Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

Кафедра ОКМ

Проектирование главного редуктора вертолета

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

Вариант 1-6

Выполнил: студент гр.9231

Анисимов И.А.

Проверил: преподаватель

Балякин

Самара, 2014 г.

Задание

Рис. 1

Исходные данные:

F_t=35kH;

F_h=1.6kH;

n_вых=180мин_-1;

Р_вых=150кВт;

n_вх=2100мин_-1;

t_h=1500ч;

l=550мм

Режим работы 5.

Реферат

Курсовой проект

Пояснительная записка :

стр.; рис .

Графическая документация:

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА, КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, КОНТАКТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, НАПРЯЖЕНИЕ ИЗГИБА, КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО, МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ,СМАЗКА,ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Целью данной курсовой работы является проектирование главного редуктора вертолета по заданным характеристикам. В процессе работы будут рассчитаны геометрические параметры зубчатых передач редуктора исходя из условий соблюдения прочности. Затем начерчен сборочный чертеж редуктора. Рассчитаны прочность валов, долговечность подшипников и других важных элементов конструкции.

Содержание

Условные обозначения...................................................................... Ошибка! Закладка не определена.

Введение................................................................................................................................................................... 6

1.Кинематический и энергетический расчет редуктора............................................................................ 7

1.1Определение общего передаточного отношения............................................................................... 7

1.2. Определение чисел оборотов валов..................................................................................................... 7

1.3. Ориентировочные значения КПД передачи....................................................................................... 7

1.4.Определение мощностей на валах......................................................................................................... 7

1.5.Определение моментов на валах редуктора....................................................................................... 8

2.Проектирование быстроходной цилиндрической передачи................................................................. 9

2.1. Выбор материала зубчатых колес....................................................................................................... 9

2.2. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений............................................... 9

2.3. Определение основных габаритов передачи.................................................................................. 10

2.4. Определение модуля и чисел зубьев................................................................................................. 11

2.5. Определение геометрических размеров передачи......................................................................... 12

2.6. Проверочный расчет на контактную прочность............................................................................ 13

2.7. Проверочный расчет на изгибную прочность................................................................................ 13

3.Проектирование планетарной передачи................................................................................................... 14

3.1. Выбор материала зубчатых колес..................................................................................................... 14

3.2.Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений.............................................. 14

3.3 Определение основных габаритов передачи................................................................................... 17

3.4. Определение модуля и чисел зубьев................................................................................................. 17

3.5. Определение геометрических размеров передачи......................................................................... 18

3.6. Проверочный расчет на контактную прочность............................................................................ 19

3.7 Проверочный расчет на изгибную прочность................................................................................. 20

3.8. Определение ширины неподвижного колеса.................................................................................. 21

4.Оценка размеров диаметров валов............................................................................................................ 21

5. Подбор подшипников..................................................................................................................................... 22

Заключение................................................................................................................................................................

Список использованных источников..................................................................................................................

Приложения

Введение

В курсовом проекте рассматривается проектирование главного редуктора вертолета. Для этого произведены кинематический и энергетический расчеты редуктора, определены допускаемые контактные и изгибные напряжения , определены основные габариты передач , определены модуль и число зубьев передач , определены геометрические параметры , произведен расчет на прочность по контактным напряжениям в передачах и расчет по напряжениям изгиба. По рассчитанным данным выполнен сборочный чертеж главного редуктора вертолета. Выполнен расчет валов на прочность по усталостным напряжениям, расчет шлицевых соединений.

Кинематический и энергетический расчет редуктора

Проектирование быстроходной цилиндрической передачи

2.1. Выбор материала зубчатых колес

Для шестерни выбираем марку стали 12Х2Н4А , вид термообработки цементация

HRC = 60 ; HRC_C =35

Т . к шестерня из такой марки стали относится ко второй группе (HB>350 ) , то твердость рабочей поверхности зубьев колеса принимаем HRC=60 т. е. такое же , как у шестерни. Выбираем для колеса сталь 12Х2Н4А.

Расчет колеса

Из предыдущих расчетов :

T₂ = 1,3×10⁶ Н×мм ; n ₂= 1050 об/мин ; t _h = 1000 ч ;

C =1 ; BT =4 ; HRC = 58-63 ,я принимаю HRC = 60 ;

HB = 600 ; IR = 0 ; марка стали 12Х2Н4А ;

вид термообработки цементация

Теперь по схеме алгоритма определения допускаемых контактных напряжений мы рассчитываем их

s _{H lim b} =23×HRC = 1380 М Па

N_НО = 12×10⁷ т. к HRC>56

К _НЕ =1 т. к. IR=0

N _НЕ =60×n×c×t _h×К _не = 60×1050×1 ×1000 ×1 = 6,3×10⁷

т. к. N _НЕ < N _НО ,то

S _H =1,2

Итак:

s _{H lim b} = 1380 М Па ; N_НО = 12×10⁷ ; N _НЕ = 6.3×10⁷ ; К _HL=1

S _H =1,2 ; [s _H ]=1270 МПа

Из предыдущих расчетов

T₂ = 1,3×10⁶ Н×мм ; n ₂= 1050 об/мин ; t _h = 1000 ч ;

C =1 ; BT =4 ; HRC = 58-63 ,я принимаю HRC = 60 ;

HB = 600 ; IR = 0 ; марка стали 12Х2Н4А ;

вид термообработки цементация

Теперь по схеме алгоритма расчета допускаемого напряжения изгиба:

s _{F lim b} =800 М Па ;

m _F = 9 т. к HB>350

К _FЕ =1 т. к. IR=0

N _FЕ =60×n×c×t _h×К _FЕ = 60×1050 ×1 ×1000 ×1 =6,3×10⁷

т. к. N_FЕ > 4× 10⁶ ,то

К _FL=1

К _FC=1

S _F =1,7

Итак:

s _{F lim b} = 800 М Па; N_FЕ = 6,3×10⁷; К _FC=1; К _FL=1

S _F =1,7; [s _F]=470,5М Па; К _FЕ =1 ; m _F = 9

Подбор подшипников

Входной вал вращается с большим числом оборотов(n₁=

=2100 об/мин).Зубчатые колеса прямозубые, поэтому на вал действует только радиальная сила . Поэтому поставим на входной вал два шарикоподшипника средней серии №310 d₁=50мм , D₁= 110мм, b=27мм.

Число оборотов на входном валу почти в два раза меньше(n₂=1050 об/мин). Зубчатые колеса прямозубые ; на вал действует только радиальная сила . Поставим на промежуточный вал два шарикоподшипника легкой серии №211 d₂=55мм , D₁=100мм,=21мм.

Ось сателлита обеспечивает свободное вращение сателлитов с невысоким числом оборотов (n_g^h=437,5 об/мин),т. к. сателлиты имеют прямые зубья ,то на подшипники действует только радиальная сила . Поэтому поставим на каждый сателлит по два шарикоподшипники легкой серии №207 d=35мм , D= 72мм,b =17мм.

Выходной вал вращается с небольшим числом оборотов(n₃=175 об/мин). Из-за подъёмной силы несущего винта вертолёта на выходной вал действует как радиальная , так и осевая силы . Поэтому поставим на выходной вал в распор два радиально-упорных подшипника серии №36218 d=90мм , D= 150мм ,

b =28мм.

Тогда диаметры валов:

d₁=50мм,

d₂=55мм,

d₃=90мм,

d₊=35мм.

Расчет входного вала

(Расчетные схемы и эпюры представлены на рис.3)

Подшипник N211

Составим расчетную схему:

.

По уравнению моментов для верти­кальной плоскости находим:

Аналогично для горизонтальной плоскости:

Рассчитаем подшипники на долговечность:

Подшипник 46310.

, , .

;

Значит: .

Долговечность подшипника обеспечена.

Расчет вала на сопротивление усталости рассмотрен приложении. Расчет вала произведен на ЭВМ с использованием исходных данных по валу, подшипнику и опасным сечениям.

Расчет промежуточного вала

(Расчетные схемы и эпюры представлены на рис.4)

Составляем расчетную схему из которой найдем реакции в опорах

.

По уравнению моментов для верти­кальной плоскости находим:

Аналогично для горизонтальной плоскости:

Рассчитаем подшипники на долговечность:

Подшипник 211.

, , .

;

Значит: .

Долговечность подшипника обеспечена.

Расчет вала на сопротивление усталости рассмотрен приложении. Расчет вала произведен на ЭВМ с использованием исходных данных по валу, подшипнику и опасным сечениям. По результатам расчета (приложение 2,3): прочность вала по усталостным напряжениям обеспечена.

Расчет выходного вала

(Расчетные схемы и эпюры представлены на рис.5)

Составляем расчетную схему из которой найдем реакции в опорах

По уравнению моментов находим:

R_A=-4.56kH; R_B=6.06kH

Рассчитаем подшипники на долговечность:

Подшипник N36218

, , .

Значит: .

Долговечность подшипника обеспечена.

Расчет вала на сопротивление усталости рассмотрен приложении. Расчет вала произведен на ЭВМ с использованием исходных данных по валу, подшипнику и опасным сечениям. По результатам расчета (приложение 5): прочность вала по усталостным напряжениям обеспечена.

Расчет сателлита

Для каждого из сателлитов используем подшипники N207

По справочнику находим:

, , .

;

Значит: .

Долговечность подшипника обеспечена.

Расчет вала на сопротивление усталости рассмотрен приложении. Расчет вала произведен на ЭВМ с использованием исходных данных по валу, подшипнику и опасным сечениям. По результатам расчета (приложение4): прочность вала по усталостным напряжениям обеспечена.

Расчет шлицевых соединений

· Произведем расчет шлицев входного вала.

При расчете на смятие должно выполняться условие:

;

Асм=(0,9…1,0)ml

коэффициент неравномерности распределения нагрузки

Dxzxm=50x18x2,5; l=27мм

=50…70 МПа

,

т.е. необходимое условие прочности выполняется

· Произведем расчет шлицев выходного вала.

Dxzxm=78x18x4; l=60мм

,

т.е. необходимое условие прочности выполняется

· Произведем расчет шлицевого соединения ступицы зубчатого колеса с валом.

Dxzxm=58x29x2; l=40мм

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

· Произведем расчет шлицевого соединения промежуточного вала.

Dxzxm=32x18x2; l=28мм

, т.е. необходимое условие прочности выполняется

· Произведем расчет шлицевого соединения планетарной передачи.

Dxzxm=40x18x3; l=35мм , т.е. необходимое условие прочности выполняется

Определим допускаемое напряжение изнашивания для планетарной передачи:

Определим допускаемое напряжение изнашивания для планетарной передачи:

Примем [s_изн]₀ = 105 МПа.

Ds₁= 0

Ds₂= (0,25+0,4e)[s_изн]₀ = (0,25+0,4×0,28)105 = 38,0 МПа

N_E = 60 n t_h K_E = 60×1100×1000×1= 6,6×10⁷

[s_изн] = ( [s_изн]₀ - Ds₁ - Ds₂ ) K_CE = ( 105 - 0 – 38,0 ) 1,148 = 77 МПа

s < [s_изн], т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Система смазки

Для уменьшения потерь мощности на трения и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты детали должны иметь смазку.

В спроектированном редукторе система циркуляции масла замкнутая. В рамках курсового проекта представлен подвод масла через форсунки установленные в корпусе, три из них подают масло на тела качения РУП выходного вала. Три оставшихся подают масло на тела качения подшипников сателлитов и зубчатое зацепление планетарной передачи. Затем масло под действием силы тяжести попадает на подшипники входного и промежуточного валов, после чего через них и отверстие в корпусе попадает на зубчатое зацепление быстроходной передачи. В систему суфлирования вспененное масло отсасывается через отверстия в крышках подшипников и корпусе.

Заключение

В курсовом проекте произведен кинематический и энергетический расчеты редуктора, определены допускаемые контактные и изгибные напряжения , определены основные габариты передач , определены модуль и число зубьев передач , определены геометрические параметры , произведен расчет на прочность по контактным напряжениям в передачах и расчет по напряжениям изгиба. По результатам этих расчетов спроектирован и начерчен редуктор. Произведен расчет валов на прочность по усталостным напряжениям. Произведен расчет шлицевых соединений. Спроектирована система смазки редуктора.

Кафедра ОКМ

Проектирование главного редуктора вертолета

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

Вариант 1-6

Выполнил: студент гр.9231

Анисимов И.А.

Проверил: преподаватель

Балякин

Самара, 2014 г.

Задание

Рис. 1

Исходные данные:

F_t=35kH;

F_h=1.6kH;

n_вых=180мин_-1;

Р_вых=150кВт;

n_вх=2100мин_-1;

t_h=1500ч;

l=550мм

Режим работы 5.

Реферат

Курсовой проект

Пояснительная записка :

стр.; рис .

Графическая документация:

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА, КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, КОНТАКТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, НАПРЯЖЕНИЕ ИЗГИБА, КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО, МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ,СМАЗКА,ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Целью данной курсовой работы является проектирование главного редуктора вертолета по заданным характеристикам. В процессе работы будут рассчитаны геометрические параметры зубчатых передач редуктора исходя из условий соблюдения прочности. Затем начерчен сборочный чертеж редуктора. Рассчитаны прочность валов, долговечность подшипников и других важных элементов конструкции.

Содержание

Условные обозначения...................................................................... Ошибка! Закладка не определена.

Введение................................................................................................................................................................... 6

1.Кинематический и энергетический расчет редуктора............................................................................ 7

1.1Определение общего передаточного отношения............................................................................... 7

1.2. Определение чисел оборотов валов..................................................................................................... 7

1.3. Ориентировочные значения КПД передачи....................................................................................... 7

1.4.Определение мощностей на валах......................................................................................................... 7

1.5.Определение моментов на валах редуктора....................................................................................... 8

2.Проектирование быстроходной цилиндрической передачи................................................................. 9

2.1. Выбор материала зубчатых колес....................................................................................................... 9

2.2. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений............................................... 9

2.3. Определение основных габаритов передачи.................................................................................. 10

2.4. Определение модуля и чисел зубьев................................................................................................. 11

2.5. Определение геометрических размеров передачи......................................................................... 12

2.6. Проверочный расчет на контактную прочность............................................................................ 13

2.7. Проверочный расчет на изгибную прочность................................................................................ 13

3.Проектирование планетарной передачи................................................................................................... 14

3.1. Выбор материала зубчатых колес..................................................................................................... 14

3.2.Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений.............................................. 14

3.3 Определение основных габаритов передачи................................................................................... 17

3.4. Определение модуля и чисел зубьев................................................................................................. 17

3.5. Определение геометрических размеров передачи......................................................................... 18

3.6. Проверочный расчет на контактную прочность............................................................................ 19

3.7 Проверочный расчет на изгибную прочность................................................................................. 20

3.8. Определение ширины неподвижного колеса.................................................................................. 21

4.Оценка размеров диаметров валов............................................................................................................ 21

5. Подбор подшипников..................................................................................................................................... 22

Заключение................................................................................................................................................................

Список использованных источников..................................................................................................................

Приложения

Введение

В курсовом проекте рассматривается проектирование главного редуктора вертолета. Для этого произведены кинематический и энергетический расчеты редуктора, определены допускаемые контактные и изгибные напряжения , определены основные габариты передач , определены модуль и число зубьев передач , определены геометрические параметры , произведен расчет на прочность по контактным напряжениям в передачах и расчет по напряжениям изгиба. По рассчитанным данным выполнен сборочный чертеж главного редуктора вертолета. Выполнен расчет валов на прочность по усталостным напряжениям, расчет шлицевых соединений.