8мм

Принимаю:

lX = 50 мм

lк =9мм.

А=10мм.

Длина консольной части вала:

а=0,5* lX + lК +0,5*В=0,5*50+9+0,5*19=43,5мм.

Половина длины пролетной части вала

0,5*l = 0,5*В+lk+A+0,5*b2=0,5*19+9+10+0,5*62,5=59,75 мм

Вся длина пролета: l=2*59,75=119,5 мм.
^

4.2.2 Расчет ведомого вала


Исходные данные к расчету ведущего вала:

Fn=5,4 кН,

β=0°

FX=Fn =3,8кH

Ft2=2,85 кН

Fr2=1,04 кН.

а=43,5 мм

l=119,5 мм



^ Вертикальная плоскость YOZ.

Сумма моментов относительно точки В:



Сумма моментов относительно точки К:



Проверка реакций – сумма проекций на ось Y:



Горизонтальная плоскость XOZ.

Сумма моментов относительно точки А:



Сумма моментов относительно точки B:



Проверка реакций – сумма проекций на ось X:



Крутящий момент на ведущем валу на участке от точки 0 до точки К равен моменту Т2:



Крутящие моменты ,

,




^

4.2.3 Проверка статической прочности вала.



Сечение К:



Диаметр вала в сечении К - dП =50 мм, осевой момент сопротивления вала:





Сечение В:



Диаметр вала в сечении В - dП =50 мм, осевой момент сопротивления вала:





Статическая прочность в опасных сечениях обеспечивается.

^

4.2.4 Проверка крутильной жесткости ведущего вала:






Принимаю: =0,035 рад/м.

=0,035рад/м

Крутильная жесткость вала обеспечивается.


5. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ
^



5.1 Проверочные расчеты шпоночных соединений.

5.1.2 Ведомый вал. Соединение вала с зубчатым колесом.


Диаметр вала в этом сечении =50мм

Шпонка b*h*l = 14*9*40, t1=5,5мм.



T2=285,21МПа



Прочность шпоночных соединений редуктора обеспечивается.
^

5.2 Проверка подшипников качения на долговечность.


, где

- долговечность выбранного подшипника;

=12000ч - номинальная долговечность;

- динамическая грузоподъемность подшипника;

= 25,5 кН (на ведущ. валу),

= 18,6 кН (на ведом.валу)

- эквивалентная или приведенная нагрузка на наиболее нагруженный подшипник;

р – показатель степени; Для шарикоподшипников р=3.

где

X и Y – коэффициент радиальной и осевой нагрузок соответственно, определяются по таблицам; т.к. осевая нагрузка отсутствует в данном расчете, X=1, Y=0;

- радиальная нагрузка на наиболее нагруженном подшипнике,



Ra – осевая нагрузка = 0.

V – Коэф. кольца подшипника; при вращении внутреннего кольца V=1;

КБ – коэф. безопасности, зависит от характера нагрузки; при спокойной нагрузке, без толчков КБ =1.

КТ – температурный коэф.; если температура подшипника не превышает 100˚С, КТ =1.

,

Подшипник на ведущем валу:



Подшипник на ведомом валу:



Требуемая долговечность подшипников качения обеспечивается.

^ 6. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:


1. Дарков А.В. Сопротивление материалов/А.В. Дарков,Г.С. Шпиро. – М., 1989.

2. Ковалев Н.А. Прикладная механика. - М., 1989.

3. Кайгородцев А.В.МУ и задания к курсовой работе. – Киров, 2003.






Скачать файл (107.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru