Проектирование мотор-редуктора

1.1. Краткое описание конструкции мотор-редуктора
Метор-редуктор – это техническое устройство, позволяющее изменить скорость вращения и крутящий момент на валу. Скорость вращения при этом уменьшается, а крутящий момент увеличивается (обратно действующее устройство называется мультипликатором).

Содержание
Техническое задание 3
1. Введение 4
1.1. Краткое описание конструкци мотор-редуктора 4
1.2. Срок службы привода 5
2. Кинематический расчет 6
2.1. Определение КПД мотор-редуктора 6
2.2. Определение требуемой мощности электродвигателя 6
2.3. Выбор электродвигателя 6
2.4. Определение передаточного числа редуктора 6
2.5. Определение частоты вращения, крутящего момента и мощности на валах редуктора 7
2.6. Таблица с результатами расчета 7
3. Расчет закрытой передачи 8
3.1. Выбор материала и термообработки 8
3.2. Определение допускаемых напряжений при расчете на контактную и изгибную прочность 8
3.3. Проектировочный расчет передачи 9
3.4. Определение сил в зацеплении 11
3.5. Проверочный расчет на контактную и изгибную прочноcть 11
4. Предварительный расчет валов 13
5. Подбор подшипников 16
6. Подбор подшипников 17
7. Конструкция зубчатого колеса 18
7.1. Расчет размеров колеса 18
7.2. Выбор посадок, предельных отклонений 19
8. Подбор и расчёт шпоночных соединений 21
9. Уточненный расчет тихоходного вала 26
10. Проверочные расчёты долговечности подшипников тихоходного вала 28
11. Определение размеров конструктивных элементов редуктора 29
12. Смазка передач и подшипников 31
13. Сборка редуктора 32
Заключение 33
Список литературы 34

1.1. Краткое описание конструкци мотор-редуктора
Метор-редуктор – это техническое устройство, позволяющее изменить скорость вращения и крутящий момент на валу. Скорость вращения при этом уменьшается, а крутящий момент увеличивается (обратно действующее устройство называется мультипликатором).
Поскольку скорость вращения большинства современных асинхронных электрических двигателей достаточно велика, для практического использования их с целью поднятия грузов или перемещения подвижных деталей механизмов требуется редуктор. Трудно назвать какую-либо отрасль техники и промышленности, в которой не применялись бы редукторы.
Практически наиболее распространенный цилиндрический редуктор – это цилиндрическая зубчатая передача, передающая вращение от меньшей шестерни к большей. Для того, чтобы значительно уменьшить скорость вращения, используются не только одноступенчатые, но и двух- и трехступенчатые зубчатые передачи.
...

4. Предварительный расчет валов

Рисунок 3 – Конструкция быстроходного вала
Диаметр входного участка вала:
,[4, с. 38]
где Т1 – момент на быстроходном валу, Н∙м;
Принимая Т1 = 164 Н∙м, подставляем в формулу:
мм
По рекомендации [8] округляем до числа кратного 5, следовательно, d1 = 35 мм.
Диаметр буртика:
d2 = d1 + 2∙t,[4, с. 38]
где d1 – диаметр входного участка вала, мм;
t – высота буртика, мм.
Принимая d1 = 35 мм и t = 3,5 мм, подставляем в формулу:
d2 = 35 + 2∙3,5= 42 мм
По рекомендации [8] округляем до числа кратного 5, следовательно, d2 = 45 мм.
Диаметр участка под подшипником:
d3 ≥ d2 [4, с. 38] – ближайшее кратное 5.
где d2 – диаметр буртика, мм.
d3 = 50 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 = 50 мм и r = 2 мм, подставляем в формулу:
d4 = 50 + 2∙2 = 54 мм
По рекомендации [8] округляем до числа кратного 5, следовательно, d = 55 мм.
...

5. Подбор подшипников

Рисунок 5 – Эскиз шарикового радиального однорядного подшипника
Согласно таблице 3.2 [4, с. 42] выбираем подшипники:
Подшипник 210 ГОСТ 8338-75 для быстроходного вала и подшипник 312 ГОСТ 8338-75 для тихоходного вала.
Таблица 1 - Характеристики подшипников
Вал
dп,
мм
Условное обозначение
d,
мм
D,
мм
B,
мм
r,
мм
Cr,
кН
Cor, кН
1
50
210
50
90
20
2.0
35.1
19.8
2
60
312
60
130
31
3,5
81,9
48

6. Подбор подшипников
Для соединения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора беру соединительную упругую втулочно-пальцевую муфту при передаче валом крутящего момента Т1=164 Н·м (см. [8], стр. 463, табл. 15.
...

7.1. Расчет размеров колеса
Длина посадочного отверстия колеса(длина ступицы):
lст ≥ b2;
lст = (1…1,2)∙d4,[4, с. 53]
где d4 - диаметр участка под колесом, мм.
Принимая d4 = 65 мм, подставляем в формулу:
lст = (1…1,2)∙65 = (65…78)
условие выполняется.
Диаметр ступицы:
dст = 1,55∙d4,[4, с. 53]
где d4 - диаметр участка под колесом, мм.
Принимая d4 = 50 мм, подставляем в формулу:
dст = 1,55∙65 = 101 мм
Толщина обода:
S = 2,5∙m,[4, с. 53]
где m – модуль зацепления, мм.
Принимаем m = 3,0 мм, подставляем в формулу:
S = 3,0∙2,5 = 7.5 мм
Толщина диска:
с = 0,33∙b2,[4, с. 53]
где b2 – ширина венца колеса, мм.
Принимаем b2 = 58 мм, подставляем в формулу:
с = 0,33∙58 = 20 мм
Фаска на торцах зубчатого венца:
f = (0,5…0,6) ∙m,[4, с. 54]
m – модуль зацепления, мм.
Принимаем m = 3,0 мм, подставляем в формулу:
f = (0,5…0,6)∙3,0 = 1,5…2.0 мм

7.2.
...

7.2. Выбор посадок, предельных отклонений

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 вкорпусе.
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.
...

8. Подбор и расчёт шпоночных соединений

Рисунок 8 – 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 t1

Шпоночный паз быстроходного вала
35 мм
10
8
5.0
3.3
35
Шпоночный паз под колесо тихоходного вала
65 мм
20
12
7,5
4,9
40
Шпоночный паз тихоходного вала под рабочий орган
45 мм
14
9
5.5
3.8
35
Расчёт шпонки 10×8×35 ГОСТ 23360-78
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.
...

10. 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.
Р = V∙Rr∙Kб∙Kт,[4, с. 71]
где V – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца подшипника;
Rr – радиальная нагрузка (реакция), действующая на подшипник;
Kб – коэффициент безопасности, зависит от вида нагружения и области применения подшипника;
Kт – температурный коэффициент, принимается в зависимости от рабочей температуры подшипника.
Принимаем Rr = 3942 по рекомендации [4, с. 71], Kб = 1,5 согласно таблице 4.1 [4, с. 72] и Kт = 1,1 согласно рекомендациям [4, с. 72], V = 1 рекомендации [4, с. 71], подставляем в формулу (89):
Р = 1∙3942∙1,5∙1,1 = 6505 Н
Дальше принимаем а1 = 1 [4, с. 71], а23 = 0,7 [4, с. 71], Сr = 48000,Р = 6505 Н, m = 3 [4, с.
...

11. Определение размеров конструктивных элементов редуктора

Определяю толщину стенки корпуса и крышки редуктора:
[8,c.241]
Принимаю - толщину стенки корпуса редуктора – 8 мм;
- толщину стенки крышки редуктора – 8 мм
Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:
мм, [8,c.241]
Принимаю мм
Толщина нижнего пояса (фланца) корпуса:
мм, [8,c.241]
Принимаю мм
Толщина нижнего пояса корпуса:
, [8,c.241]
Принимаю мм
Крышки прижимные соответствуют по размерам диаметрам подшипников.
Определяю диаметр фундаментных болтов.
мм, [8,c.241]
Принимаю мм
Диаметр болтов у подшипников:
, [8,c.241]
Принимаю мм
Диаметр болтов соединяющих корпус редуктора с крышкой:
, [8,c.241]
Принимаю мм.

Определяю диаметр болтов, крепящих крышку подшипника.
мм, [8,c.241]
Определяю диаметр болтов, крепящих крышку смотровую.
мм, [8,c.241]
Принимаем мм.
Определяю диаметр цилиндрических штифтов.
мм, [8,c.241]
Длина цилиндрических штифтов:
мм, [8,c.241]
Расстояние между болтами :
мм, [8,c.
...

12. 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.
...

13. Сборка редуктора
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.
Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:
• устанавливают первый вал и подшипники;
• на второй вал насаживают роликоподшипники, предварительно нагретые до температуры 80-100 0С, закладывают шпонку.
Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.
Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки руками.
...

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, 2005.
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.