Проектирование привода силовой установки

Владимирский государственный университет

Кафедра теоретической и прикладной механики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДЕТАЛЯМ МАШИН

Проектирование привода силовой установки

Содержание

Задание на курсовую работу

1. Кинематические расчеты

1.1 Выбор электродвигателя

1.2 Передаточное отношение и разбивка его по ступеням

1.3 Скорости вращения валов

1.4 Вращающие моменты на валах

2. Материалы и допускаемые напряжения зубчатых колес

2.1 Назначение материалов и термообработки

2.2 Расчет допускаемых контактных напряжений

2.3 Расчет допускаемых напряжений изгиба

3. Проектный расчет зубчатой передачи

4. Расчет размеров корпуса редуктора

5. Проектный расчет валов

5.1 Тихоходный вал

5.2 Быстроходный вал

5.3 Назначение подшипников валов

6. Уточненный расчет валов (тихоходный вал)

7. Уточненный расчет подшипников тихоходного вала

8. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений

9. Выбор и расчет количества масла

10. Сборка редуктора

Список использованной литературы

Приложение: эскизная компоновка редуктора, спецификация редуктора

Задание на курсовую работу

Кинематическая схема привода

Мощность на выходном валу: Р₃ = 3,0 кВт.

Число оборотов выходного вала: n₃ = 100 мин^-1.

Срок службы: L= 4 года.

Коэффициент нагрузки в сутки: k_с = 0,66

Коэффициент нагрузки в году: k_г = 0,7

Режим работы: реверсивный.

Нагрузка: постоянная.

1.  Кинематические расчеты

1.1 Выбор электродвигателя [1]

Общий КПД двигателя:

η = η_к.п. · η_рем · η_п²

η_к.п. = 0,97 – КПД конической передачи;

η_рем = 0,9…0,95; принимаем η_рем = 0,9 – КПД клиноременной передачи;

η_п = 0,98…0,99; принимаем η_п = 0,98 – КПД пары подшипников качения.

η = 0,97 · 0,9 · 0,98² = 0,84

Требуемая мощность двигателя:

Р_тр = Р₃/ η = 3,0 / 0,84 = 3,57 кВт = 3570 Вт

Передаточное число привода:

U = U_к.п. · U_рем

Принимаем: U_к.п. = 3 - передаточное число конической передачи;

U_рем = 2 - передаточное число клиноременной передачи.

U = 3 · 2 = 6

Номинальное число оборотов двигателя:

n_дв = n₂ · U = 100 · 6 = 600 об/мин; n₂ = n₃

С учетом Р_тр и n_дв принимаем 3-хфазный асинхронный двигатель типа: 4А132S8

P_ном = 4 кВт; L₁ = 80 мм.

n_ном = 720 об/мин; d₁ = 38 мм.

1.2 Передаточное отношение и разбивка его по ступеням

Фактические передаточные числа привода:

U_ф = n_ном / n₂ = 720 / 100 = 7,2

U_к.п. = 3

U_рем = U_ф / U_к.п. = 7,2 / 3 = 2,4

1.4 Вращающие моменты на валах

Вал двигателя.

Р_дв = 4 кВт;

n_дв = n_ном = 720 об/мин;

Т_дв = Р_тр / ω_дв = 3570 / 75,4 = 47,35 Н·м;

ω_дв = πn_дв / 30 = 3,14 · 720 / 30 = 75,4 рад/с.

Быстроходный вал редуктора.

n₁ = n_дв / U_рем = 720 / 2,4 = 300 об/мин;

ω₁ = πn₁ / 30 = 3,14 · 300 / 30 = 31,4 рад/с;

Т₁ = Т_дв · U_рем · η_рем · η_п = 47,35 · 2,4 · 0,9 · 0,98 = 100,23 Н·м.

Тихоходный вал редуктора.

n₂ = n₁ / U_к.п = 300 / 3 = 100 об/мин;

ω₂ = πn₂ / 30 = 3,14 · 100 / 30 = 10,5 рад/с;

Т₂= Т₁ · U_к.п · η_к.п. · η_п = 100,23 · 3 · 0,97 · 0,98 = 285,84 Н·м.

2 Материалы и допускаемые напряжения зубчатых колес

2.1 Назначение материалов и термообработки. [1]

Принимаем для конической передачи марку стали и термообработку:

- для шестерни – сталь 35Х, нормализация, твердость 280…300 HВ₁;

- для колеса – сталь 35Х, улучшение, твердость 260…280 HВ₂.

Средняя твердость зубьев шестерни:

НВ_СР1 = (280+300)/2 = 290;

Средняя твердость зубьев колеса:

НВ_СР2 = (260+280)/2 = 270.

2.2 Расчет допускаемых контактных напряжений

Действительное число циклов нагружений зуба:

N_Н1 = L · 365 ·24 · n₁ ·60 · k_c · k_г · С₁ = 4 · 365 ·24 · 300 ·60 · 0,66 · 0,7 · 3 =

= 87,4 · 10⁷ циклов;

N_Н2 = L · 365 ·24 · n₂ ·60 · k_c · k_г · С₂ = 4 · 365 ·24 · 100 ·60 · 0,66 · 0,7 · 1 =

= 9,7 · 10⁷ циклов;

L = 4 года – срок службы, k_с = 0,66 - коэффициент нагрузки в сутки,

k_г = 0,7 - коэффициент нагрузки в году,

С₁ = U_к.п. = 3, С₂ = 1 – число зацеплений зуба за один оборот колеса.

N_HO = (3…4) · 10⁷ = 3 · 10⁷ циклов – базовое число циклов.

Коэффициент долговечности К_НL:

К_НL1 =  =  = 0,66; К_НL2 =  =  = 0,86

Принимаем: К_НL = 1.

S_H = 1,2…1,3 – коэффициент безопасности при объемной обработке.

Принимаем: S_H = 1,2.

Определим предельные контактные напряжения:

[σ]_Hlim1 = (1,8…2,1) НВ_СР1 + 70 = 2 НВ_СР1 + 70 = 2 · 290 + 70 = 650 МПа;

[σ]_Hlim2 = (1,8…2,1) НВ_СР2 + 70 = 2 НВ_СР2 + 70 = 2 · 270 + 70 = 610 МПа.

Определим допускаемые контактные напряжения:

[σ]_H1 =  К_НL = 650/1,2 = 542 МПа;

[σ]_H2 =  К_НL = 610/1,2 = 508 МПа;

Используем прочность по среднему допускаемому напряжению:

[σ]_H = 0,5([σ]_H1 + ([σ]_H2) = 0,5 · (542 + 508) = 525 МПа.