Червячно-цилиндрический редуктор.

Содержание
Техническое задание 3
Введение 4
1. Кинематический и силовой расчет привода 6
2. Расчет червячной зубчатой передачи 8
3. Расчет зубчатой прямозубой передачи 13
4. Проектировочный расчет валов 20
5. Подбор подшипников 25
6. Определение размеров конструктивных элементов редуктора 26
6.1. Корпус редуктора 26
6.2. Конструкция зубчатого колеса червячной передачи 28
6.3. Конструкция зубчатого колеса косозубой передачи 29
7. Проверочный расчет валов 30
8. Проверочные расчёты долговечности подшипников тихоходного вала 32
9. Подбор и расчёт шпоночных соединений 34
10. Смазка передач и подшипников 40
11. Точность изготовления деталей машин 41
Заключение 43
Список литературы 44

1. Кинематический и силовой расчет привода
Определение потребной мощности

где NP – мощность на рабочем валу;
- КПД зубчатого зацепления с цилиндрическими колесами, = 0.97;
- КПД зубчатого червячного зацепления, = 0.97;
- КПД пары подшипников, =0.99
- КПД муфты, = 0.95;

= 0.993∙0.972 ∙0.952 = 0.823;
= 7040 Вт .
По приложению 8 [1] выбираем ближайшее к Nэд тип двигателя. принимаем двигатель типа 4А132S4У3 мощностью 7,5 кВт с синхронной частотой вращения nэд = 1500 об/мин. Отношение максимального момента к номинальному Тmax / Tmin =2.0.
Номинальная частота вращения nэд = 1500-0,03∙1500=1455 об/мин
Определение общего передаточного числа привода

Разбиваем передаточное отношение по ступеням редуктора.
...

2. Расчет червячной зубчатой передачи
Выбор материала и определение допускаемых напряжений
Червяк
Выбираем сталь 45 ГОСТ 1050-88 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием.
Венец червячного колеса
Так как к редуктору не предъявляются специальные требования, то в целях экономии принимаем бронзу БрА9ЖЗЛ (отливка в песчаную форму).
Предварительно принимаем скорость скольжения в зацеплении м/с. Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение . Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы В этой формуле при длительной работе, когда число циклов нагружения зуба ; :

Проектировочный расчет передачи
Передаточное число червячной передачи Uчп=25,0
Принимаю предварительное значение коэффициента диаметра червяка q: q=10 (см. [3], стр. 45, табл. 8.2).
Значение числа заходов червяка z1 принимаю по рекомендации (см. [3], стр. 44, табл. 8.
...

3. Расчет зубчатой прямозубой передачи
Выбор материала и определение допускаемых напряжений
Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками: для шестерни сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость НВ 230; для колеса – сталь 45, термическая обработка – улучшение, но твердость на 30 единиц ниже – НВ 200
Допускаемые контактные напряжения:

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов;
- коэффициент долговечности;
Для шестерни
;

- базовое число циклов, при котором наступает предел выносливости.

- коэффициент безопасности;
=1,1.
Для колеса
;

- базовое число циклов, при котором наступает предел выносливости.

- коэффициент безопасности;
=1,1.
...

4. Проектировочный расчет валов
Расчет быстроходного вала

Рисунок 2 – Конструкция быстроходного вала
Диаметр входного участка вала:
,[4, с. 38]
где Т1 – момент на быстроходном валу, Н∙м;
Принимая Т1 = 46,2 Н∙м, подставляем в формулу:
мм
По рекомендации [8] округляем до числа кратного 5, следовательно, d1 = 25 мм.
Диаметр буртика:
d2 = d1 + 2∙t, [4, с. 38]
где d1 – диаметр входного участка вала, мм;
t – высота буртика, мм.
Принимая d1 = 25 мм и t = 3,5 мм, подставляем в формулу:
d2 = 25 + 2∙3,5= 32 мм
По рекомендации [8] округляем до числа кратного 5, следовательно, d2 = 35 мм.
Диаметр участка под подшипником:
d3 ≥ d2 [4, с. 38] – ближайшее кратное 5.
где d2 – диаметр буртика, мм.
d3 = 40 мм
Диаметр буртика под подшипник:
d4 = d3 + 2∙r,[4, с. 38]
где d3 – диаметр участка под подшипником, мм;
r – радиус галтели, мм.
Принимая d3 = 40 мм и r = 2 мм, подставляем в формулу:
d4 = 40 + 2∙2 = 44 мм
По рекомендации [8] округляем до числа кратного 5, следовательно, d = 45 мм.
...

6.1. Корпус редуктора
Определяю толщину стенки корпуса и крышки редуктора:

Принимаю - толщину стенки корпуса редуктора – 16 мм;
- толщину стенки крышки редуктора – 16 мм
Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:
мм
Принимаю мм
Толщина нижнего пояса (фланца) корпуса:
мм
Принимаю мм
Толщина нижнего пояса корпуса:

Принимаю мм
Крышки прижимные соответствуют по размерам диаметрам подшипников.
Определяю диаметр фундаментных болтов.
мм
Принимаю мм
Диаметр болтов у подшипников:

Принимаю мм
Диаметр болтов соединяющих корпус редуктора с крышкой:

Принимаю мм.

Определяю диаметр болтов, крепящих крышку подшипника.
мм
Определяю диаметр болтов, крепящих крышку смотровую.
мм
Принимаем мм.
Определяю диаметр цилиндрических штифтов.
мм
Длина цилиндрических штифтов:
мм
Расстояние между болтами :
мм
Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса:
мм
Принимаем мм.

6.2.
...

8. Проверочные расчёты долговечности подшипников тихоходного вала

Подшипник пригоден, если расчетный ресурс больше или равен требуемому условием ресурсу:
Lh ≥ [Lh],[4, с. 71]
где Lh - расчетный ресурс;
[Lh] - требуемый по техническим условиям ресурс, в часах.
Если значение [Lh] не определено в задании, то следует предварительно задаться рекомендуемой для данного типа изделий и условий работы требуемой долговечностью, принимая [Lh] =4672 час.
Lh =а1∙а23∙(Сr/Р)m∙(106/(60∙n)),[4, с. 71]
где а1 – коэффициент надежности;
а23 – коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность
особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации;
Сr – базовая динамическая грузоподъемность проверяемого подшипника, Н;
m – показатель степени кривой выносливости подшипника;
n – частота вращения внутреннего кольца, об/мин;
Р – эквивалентная динамическая нагрузка, Н.
Р = V∙Rr∙Kб∙Kт, [4, с.
...

9. Подбор и расчёт шпоночных соединений

Рисунок 7 – Конструктивные размеры шпонки призматической
Принимая материал шпонки сталь 45 с пределом текучести σт = 350 МПа, а допускаемый коэффициент запаса прочности [S] = 2,5 (нагрузка постоянная реверсивная), определим допускаемое напряжение:
[σсм] = σт /[S],[9, с. 310]
где σт - предел текучести, МПа;
[S] – допускаемый коэффициент запаса прочности.
Место установки
Диаметр участка вала
d
Сечение шпонки
Глубина паза
Длина шпонки l

b
h
Вала t1
Ступицы t2

Шпоночный паз быстроходного вала под полумуфту
25 мм
8
7
4.0
3.3
15
Шпоночный паз под колесо промежуточного вала
75 мм
22
14
9.0
5.4
70
Шпоночный паз под колесо тихоходного вала
100 мм
28
16
10,0
6,4
90
Шпоночный паз тихоходного вала под звездочку
85 мм
25
14
9,0
5,4
85

Расчёт шпонки 8×7×15 ГОСТ 23360-78
Принимаем  σт = 350 МПа и [S] = 2,5, находим формулу:
[σсм] = 350 /2,5 = 140 МПа
Проверяем соединение на смятие:
σсм = 2∙Т1/(d∙(h - t1)∙l,[9, с.
...

10. Смазка передач и подшипников
Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Этот способ применяют для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до 12,5 м/с.
Выбор сорта масла: Па; м/с. Выбираем сорт масла И-Г-С-100.
Количество масла для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяется из расчета 0,4…0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности:
Уровень масла: в конических редукторах должны быть полностью погружены в масляную ванну зубья конического колеса или шестерни.
Слив масла: масло, налитое в корпус редуктора периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.
...

11. Точность изготовления деталей машин
Единая система допусков и посадок – ЕСДП регламентирована стандартами СЭВ и в основном соответствует требованиям Международной организации по стандартизации – ИСО.
Посадки основных деталей передач.
- зубчатые колеса на валы при тяжелых ударных нагрузках.
- зубчатые колеса и зубчатые муфты на валы.
- зубчатые колеса при частом демонтаже; шестерни на валах электродвигателей; муфты; мазеудерживающие кольца.
- стаканы под подшипники качения в корпус; распорные втулки.
- муфты при тяжелых ударных нагрузках.
- распорные кольца; сальники.
Отклонение вала k6 – внутренние кольца подшипников на валы.
Отклонение отверстия H7 – наружные кольца подшипников качения в корпусе.
Для подшипников качения указаны отклонения валов и отверстий, а не обозначение полей допусков соединений, потому что подшипники являются готовыми изделиями, идущими на сборку без дополнительной обработки.
...

Заключение
При выполнении курсового проекта по “Деталям машин” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение. В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.
Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта. Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям. По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений. По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений. Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого.
...

Список литературы
1. Анурьев В. И. – Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. / В. И. Анурьев. – М.: Машиностоение, 2001.
2. Курмаз Л. В. Детали машин. Проектирование: справочное методическое пособие/Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. – М.: Высш. шк., 2004.
3. Детали машин. Атлас конструкций: учеб. пособие для машиностроительных вузов/В. Н. Беляев- М.: Машиностроение, 1979.
4. Дунаев П.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. – М.: Высш. шк., 1984.
5. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов деталей машин/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. – М.: Высш. шк., 1985.
6. Иванов М.Н. Детали машин./ М.Н. Иванов– М.: Высш. шк., 1985.
7. Курсовое проектирование деталей машин/В.Н. Кудрявцев –Л.: Машиностроение, 1984.
8. Курсовое проектирование деталей машин/С.А. Чернавский - М.: Машиностоение, 1988.
9. Ладо Л.Н. Расчет зубчатых передач: метод. указания/А.Н. Ладо.- Дзержинск, 2001.
10. Ладо Л.Н. Последовательность выполнения и отдельные практические рекомендации к курсовому проекту: метод. указания/ А.Н. Ладо.- Н.Новгород: НГТУ, 1992.
11. Ладо Л.Н. Расчет червячных передач: метод. указания/А.Н.Ладо.- Н.Новгород: НГТУ, 1979.
12. Ладо Л.Н. Конструирование основных деталей и узлов редуктора: метод. указания/А.Н. Ладо.- Дзержинск, 1985.
13. Проектирование открытых цепных передач/А.А.Петрик- Краснодар, 2002.
14. Подшипники качения: справочник-каталог/ Под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. - М.: Машиностоение, 1984.
15. Проектирование механических передач/ С.А. Чернавский - М.: Машиностоение, 1984.
16. Прямозубые конические передачи: справочник/ Под ред. А.А. Часовникова.- М.: Машиностоение, 1982.
17. Расчет и конструирование валов редукторов: метод. указания/С.А. каштанов- Н.Новгород, 2001.
18. Решетов Д.Н. Детали машин/ Д.Н. Решетов.- М.: Машиностоение, 1989.
19. Стандарт предприятия. Проекты (работы) дипломные и курсовые. Общие требования к оформлению пояснительных записок и чертежей: СТП-1-У-НГТУ-2004.
20. Проектировочный расчет зубчатых и червячных передач: метод. указания/А.А. Ульянов. – Н.Новгород, 1991.
21. Чекмарев А.А. Справочник по машиностроительному черчению/ А.А. Чекмарев, В.К. Осипов.- М.: Машиностоение, 2001.
22. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин/ А.Е. Шейнблит.-Калининград: Янтар. сказ., 2003.
23. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения/ А.И. Якушев.- М.: Машиностоение, 1987.