Расчет мех.передач

УДК 621.81.001.2 (076.5) А953

Одобрено учебно-методической комиссией филиала в г. Кыштыме

Рецензенты:

Н.А. Дружинин, А.А. Комаров

Ахлюстина, В.В.

А953 Детали машин, расчет механических передач: учебное пособие / В.В. Ахлюстина, Э.Р. Логунова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 135 с.

В учебном пособии рассмотрены вопросы расчета и проектирования механических передач, валов, подшипников качения, муфт.

Учебное пособие предназначено для студентов очной, очно-заочной

изаочной форм, обучающихся по специальности 151001 «Технология машиностроения», может быть использовано студентами немашиностроительных специальностей, изучающих дисциплину «Детали машин

иосновы конструирования»

УДК 621.81.001.2 (076.5)

© Издательство ЮУрГУ, 2008

2

Введение

Курсовое проектирование является одним из важных этапов в подготовке инженера. Курсовой проект по дисциплине «Детали машин и основы проектирования» – это первая самостоятельная творческая работа, в которой студент получает опыт инженерных расчетов, проектирования конструкций и оформление документаций. Задачей проекта является закрепление знаний, полученных при изучении общетехнических дисциплин. Важной задачей курсового проектирования является приобретение студентами опыта работы со справочной и учебной литературой. Опыт, приобретенный при выполнении проекта по дисциплине «Детали машин и основы проектирования», поможет студентам при выполнении проектов по специальным дисциплинам, а также в процессе дипломного проектирования.

1.Основные этапы курсового проектирования

1.Получение задания.

2.Выбор литературы.

3.Изучение требований к содержанию и оформлению пояснительной за-

писки.

4.Изучение требований к содержанию и оформлению графической части проекта.

5.Выполнение расчетов и оформление записки.

6.Конструирование редуктора, привода, их узлов и деталей с выполнением сборочных, рабочих чертежей и спецификаций.

Проектирование начинают с ознакомления с заданием на проект. Техническое задание на проектирование механизма или машины проектная

организация получает от предприятия-изготовителя. В техническом задании перечислены основные требования: силовые, габаритные, экономические, эргономические и др., которые должны быть обеспечены при проектировании.

Задание на курсовой проект можно рассматривать как часть реального технического задания. Оно может, например, представлять собой кинематическую схему привода (включая схему редуктора) с исходными данными. Следует выполнить необходимые расчеты, выбрать наилучшие параметры схемы и разработать конструкторскую документацию (чертеж общего вида, чертежи сборочных единиц и деталей, пояснительную записку и др.), предназначенную для изготовления привода.

Исходные данные (рис. 1, а – г): Ft (H) – окружная сила на барабане ленточного или на звездочке цепного конвейера; v (м/с) – скорость движения ленты или цепи; D (мм) – диаметр барабана; zзв – число зубьев и pзв (мм) – шаг тяговой

звездочки; (рис. 1, д – ж): Тв (Н×м) – вращающий момент и nв (мин–1 ) – частота вращения выходного вала редуктора./2/

3

а)

б)

Рис. 1. Кинематические схемы приводов а) и в) – приводы ленточного транспортера, б) и г) – приводы цепного транспортера,

д),е) и ж) – приводы выходного вала редуктора.

4

2. Расчет привода исполнительного механизма

2.1. Расчет и выбор электродвигателя

Расчет и выбор электродвигателя [2, 3].

2.1.1. Мощность, необходимая для работы исполнительного механизма определяется по формуле:

Р = FVц .

Требуемая мощность электродвигателя

Рдв = ηР .

2.1.2.Коэффициент полезного действия привода:

η= ηз.пηк.п.η р.п.ηч.п.ηц.п.ηмηп ,

где η з.п. = 0,97– коэффициент полезного действия цилиндрической передачи;

где ηк.п. = 0,97– коэффициент полезного действия конической передачи;

ηц.п. = 0,92– коэффициент полезного действия зубчатой цепной передачи;

ηр.п. = 0,93– коэффициент полезного действия ременной передачи;

ηм = 0,98 – коэффициент полезного действия муфты;

ηп = 0,99– коэффициент полезного действия пары подшипников;

ηч.п. = 0,65...0,7 – коэффициент полезного действия червячной передачи

при однозаходном червяке;

ηч.п. = 0,75...0,8 – коэффициент полезного действия червячной передачи при двухзаходном червяке;

ηч.п. = 0,85– коэффициент полезного действия червячной передачи при

четырехзаходном червяке; 2.1.3. Частота вращения вала исполнительного механизма и вала барабана

60Vц nδ = πDδ ,

где Dδ – диаметр барабана или делительный диаметр тяговой звездочки. Делительный диаметр тяговой звездочки

р

Dзв. = sin 180 z

5

2.1.5. Выбор электродвигателя.

На рисунке электродвигателя (рис. 2) необходимо указать габаритные, установочные и присоединительные размеры, диаметр вала двигателя.

Электродвигатель марки АИР__________ , мощность, Рдв =___ , кВт; n =_____– частота вращения вала электродвигателя, мин–1 .

Рис. 2. Эскиз электродвигателя

2.2.Разбивка передаточного числа по ступеням

2.2.1.Рекомендуемый диапазон передаточного числа привода

u = u р.п.u з.п.uц.п. = (2...4)(2...5,55)(1,5...4)=6...80,

где uз.п. = 2...5,55 – рекомендуемый диапазон передаточного числа цилиндрической зубчатой передачи;

uк.п. = 2...4 – рекомендуемый диапазон передаточного числа конической зубчатой передачи;

uч.п. = 8...45 – диапазон передаточного числа червячной передачи;

uц.п. = 1,5...4 – рекомендуемый диапазон передаточного числа цепной передачи.

uр.п. = 2...4 – рекомендуемый диапазон передаточного числа ременной пере-

дачи.

2.2.2. Передаточное число привода

2.2.3. Передаточное число зубчатого коническо-цилиндрического редуктора uр = uк.п.uц.п. = (2...4)(4...5.5)=9...22.

6

2.2.4. Частоты вращения валов:

nδ – частота вращения вала двигателя и быстроходного вала редуктора;

На кинематической схеме привода (рис. 3) указать передаточные числа передач и данные задания Ft – окружное усилие; v – скорость; Dб – диаметр барабана; или z – число зубьев звездочки; p – шаг.

Рис. 3. Кинематическая схема привода ленточного конвейера

Выбрать электродвигатель для привода ленточного конвейера (рис. 3) по данным Ft, v, Dб. Термообработка зубчатых колес редуктора – улучшение (твердость зубьев < 350 НВ).

Мощность на валу исполнительного механизма

Р = FV /1000 , кВт.

Общий КПД привода:

ηобщ = ηзп2 ηц.п.ηмηп4 ,

где η з.п. = 0,97 – коэффициент полезного действия зубчатой цилиндрической передачи;

ηц.п. = 0,93 – коэффициент полезного действия цепной передачи;

ηм = 0,98 – коэффициент полезного действия муфты;

ηп = 0,99 – коэффициент полезного действия пары подшипников.

Требуемая мощность электродвигателя

Pэ.тр = P/ηобщ , кВт

Частота вращения вала исполнительного механизма nв = 6×104v/πDб , мин–1 . Требуемую частоту вращения вала электродвигателя вычислим,

7

подставляя в формулу для nэ.тр. средние значения передаточных чисел из рекомендуемого диапазона для цепной и двух зубчатых передач.

nэ.тр = nв uц uб uT , мин–1 ,

где uц – передаточное число цепной передачи;

uT и uб – передаточные числа тихоходной и быстроходной ступеней цилиндрического двухступенчатого редуктора.

Выбираем двигатель по таблицам в приложении 1...3. Параметры двигателя приложение 2, 3.

Уточнение передаточных чисел привода. После выбора n определяют общее передаточное число привода

uобщ = n/nв.

Полученное расчетом общее передаточное число рабивают между редуктором и другими передачами, между отдельными ступенями редуктара.

Таблица 1 Определение передаточного числа ступеней по схеме редуктора

Если в кинематической схеме кроме редуктора (коробки передач) имеется цепная или ременная передача, то предварительно назначенное передаточное число передачи не изменяют, принимая uП = uц или uП = uр, а уточняют передаточное число редуктора (табл. 1)

uред= uобщ/uП

Если в схеме привода отсутствует ременная или цепная передача, то передаточное число редуктора

uред= uобщ.

Передаточные числа uб быстроходной и uT тихоходной ступеней двухступенчатых редукторов определяют по соотношениям табл. 1.

Частоты вращения выходного вала коробки передач представляют геометрическую прогрессию со знаменателем ϕ. Если минимальная частота вращения вала n1, то частоты вращения на других передачах: п2 = n1ϕ; п3= n1ϕ2 = n2ϕ;

n4= n1ϕ3 = n3ϕ и т.д.

Наиболее употребительны значения ϕ = 1,41; 1,34; 1,25; 1,18.

3. Мощности, моменты на валах привода