Пояснительная записка
ДМ 07.11.00 ПЗ
Омск 2017
Содержание
Задание на проектирование.…………………………………………………...3
1. Введение ……………………………………………………………………..4
2. Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя ……………5
2.1 Определение расчетных параметров приводного вала………………..5
2.2 Выбор электродвигателя. ……………………………………………….5
3. Расчет конической передачи ………………………………………………..8
3.1 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки …………………………………………………………………………..8
3.2 Определение допускаемых напряжений …………………....................8
3.3 Проектный расчет на контактную выносливость …………….............8
4 Расчет ременной передачи.............…………………………………….........16
4.1 Расчет плоскоременной передачи.. …………………………………...16
5 Эскизная компоновка …………………………………………………….....19
6 Расчет валов на прочность и жесткость ……………………………….......20
6.1 Предварительное определение диаметров валов................................20
6.2 Разработка эскизной компоновки вала в редукторе...........................20
6.3 Расчет вала на статическую прочность................................................21
6.4 Расчет на выносливость.........................................................................23
7 Выбор подшипников качения.......................................................................26
8 Выбор стандартной муфты............................................................................27
9 Выбор смазочного материала........................................................................27
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Выполнил |
| Манторов Н.А. |
| Провер. |
| Гольчанский М.А. |
| Н. Контр. |
| Утверд. |
| Привод цепного конвейера |
| Лит. |
| Листов |
| СибАДИ, СНГб-15Z2 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Целью курсового проекта по деталям машин является изучение основ проектирования элементов машин общего назначения. Полученные при этом знания и опыт являются базой для его дальнейшей конструкторской работы, а так же для выполнения курсовых проектов по специальным дисциплинам и дипломного проекта.
В процессе работы над курсовым проектом по исходным данным, называемыми техническим заданием, разобрались в кинематике проектируемого механизма, назначили электродвигатель 4А160 М 6УЗ мощностью 15,0 кВт, назначили сталь марки 45 с твердостью поверхностного слоя НRС=50, термообработка: закалка ТВЧ, предел прочности 
, предел текучести 
для колеса и шестерни, произвели необходимые расчеты деталей по различным критериям их работоспособности, выбрали для ременной передачи ремень 50-7-БКНЛ-65-1,0-В ГОСТ 23831-79. Для нашего редуктора выбирали роликоподшипники конические однорядные легкой серии (по ГОСТ 27365-87). Также выбрали Муфту фланцевую стальную с допускаемым крутящим моментом 2000 Н∙м, диаметром посадочного отверстия d=45 мм, типа 1, исполнения 1: «Муфта фланцевая 2000-45-1 ГОСТ 20761-96». В качестве смазочного материала выбрали индустриальное масло И-70А.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
2.1 Определение расчетных параметров приводного вала
За расчетные параметры приводного вала следует принимать мощность и частоту вращения.
2.1.1 Определение мощности на приводном валу
, (1)
где 
- окружная сила, кН: 
;
- окружная скорость, м/с: 
2.1.2 Определяем частоту вращения приводного вала
, (2)
где 
- шаг тяговой звездочки, мм; 
- число зубьев тяговой звездочки.
2.2 Выбор электродвигателя
Для выбора электродвигателя к приводу должны быть известны следующие данные: условия эксплуатации приводного устройства, требуемая мощность и частота вращения электродвигателя и др.
2.2.1 Определяем КПД привода
, (3)
где 
- КПД ременной передачи, 
;
- КПД муфты, 
;
- КПД одной пары подшипников качения, 
;
- КПД конической передачи, 
.
2.2.2 Определяем требуемую мощность электродвигателя
(4)
2.2.3 Выбор электродвигателя
Теперь по требуемой мощности электродвигателя 
можно подобрать нужный электродвигатель по условию
, (5)
где Рэ -номинальная мощность электродвигателя, кВт
По формуле (5) в работе /1/ подходят двигатели с 
соответственно:
Вариант 1: Электродвигатель 4А160 S 4УЗ (
Вариант 2: Электродвигатель 4А160 М 6УЗ (
2.2.4 Определяем передаточное отношение привода
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 6 |
(6)
Вариант 1: 
Вариант 2: 
Произведем разбивку передаточного числа привода по ступеням, согласно рекомендациям.
Предварительно зададимся передаточным числом ременной передачи 
. Тогда передаточное число редуктора для 2-х вариантов:
(7)
Вариант 1: 
Вариант 2: 
Окончательно принимаем разбивку по 2-му варианту, т.к. рекомендуемое значение передаточного числа не превышает U<=5. Тогда
2.2.5 Определяем основные параметры валов
| № вала | Мощность Р, кВт | Частота вращения n, об/мин | Момент крутящий Т, 
|
| 
| 
| |
| 
| 
| |
| 
| 
|
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 7 |
3 РАСЧЕТ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
3.1 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки
В качестве материала для зубчатых колес (см. табл.2.2 в работе /2/) примем:
для колеса и шестерни в работе /2/ выбираем сталь марки 45 с твердостью поверхностного слоя НRС=50, термообработка: закалка ТВЧ. Предел прочности , предел текучести 
3.2 Определение допускаемых напряжений
Допускаемое контактное напряжение определяется по формуле
, (10)
где 
- предел контактной выносливости поверхности зубьев, МПа, 
; 
- коэффициент безопасности, 
; 
- коэффициент долговечности, 
.
Допускаемое напряжение изгиба зубьев определяют по формуле
, (11)
где 
- предел выносливости зубьев при изгибе, МПа, 
.
Предварительный выбор угла наклона зубьев
Выбираем 
Выбор коэффициента ширины зубчатого венца
Выбираем 
3.3 Проектный расчет на контактную прочность
3.3.1 Предварительное значение начального диаметра шестерни, мм
, (10)
где 
- вспомогательный коэффициент для передач с непрямыми зубьями равный 
; 
- крутящий момент на валу шестерни, 
; 
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, который определяют по графикам (рис.2.4) в работе /2/, 
; u - передаточное число.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
3.3.2 Ширина зубчатого венца
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
(11)
3.3.3 Внешний окружной модуль
(12)
Примем по ГОСТ 9563-60 (табл. 2.4 в работе /2/). Предпочтение отдадим 1-му ряду, откуда mte=4.
3.3.4 Предварительные значения углов делительных конусов
для колеса 
(13)
для шестерни 
(14)
3.3.5 Предварительное значение внешнего делительного диаметра шестерни
(15)
3.3.6 Число зубьев шестерни и колеса
- шестерни 
(16)
- колеса 
(17)
3.3.7 Определение основных геометрических параметров
Внешнее конусное расстояние:
(18)
Среднее конусное расстояние:
(19)
Угол делительного конуса:
- шестерни 
(20)
- колеса 
(21)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
- шестерни 
(22)
- колеса 
Средний делительный диаметр:
- шестерни 
(23)
- колеса 
(24)
.
Средний нормальный модуль:
(25)
Внешняя высота головки зуба:
(26)
Внешняя высота ножки зуба
(27)
Внешняя высота зуба:
(28)
Внешний диаметр вершин:
- шестерни 
(29)
- колеса 
(30)
Угол головки зуба:
(31)
Угол ножки зуба:
(32)
Угол конуса вершин:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
(33)
- колеса 
(34)
Угол конуса впадин:
- шестерни 
(35)
- колеса 
(36)
3.3.8 Окружная скорость зубчатых колес
(37)
3.3.9 Выбор степени точности зубчатых колес
Степень точности передачи выбирается в зависимости от окружной скорости по табл. 2.6 в работе /2/. Для нашей конусной передачи при 
подходит 9-ая степень точности.
3.3.10 Проверочные расчеты зубчатой передачи
Расчет на контактную выносливость
Формула проверочного расчета
, (38)
где 
- действительное и допускаемое контактное напряжение, МПа; 
- коэффициент, учитывающий форму сопряженных зубьев. При угле зацепления 
и зубчатых колес без смещения 
; 
- коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубчатых колес 
; 
- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий. Для конических зубчатых колес с непрямыми зубьями 
, где 
- коэффициент торцевого перекрытия, определяемый по формуле
(39)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий
Окружная сила в зацеплении
(40)
Удельная расчетная окружная сила определяется по формуле
, (41)
где 
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, 
; 
- ширина зубчатого венца, мм; 
- коэффициент, учитывающий возникшую в зацеплении динамическую нагрузку, определяется по формуле
(42)
где 
- удельная окружная динамическая сила, Н/мм, равная
(43)
где 
- коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи, определяется по таблице 2.7 в работе /2/, 
- коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса, определяется по таблице 2,8 в работе /2/, 
. Отсюда
Удельная расчетная окружная сила в зоне ее наибольшей концентрации
(44)
Тогда
Действительное контактное напряжение равно
что меньше допускаемого.
3.3.11 Расчет на выносливость по напряжениям изгиба
Предварительно оценивают относительную прочность зуба шестерни и зуба колеса, для чего определяют числа зубьев биэквивалентных прямозубых зубчатых колес по формуле
(45)
- для шестерни 
- для колеса 
Далее по графику (рис. 2.6) в работе /2/ выбираем коэффициенты формы зуба шестерни 
и колеса 
Находим соотношения 
и 
.
Делаем вывод, что слабым звеном по напряжениям изгиба является шестерня, для которой и проведем проверочный расчет на выносливость по напряжениям изгиба.
Условие прочности зуба по напряжениям изгиба
(46)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
(47)
.
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, определяется по графику (рис.2.7) в работе /2/; 
Коэффициент, учитывающий вид зубчатой передачи, 
(табл. 2.9 в работе /2/).
Удельная окружная динамическая сила
(48)
Удельная расчетная окружная сила в зоне ее наибольшей концентрации
(49)
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении
(50)
Удельная расчетная окружная сила
(51)
Действительное напряжение изгиба
(52)
что меньше допускаемого значения 
3.3.13 Определение усилий в зацеплении
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
(53)
Радиальная сила шестерни
(54)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ––-- |
Осевая сила шестерни
(55)
Осевая сила колеса
Осевая сила колеса
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
4.1 Расчет плоскоременной передачи
4.1.1 Определение диаметра малого (ведущего) шкива
(56)
Окончательно принимаем 
4.1.2 Определение диаметра большого (ведомого) шкива
(57)
Окончательно принимаем 
4.1.3 Определение действительного передаточного числа
(58)
4.1.4 Определение частоты вращения ведомого вала
(59)
4.1.5 Определение окружной скорости ремня
(60)
4.1.6 Определение межосевого расстояния
(61)
4.1.7 Определение длины ремня
(62)
Примем 
4.1.8 Определение угла обхвата меньшего шкива
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
(63)
4.1.9 Определение окружной силы передачи
(64)
4.1.10 Выбор материала и числа тканевых прокладок ремня
Учитывая небольшую нагруженность передачи, принимаем ремень с тканевым каркасом из комбинированных нитей БКНЛ-65 с прочностью прокладки 55 Н/мм ширины. Определяем предварительно суммарную толщину прокладок
(65)
Толщина одной прокладки из приложения 2 в работе /3/ 
Тогда число прокладок 
Согласно приложению 1 в работе/3/ примем 
4.1.11 Определение ширины ремня
(66)
где Ft - окружное усилие передачи, Н; Fраб - максимально допускаемая рабочая нагрузка прокладки, Н; К1 - коэффициент, зависящий от угла обхвата прокладки, определяется из приложения 3 в работе/3/; К2 - коэффициент, учитывающий характер нагрузки и режимы работы, определяется из приложения 4 в работе/3/; К3 - коэффициент, учитывающий способ натяжения ремня и наклон линии центров передачи к горизонту, определяется из приложения 5 в работе/4/.
Примем по стандартным значениям b = 50 мм.
Условное обозначение ремня:
50-7-БКНЛ-65-1,0-В ГОСТ 23831-79.
4.1.12 Определение силы, действующей на
, (67)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
- напряжения от предварительного натяжения ремня, принимаемое для плоскоременных передач: 
.
4.1.13 Определение ширины шкива
(68)
Полученное значение ширины шкива приводим к рекомендуемому из стандартного ряда (см.п.1.1.13 в работе /3/); 
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
6.1 Предварительное определение диаметров валов
Определение ориентировочного диаметра валов необходимо для выполнения эскизной компоновки валов в редукторе.
(69)
где Т - крутящий момент, Н∙м; [τ]кр- пониженное значение допускаемого напряжения на кручение, МПа.
Для стальных валов при предварительном определении диаметра обычно принимают 
6.2 Разработка эскизной компоновки вала в редукторе
Ориентировочная величина диаметра вала и размеры зубчатых колес, шкивов, звездочек, определенные предыдущими расчетами, являются исходными данными для разработки эскизной компоновки валов в редукторе.