Кинематический расчет привода с редуктором

Примеры расчетов деталей машин

Учебно-методическое пособие

Киров

2013

621.81(07)

П765

Рекомендовано к изданию методическим советом факультета автоматизации машиностроения ФГБОУ ВПО «ВятГУ» в качестве практикума по выполнению лабораторных работ для студентов химического, биологического и машиностроительного факультетов всех направлений всех форм обучения

Рецензент

кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «ВятГУ» Е.А. Куимов

Мельчаков, М. А.

УДК 621.81(07)

© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013

Содержание

Введение. 5

1 Кинематический расчет. 6

1.1 Кинематический расчет привода с редуктором. 7

2 Расчет цилиндрических зубчатых передач. 24

2.1 Внешней закрытой косозубой (без смещения) 25

2.2 Внешней закрытой прямозубой (без смещения) 40

2.4 Внутренней закрытой со мещением. 55

2.5 Внешней открытой прямозубой. 72

2.6 Передачи для коробки скоростей. 83

3 Расчет конической прямозубой передачи. 91

3.1 Выбор материала. 91

3.2 Проектировочный расчет. 93

3.3 Силовой расчет. 95

3.4 Проверочный расчет. 95

3.5 Пример. 100

4 Расчет червячной передачи. 105

4.1 Выбор материала. 105

4.2 Проектировочный расчет. 107

4.3 Силовой расчет. 110

4.4 Проверочный расчет. 111

4.5 Пример. 114

5 Расчет гибких связей. 118

5.1 Расчет клиноременной передачи. 118

5.2 Расчет поликлиновой передачи. 130

5.3 Расчет плоскоременной передачи. 141

5.4 Расчет цепной передачи (роликовая, втулочная) 151

5.5 Расчет цепной передачи (зубчатая) 161

6 Расчет размеров корпуса и зубчатых колес. 167

6.1 Корпус цилиндрического (червячного) редуктора. 167

6.2 Корпус конического редуктора. 169

6.3 Цилиндрические колеса. 171

6.4 Червячные колеса. 173

6.5 Конические колеса. 177

7 Расчет соединений. 179

7.1 Расчет шпонок. 179

7.2 Расчет шлицевых соединений. 183

8 Расчет смазочных материалов. 187

9 Тепловой расчет редуктора. 189

10 Расчет валов. 191

10.11 Проектировочный расчет валов. 191

10.12 Проверочный расчет валов. 194

11 Проверочный расчет подшипников. 256

11.1 Расчет подшпиников при действии радиальной силы.. 256

11.2 Расчет подшпиников при действии радиальной и осевой силы.. 260

11.3 Расчет подшпиников при действии осевой силы.. 269

Приложение 1. Электродвигатели. 272

Приложение 2. Подшипники. 277

Приложение 3. Болты.. 281

Приложение 4. Шайбы пружинные. 282

Приложение 5. Пресс масленки. 283

Приложение 6. Ручка отдушина. 284

Приложение 7. Жезловый маслоуказатель. 285

Приложение 8. Пробка сливная и ее уплотнение. 286

Приложение 9. Резиновые армированные манжеты.. 287

Приложение 10. Крышка подшипника глухая. 288

Приложение 11. Крышка подшипника сквозная. 289

Введение

В данном пособии рассматриваются основые примеры расчетов деталей машин, со всеми необходимыми справочными данными в каждом разделе в отдельности.

Основными задачами пособия являются:

- изложить материал каждой главы в отдельности, исходя из возможностей раздельного расчета;

- дать возможность создания программного обеспечения «Комплекс программ по «Деталям машин».

Согласно предложенных в данном пособии материалов произведены разработки расчетных программ, в которых имеются ряд преимуществ по сравнению с аналогами, а именно:

1. Возможность работы в домашних условиях, вследствие бесплатного распространения;

2. Возможность оптимизировать процесс выполнения расчетов, изменяя необходимые значения величин, коэффициентов. При этом программа показывает выходные параметры сразу после введения числовых значений;

3. Вывод результатов в виде html-странички, со всеми ссылками, формулами и рисунками;

4. К данным программам прилагается вся необходимая литература, предоставляемая в виде справки;

5. Простота работы с данными программами, согласно общепринятых методик расчетов.

Настоящее учебное пособие рекомендуется для студентов всех специальностей, выполняющих расчет деталей машин, как при курсовом, так и при дипломном проектировании.

Кинематический расчет

Формулы перехода к частоте:

- При заданной угловой скорости ω (рад/сек):

, об/мин                      (1.1)

- При заданной скорости υ (м/сек) и диаметре барабана D (мм)

, об/мин                       (1.2)

- При заданной скорости υ (м/сек), шаге цепи p (мм), числе зубьев звездочки z.

, об/мин                     (1.3)

Формулы перехода к мощности:

- При заданном крутящем моменте М (Н·м), частоте вращения n (об/мин).

, кВт                       (1.4)

- При заданной окружной силе на выходное звено F (Н) и
скорости υ (м/сек)

, кВт                   (1.5)

Кинематический расчет привода с редуктором

Выбор электродвигателя

Электродвигатель подбирается по двум параметрам: требуемой мощности и частоте вращения.

Ø Выбор по мощности.

Требуемая мощность приводного электродвигателя при постоянной нагрузке определяется формулой:

, кВт                             (1.1.1)

где N_вых - мощность на выходном звене привода, кВт;

η - коэффициент полезного действий (КПД) привода находится как произведение частных КПД, всех передач, муфт подшипников (все что создает сопротивление при вращении):

                          (1.1.2)

где - значения КПД различных передач приведены в
таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1 - Средние значения КПД различных передач без учета потерь в
опорах валов

Примечания:

1. Потери на трение в подшипниках могут учитываться
следующими значениями условного КПД:

а. для одной пары подшипников качения ;

б. для одной пары подшипников скольжения при:

- полужидкостном трении

при жидкостном трении

2. Потери в компенсирующих и подвижных муфтах учитываются значениями .

3. В приводах с параллельными передачами, например, в раздвоенными зубчатыми колесами значение КПД учитывается 1 раз.

Мощность электродвигателя должна быть:

                                 (1.1.3)

Ø Выбор по частоте вращения.

По передаточному числу привода определяют число оборотов электродвигателя:

, об/мин                     (1.1.4)

где n_вых- число оборотов выходного звена привода, об/мин;

 - передаточное отношение привода.

При этом надо учитывать рекомендации по разбивке передаточного числа редуктора:

                        (1.1.5)

                              (1.1.6)

где  - передаточное число редуктора;

; ;  - передаточные числа ступеней редуктора;

 - передаточные числа прочих ступеней привода.

В таблице 1.1.2 приведены рекомендации по разбивке с учетом этих различных, необходимых условий.

Таблица 1.1.2 – Рекомендуемые передаточные числа двухступенчатых редукторов

Редуктор	Кинематическая схема редуктора	u*ред	Передаточные отношения Uб и Uт
1	2	3	4
Двухступенчатый цилиндрический по развернутой схеме		12,5 ¸ 25 7,1 ¸ 40
Двухступенчатый цилиндрический с раздвоенной тихоходной ступенью
Двухступенчатый цилиндрический с раздвоенной быстроходной ступенью		12,5 ¸ 25 7,1 ¸ 40

продолжение таблицы 1.1.2

1	2	3	4
Двухступенчатый цилиндрический соосный (горизонтальный)		12,5 ¸ 22,4 7,1 ¸ 40
Двухступенчатый цилиндрический соосный с тихо-ходной ступенью внутреннего зацепления		12,5 ¸ 20 7,1 ¸ 40
Двухступенчатый коническо-цилиндрический		12,5 ¸ 20 8 ¸ 40

продолжение таблицы 1.1.2

1	2	3	4
Двухступенчатый цилиндро-червячный		31,5 ¸ 125 16 ¸ 200
Двухступенчатый червячно-цилидрический		50 ¸ 400
Примечание: *В числителе – рекомендуемые значения, в знаменателе – предельные

Трехступенчатые зубчатые редукторы с цилиндрическими колесами:

                                                                                                         (1.1.7)

                                                                                                         (1.1.8)

Таблица 1.1.3 - Рекомендуемые значения передаточных чисел для различных понижающих передач

Передаточные числа в условиях массового производства следует брать из стандартного ряда (по ГОСТ 2185-76), для зубчатых передач:

1 ряд: 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0

2 ряд: 1,12; 1,4; 1,3; 2,24; 2,8; 3,55; 4,5 5,6; 7,1; 9,0.

или по ГОСТ 2144-76 (передачи червячные цилиндрические):

1 ряд: 8;  10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80

2 ряд: 9;  11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5; 45; 56; 71.

Электродвигатель выбирается исходя из расчетных мощности и частоты вращения, по таблице 1.1.4.

Таблица 1.1.4 – Двигатели серии АИР (тип/асинхронная частота
вращения, об/мин).