Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора

Содержание.

 
  Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Введение…………………………………………………………………………..4

Кинематический анализ кривошипно – ползунного механизма.

1.1. Определение геометрических параметров кинематической схемы..............................................................................................................................5

1.2. Определение масштабных коэффициентов...................................................6

1.3. Построение плана скоростей…………………………………...…………....7

1.4. Построение плана ускорений……..................................................................8

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора.

2.1. Энергокинематический расчет привода…………………………………...9

2.2. Расчет червячной передачи………………..……………………………….16

2.3. Предварительный расчет валов…..………………………………………..22

2.4. Расчет червячных пар……..………………………………………………..24

2.5. Расчет размеров корпуса и крышки редуктора…………………………...27

2.6. Компановка редуктора……………………………………………………..28

Заключение...…………………………………………………………………….31

Список использованных источников..………………………………………..32

Приложения: 1) результаты кинематического анализа

2) редуктор червячный

1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Схема кривошипно-ползунного механизма

1 – кривошип

2 – шатун

3 – ползун

S2 – центра тяжести шатуна

ω1 - угловая скорость вращения кривошипа

ω2 - угловая скорость шатуна

ε2 – угловое ускорение шатуна

Во всех случаях угловая скорость вращения кривошипа ω1 = 8 м/с.

Центр тяжести S2 шатуна находится в средине его длины.

Направление вращения звена ОА против часовой стрелки.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 1.1 Для вычерчивания схемы механизма ее масштаб равен:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = L / l = 1,4/190 = 0,007 Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

где L - максимальный габаритный размер кривошипно-ползунного механизма:

L=2L1 + L2 = 0,4*2 +0,6 = 1,4 м,

L1 – длина кривошипа, м; L2 – длина шатуна, м. Эти размеры приведены в задании.

l, мм - горизонтальный габаритный размер схемы на листе чертежа, выбирается произвольно.

1.2 Длины звеньев механизма на чертеже:

- длина кривошипа: l1 = L1 / Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,6/0,007 = 85,71 мм;

- длина шатуна: l2 = L2 / Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,2/0,007 = 28,57 мм.

1.3 Линейная скорость точки А (шарнира кривошип – шатун):

VA = ω1 · L1 =8*56 = 44,8 м/с,

где ω1 – угловая скорость вращения кривошипа ω1 = 8 м/с.

1.4 Произвольно определим местоположение полюса PV плана скоростей механизма на чертеже и примем решение о длине вектора (PVa), мм, абсолютной скорости точки А на этом плане.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 1.5 Масштаб плана скоростей:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

где (PVa), мм, абсолютная скорость точки А.

1.6 Построим план скоростей в следующей последовательности:

- начертим вектор (PVa), мм, перпендикулярно звену ОА механизма. Направление этого вектора соответствует направлению вращения звена ОА;

- из полюса PV проведем линию параллельно траектории движения точки В;

из точки а на плане скоростей проведем линию перпендикулярно звену АВ механизма. На пересечении этих линий получим точку б.

- проставить направление вектора аб относительной скорости точки Б.

Он должен быть направлен из точки а в точку в;

- в средине вектора ав нанести точку S2 центра тяжести звена АВ и провести линию вектора (PV S2) абсолютной скорости этой точки.

1.7 Измерим длины векторов скоростей:

PVв – вектора абсолютной скорости точки В, мм;

ав - вектора скорости точки В относительно точки А, мм.

1.8 Абсолютная скорость точки В:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 81*4,48 = 362,88 м/с;

-скорость точки В относительно точки А:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 66*4,48 = 235,68 м/с;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru -абсолютная скорость точки S2 - центра тяжести кривошипа:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 39*4,48 = 174,72 м/с.

1.9 Угловая скорость шатуна:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 365,2/28,57 = 12,78 с-1.

1.10 Определим направление угловой скорости шатуна w2 следующим образом. Вектор скорости VВА условно перенесем в точку В схемы механизма. Куда он будет вращать шатун относительно точки А, в ту сторону и направлена угловая скорость w2 шатуна. Поставим направление этой скорости на схеме механизма.

1.11 Ускорение точки А по формуле:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 8*8*85,71 = 5485,44 мм/ с2

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - нормальная составляющая ускорения (нормальное ускорение) точки А.

1.12 Ускорение точки В относительно точки А:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 24,01*85,71 = 2057,89мм/ с2

1.13 Определим масштаб плана ускорений. Для этого вначале выберем на чертеже место полюса плана ускорений Pa, параллельно отрезку ОА схемы механизма изобразим вектор (Paа) нормального ускорения точки А произвольной длины.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 1.14 Масштаб плана ускорений:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 5485,44/120 = 45,712

1.15 Длина вектора anBA нормального ускорения точки В относительно точки А:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 2057,89/45,71 = 45 мм.

1.16 Из конца вектора Paа (точки Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ) проводим вектор ускорения anBA длиной Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , который должен быть параллелен отрезку АВ и направлен от точки В к А механизма.

1.17 Перпендикулярно вектору Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru через точку n2 проводим прямую.

1.18 Параллельно линии движения ползуна 3 проводим прямую через полюс Ра до пересечения с прямой, проведённой через точку n2. Полученная точка их пересечения b' определяет дины векторов ускорений aBA и aB.

1.19 Для нахождения величины ускорения точки S2, принадлежащей шатуну, необходимо на векторе относительного ускорения aBA найти соответствующую точку S2', делящую отрезок a'b' пополам, и провести вектор Ра S2'.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА

2.1 Энергокинематический расчет привода

Определение скорости вращения входного вала исполнительного механизма

Скорость вращения вала исполнительного механизма Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru в задании на курсовой проект отсутствует, поэтому его значение находим, используя другие параметры.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , об/мин,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 30*1000*0,6/(3,14*350)=38,216, об/мин,

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - скорость поступательного перемещения рабочего органа, м/с;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , мм - характерный диаметр приводного элемента в конструкции исполнительного механизма, преобразующего вращательное движение в поступательное.

Выбор электродвигателя и определение передаточных чисел привода

Для выбора электродвигателя необходимо определить его необходимые параметры: скорость вращения и мощность.

Определение требуемой скорости вращения вала электродвигателя

Для начала определим средние значения передаточных чисел редуктора и открытых передач.

Цепная открытая передача :

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Для червячного редуктора среднее значение передаточного числа определяем трижды в соответствие с числами заходов червяка ( Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru):

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Для червячного редуктора:

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru :Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru дляРасчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

.

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru -среднее значение передаточного числа редуктора;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru -средние значения передаточных чисел открытых передач, если они входят в конструкцию привода.

В соответствии с параметром Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru определим необходимую частоту вращения вала электродвигателя привода.

Для привода с червячным редуктором:

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

для Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Выбираем группу двигателей с синхронной частотой, равной 1000 об/мин. Соответственно принимаем решение о числе заходов червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru для дальнейших расчетов.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Определение требуемой мощности электродвигателя

Мощность электродвигателя зависит от требуемой мощности, развиваемой на входном валу исполнительного механизма, и потерь мощности в приводе, т. е. от его КПД. Вычислим мощность на валу исполнительного механизма Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru :

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,кВт,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,кВт,

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , м/с - линейная скорость тягового органа; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , кН - сила, необходимая для приведения в движение тягового органа.

Проанализируем кинематическую схему привода и определим конструктивные элементы, влияющие на потери мощности. Такими элементами могут являться муфты, передачи и подшипники. Перечислим эти элементы, указав количество пар подшипников, а так же все передачи, как в составе редуктора, так и открытые.

1.передача зубчатая открытая ŋ=0,94

2.клиноременныая передача ŋ=0,94

3.муфта компенсирующая ŋ=0,995

4. 2 пары подшипников ŋ=0,993

Критерием потерь мощности является коэффициент полезного действия (КПД) привода Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru . В свою очередь он зависит от КПД каждого из вышеуказанных элементов:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - КПД муфты; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - КПД i-той передачи привода; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - КПД одной пары подшипников качения; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - число пар подшипников качения.

 
  Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Выполним подстановку ранее перечисленных параметров и определим КПД привода:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =0,747.

Требуемая мощность электродвигателя Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru зависит от мощности, развиваемой на валу исполнительного механизма, и определяется по формуле:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , кВт.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru кВт.

Зная синхронную частоту и требуемую мощность окончательно выбираем марку двигателя 132S4/1440 , мощность P=7,5 кВт.

Корректировка передаточных чисел привода

Расчетное передаточное число привода:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - фактическая частота вращения вала электродвигателя, указанная в его марке через дробь 1440 об/мин.

Определим параметр корректировки Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru :

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru / Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 144/121=1,2.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Принимаем решение о корректировке среднего значения передаточного числа редуктора Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .Находим новое передаточное число редуктора Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru :

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Запишем в таблицу расчетные значения передаточных чисел всех передач привода с учетом корректировки и разбивки по ступеням в последовательности от двигателя к исполнительному механизму

Наименование передачи    
Обозначение Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru
Передаточное число 26,4 5,5

Фактическое значение передаточного числа привода:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Отклонение Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru нормативной скорости вращения приводного вала исполнительного механизма от фактического значения этой скорости:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , %,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru %.

Сравним величину отклонения Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru с допускаемым отклонением скоростного параметра Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru или Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , указанном в задании.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Определение кинематических и силовых параметров на валах привода

Определим скорости вращения, Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , об/мин, валов привода в последовательности от двигателя к исполнительному механизму.

- во всех случаях Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , т. к. первый вал является валом двигателя;

- на валу двигателя закреплена муфта:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru и т. д.;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =1440; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - частота вращения вала двигателя; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - частоты вращения валов в последовательности от двигателя к исполнительному механизму; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - передаточные числа передач, в том числе в конструкции редуктора, в последовательности от двигателя к исполнительному механизму.

Угловые скорости Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , вращения валов:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;…, рад/с,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =150,72 ; рад/с,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;рад/с,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;рад/с,

Запишем в таблицу элементы привода (муфты, передачи, пары подшипников), влияющие на потери мощности на каждом участке между валами.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Номера валов, обозначающие участок потерь мощности Наименования конструктивных элементов, влияющих на потери мощности
I - II Муфта
II - III Редуктор червячный
III - IV Передача зубчатая
IV - V  

Определим значения КПД, учитывающие потери мощности на каждом участке между валами путем перемножения КПД конструктивных элементов, расположенных на соответствующих участках согласно таблице. Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - произведение КПД элементов, расположенных от первого до второго вала; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - произведение КПД элементов, расположенных от второго до третьего вала и т. д. При этом значения КПД конструктивных элементов должны соответствовать ранее принятым при определении мощности двигателя.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0995; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,993; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,95;

Мощности, Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , кВт, подводимые к валам:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =6,96, кВт,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , кВт;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , кВт;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - мощность, подводимая к первому, второму, третьему и т. д. валу соответственно; Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - требуемая мощность двигателя (ее расчетное значение).

Вращающие моменты Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru на валах привода:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Планируемый срок службы привода в часах:

Lh= 2817LГ , ч.

Lh= 2817*7=24676, ч.

где LГ– срок службы привода в годах.

Число циклов нагружения валов привода Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru :

NНEI=Lh·60 · nI,NНEII= Lh· 60 · nII,NНEШ = Lh· 60 · nIII,

NНEI=24676*60*1440= Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

NНEII=24676*60*1440= Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

NНEШ =18085*60*54,54= Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Результаты расчетов сводим в таблицу:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Основные кинематические и силовые параметры привода

Порядковый номер вала ni, об/мин Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,1/с Ti , Н·м Pi , кВт Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru
I 150,7 46,17 6,96 Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru
II 150,7 45,94 6,925 Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru
Ш 54,54 6,7 971,9 5,54 Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru
и.т.д. 9,91 1,03 5009,7 5,16 Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

(В таблице Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - номер вала.)

2.2 Расчет червячной передачи

Исходные данные.

- передаточное число: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 26,4;

- число заходов червяка: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 2;

- передача не реверсивная со слабыми толчками;

- расположение червяка нижнее;

- эквивалентное число циклов нагружения на валу червячного колеса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 8564700000.

Остальные данные приведены в таблице 1:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Таблица 1. Основные энергокинематические параметры передачи

№ вала Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , об/мин Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , рад/с Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , кВт Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru
I (червяк) 150,72 6,92 45,94
II (червячное колесо)   54,54   5,7   5,54   971,9

Число зубьев червячного колеса:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 26,4*2 = 52,8;

Коэффициент диаметра червяка: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru /4 = 52,8/2 = 13,2;

Определяем ориентировочное значение линейной скорости скольжения в контакте нарезки червяка и зубьев червячного колеса:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru м/с.

Выбираем материалы червяка и червячного колеса (таблица 2)

Таблица 2.Материалы, применяемые для червячной передачи

Червячное колесо Червяк
Материал Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Материал Твердость
БрАЖ 10-4-4 20 ХГР 20 ХНЗА HRC 45-50

Предварительно принимаем конструкцию червячного колеса с венцом из бронзы и колесным центром из чугуна.

Предел контактной выносливости Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru материала венца колеса при нормативном количестве циклов нагружения определяем по формуле:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,64* Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =0,64*600 = 384 МПа.

Коэффициент долговечности:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Допускаемое контактное напряжение для материала венца колеса:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 384*0,676 = 259,584 МПа.

Допускаемое напряжение изгиба зубьев колеса с бронзовым венцом определяем по формуле, соответствующей нереверсивному режиму работы передачи:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = (0,08*600+0,25*200)*0,546=52,416.

Коэффициент долговечности:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,28.

Расчетное значение межосевого расстояния определяем по формуле:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 244,

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - коэффициент нагрузки для червячных передач;

- коэффициент, зависящий от характера изменения нагрузки и от деформации червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1;

- коэффициент, зависящий от точности изготовления передачи и скорости скольжения Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1;

- принимаем степени точности червячной передачи 7

Подставим числовые значения в формулу для определения межосевого расстояния и получим результат:

244 мм.

Скорректируем значение межосевого расстояния по стандартному ряду.

В нашем случае стандартное значение 250 мм.

Осевой модуль зацепления:

Расчетное значение:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм.

Проводим корректировку параметров q и m в соответствии со стандартными значениями: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 8 мм, q=16,0.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Действующее контактное напряжение в сопряжении передачи: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =114,56.

Проводим проверку выполнения условия прочности по контактным напряжениям. Для этого сравним действующее контактное напряжение Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru с допускаемым Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Коэффициент формы зуба червячного колеса: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 1,4.

Напряжение изгиба, действующее на зуб червячного колеса, находящегося в зацеплении:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - угол подъема на делительном цилиндре червяка в градусах и минутах: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ;

- преобразуем минуты в градусы: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 17+(45/60)=7,01 ;

- преобразуем градусы в радианы: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 17,71/52,8 = 0,122;

- коэффициент упрочнения зуба: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1 - Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,99;

После подстановки числовых значений получим:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 5,27 МПа.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Проверяем передачу на выносливость при циклическом изгибе зубьев колеса. Условие обеспечения прочности при таком виде нагружения имеет вид:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

5,27<27,5

В нашем случае условие изгибной прочности соблюдается.

Вывод о необходимости повторного расчета: не нужен.

Определяем геометрические параметры червячной пары.

Диаметры делительных окружностей:

–червяка: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 4*16 = 128 мм;

- червячного колеса: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 4*52,8 = 422,4 мм.

Диаметры окружностей выступов:

- червяка: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 128 + 2*8 = 144 мм;

- червячного колеса: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 422,4+ 2*8= 438,4мм.

Диаметры окружностей впадин:

- червяка: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 128 – 2,4*8 = 108,8 мм;

- червячного колеса: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 422,4 - 2,4*8 = 403,2 мм.

Ширина червячного колеса:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 0,67*144 = 96,48 мм.

Длина нарезанной части червяка:

при Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =113,34 мм.

Определяем усилия, действующие в зацеплении.

Окружная сила червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru (осевая сила колеса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ):

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Н.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Окружная сила колеса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru (осевая сила червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ):

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Н.

Радиальная сила в зацеплении:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,4601,*0,363 = 1670,45 Н.

Расстояние между опорами червяка;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 438,8 + 20 = 458 мм.

Минимальный момент инерции поперечного сечения червяка.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм.

Проверим червяк на жесткость.

Прогиб червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru определяется по формуле:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм.

После подстановки числовых значений получим:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =0,052 мм.

Допускаемый прогиб

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,05*8 = 0,4 мм.

В рассматриваемом случае условие жесткости Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru соблюдается.

2.3 Предварительный расчет валов червячного редуктора

Определим минимально допустимый диаметр d вала, исходя из расчета на кручение по формуле:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,мм,

где Т - вращающий момент на расчетном валу, Н·м; [τK] — допускаемое напряжение при кручении [τK] = 20 МПа).

Ведущий вал червячного редуктора:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 22,7 мм.

Принимаем значения характерных диаметров вала:

- выходной конец - 24 мм;

- шейка для установки уплотнения, изолирующего подшипник от внешней среды - 26 мм;

- шейки для крепления вала в подшипниках – 30 мм;

- шейка для закрепления червяка – 32 мм;

- распорный буртик для осевой фиксации червяка – 38 мм.

Схема ведущего вала

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Ведомый вал червячного редуктора:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 63 мм.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Принимаем значения характерных диаметров вала:

- выходной конец - 63 мм;

- шейка для установки уплотнения, изолирующего подшипник от внешней среды - 65 мм;

- шейки для крепления вала в подшипниках – 70 мм;

- шейка для закрепления червячного колеса – 73 мм;

- распорный буртик для осевой фиксации червяка – 80 мм.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Схема ведомого вала

2.4 Расчет червячных пар

Ранее были определены геометрические характеристики червяка и червячного колеса на конкретном примере.

Диаметры делительных окружностей:

- червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм ;

- червячного колеса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм.

Диаметры окружностей выступов:

червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм;

колеса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм.

Диаметры окружностей впадин:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru червяка Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм;

колеса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм.

Ширина обода червячного колеса:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм.

Длина нарезанной части червяка:

при Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = (12,5+0,09*52,8)*8 = 113,34

Имея эти данные представляется возможным определить конструктивные исполнения червяка и червячного колеса.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Исполнение червяка заодно с валом

Вначале определим параметр Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , где Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - диаметр шейки вала для установки червяка. В таблице приведены выражения для определения параметра Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru . Если параметр Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru равен или больше Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , червяк следует изготавливать заодно с валом.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Так как параметр Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru больше Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , червяк следует изготавливать заодно с валом.

m 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0
Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 4,0m 3,8m 3,5m 3,3m 3,0m 2,8m 2,5m

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Конструкция в виде сборочного соединения венца и диска по посадке. Толщина диска равна ширине венца, отверстия в диске отсутствуют. Условие реализации: аw = 80…150мм;

Конструктивное исполнение червячного колеса

Определим остальные геометрические параметры червячной пары:

наибольший диаметр червячного колеса: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru, мм;

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru, мм;

диаметр ступицы червячного колеса: dст = (1,7÷1,9)·dвк , мм,

dст = 1,8*73 = 5131,4, мм,

где dвк - диаметр шейки вала для установки червячного колеса.

Длина ступицы червячного колеса ℓст = (1,4 ÷1,8) )·dвк , мм,

ст = 1,6*73= 116,8 , мм,

2.5 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора

Толщина стенки корпуса.

Для редукторов червячных одноступенчатых Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ,

Минимальная толщина стенки Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Толщина стенки крышки Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Минимальная толщина стенки крышки Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru .

Диаметры болтов, соединяющих:

редуктор с рамой (фундаментом) Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 2*12 = 24 мм;

корпус с крышкой у бобышек подшипников Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1,5*12 = 18 мм;

корпус с крышкой по периметру соединения Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1* 12 = 12 мм.

Расстояние между осями болтов диаметра Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru : Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 13,5*12 = 162 мм.

Ширина фланцев:

фундаментного (нижнего пояса) Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 12 + 4 + 56 = 72 мм;

корпуса и крышки в плоскости контакта (верхнего пояса):

- у подшипников Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 12 + 4 + 48 = 64 мм;

- по периметру Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 12 + 4 + 32 = 48 мм.

Параметр Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru зависит от толщины стенки корпуса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru :

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , мм 8…10 10…15 15…20
Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru , мм 2…3 3…5 4…5

Параметр k зависит от диаметра Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru болта или винта, устанавливаемого в соответствующий фланец:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru М6 М8 М10 М12 М16 М20 М24 М30 М36 М42 М48
k для болтов
k для винтов - - - -

Толщина фланцев:

фундаментного (нижнего пояса) Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 2,3 * 12 = 27,6 мм;

корпуса (в соединении с крышкой) Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1,5*12 = 18 мм;

крышки (в соединении с корпусом) Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1,35*12 = 16,7 мм.

2.6 Компоновка червячного редуктора

Предварительный выбор подшипников

На данном этапе расчета принимаем:

- для вала червячного колеса – подшипники шариковые радиально-упорные однорядные ГОСТ 831 – 75;

- для вала червяка – подшипники роликовые конические однорядные ТУ 37.006.162 – 89.

Результаты выбора подшипников представлены в таблице:

 
  Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru


Назначение вала Обозначение подшипника d, мм D, мм B, мм Грузоподъемность, кН
динамическая С статическая Со
Вал червяка 20,5
Вал червячного колеса 23,6

Определение геометрических параметров

Минимальное расстояние от внутренней поверхности стенки редуктора до боковой поверхности ступицы червячного колеса или винтовой нарезки червяка: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru =1,1*12 = 13,2 мм,

Расстояние от внутренней поверхности стенки редуктора до боковой

поверхности подшипника качения:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм. Принимаем Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 4 мм.

Расстояние от вершин зубьев червячного колеса до внутренней поверхности крышки редуктора:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1,2*12 = 914,4 мм.

Расстояние от вершин винтовой нарезки червяка до внутренней нижней поверхности стенки корпуса:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 8* 8 = 16 мм.

Толщина фланцев Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru прижимных крышек подшипников:

ведущего вала: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 6 мм; ведомого вала: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 10 мм.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Высота головок винтов для крепления крышек подшипников:

ведущего вала: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,8 *6 = 4,8 мм;

ведомого вала: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,8 * 10 = 8 мм;

Расстояния от боковых поверхностей элементов (муфт, зубчатых колес открытых передач, звездочек, шкивов), вращающихся вместе с валами на их выходных концах снаружи корпуса редуктора, до головок болтов крепления крышек подшипников:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru мм. Принимаем Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru 6,5 мм.

Длина цилиндрической части крышки подшипника вала червяка:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1,5*8 = 12 мм.

Длина ступицы червячного колеса Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 38,4 мм.

Максимальный размер Вmax = 116,8 мм.

Длина ступицы зубчатого колеса на выходном конце ведущего вала:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 1,6*24 = 38,4 мм.

Диаметр выходного конца ведущего вала для монтажа полумуфты: d = 24 мм.

Крутящий момент на этом валу: Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,045 Кн · м.

Максимальный крутящий момент, воспринимаемый муфтой Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 0,063 Кн · м.

Выполнение условия работоспособности муфты Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ruРасчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru :

0,063 Кн · м.≥ 0,045 Кн · м.

Длина ступицы полумуфты на выходном конце ведомого вала:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 200,8 мм.

Расчет пролетов

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru При расчете пролетов на данной стадии проектирования принимаем расчетную схему редуктора с симметричным расположением подшипников на валу червяка.

Данные, необходимые для расчета пролетов валов сводим в таблицу.

Расчетные размеры, мм

Вал B Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru с5 c c1 s с6 Вmax
Ведущий 20,5 4,8 38,4 14,4 116,8
Ведомый 100,8

В таблице: B – ширина подшипника; s - ширина фланцев корпуса и крышки в плоскости контакта (верхнего пояса) у подшипников.

Проведем расчет длин пролетов.

Вал червяка:

- расстояние между опорами (плоскостями симметрии подшипников):

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 438,4+19,2+18-24-20,5 = 452..7

- расстояния от плоскости симметрии передачи до плоскостей симметрии подшипников:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 452,7/2 = 226,3.

- расстояние от точки приложения радиальной силы на выходном участке до оси симметрии ближайшего подшипника:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 38,4/2+6,5+64+8+12+10,25 = 55,75.

Вал червячного колеса:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru - расстояние между опорами (плоскостями симметрии подшипников):

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 116,8+26,4+16 = 159,2.

- расстояния от плоскости симметрии передачи до плоскостей симметрии подшипников:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 159,2/2 = 79,6.

- расстояние от точки приложения радиальной силы на выходном участке вала до оси симметрии ближайшего подшипника:

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru = 100,8/2+6,5+8+10+64-16-4 = 126,9.

В данном разделе представлена схема редуктора с результатами расчета пролетов валов:

- тип редуктора соответствует кинематической схеме задания на проектирование.

-относительное расположение выходных концов ведущего и ведомого валов соответствует кинематической схеме задания на проектирование.

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

 
  Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru

Расчет и проектирование червячного одноступенчатого редуктора - student2.ru ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе заданных геометрических и скоростных характеристик выполнен кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма.

Наши рекомендации