2015-09-06
358Аннотация
Васильева Е.Е. Редуктор двухступенчатый цилиндрический.-Миас ММФ ЮУрГУ, Миасс, 2011, с., Библиография литературы – 5 наименования, 1 лист чертежей ф.А1, 2 л ф А3
Разработан редуктор двухступенчатый цилиндрический цепного конвейера (число зубьев приводной звездочки конвейера z=6, шаг зубьев звездочки конвейера Р=80 мм), срок службы 6 лет. Потребная мощность на входе 
, частота вращения 
об/мин. Передаточное число редуктора 28,25, частота вращения выходного вала 103,7 об/мин.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
| Разраб. |
| Васильева Е.Е. |
| Провер. |
| Пяткин В. А. |
| . |
| Редуктор двухступенчатый цилиндрический |
| Лит. |
| Листов |
| ЮУрГУ Кафедра УКиС |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Введение 5
1. Кинематический расчет 6
2. Расчёт тихоходной цилиндрической передачи 9
3. Расчёт быстроходной цилиндрической передачи 19
4. Проектный расчёт валов и подбор подшипников 28
5. Расчёт элементов зубчатых колёс 31
6. Расчёт элементов корпуса редуктора 33
7. Выбор смазки и уплотнительных материалов 35
8. Список использованной литературы 36
Введение
В пояснительной записке представлены расчёты к обоснованию разработанного двухступенчатого цилиндрического редуктора.
В кинематической схеме редуктора по заданной в техническом задании загрузке привода Рвых определены потребная мощность электродвигателя, принят электродвигатель. Определены основные параметры редуктора – передаточное число, мощности и нагрузки на валах, частоты вращения валов. Перечисленные данные использовались для расчётов конструкции редуктора.
Проведенные расчёты зубчатых передач редуктора на прочность, в результате которых определены геометрические параметры деталей зубчатых передач и основные габаритные размеры - межосевые расстояния, диаметры и ширина зубчатых колёс, выполнен проектный расчёт валов. Проведён проверочный расчёт на прочность окончательно принятой конструкции.
Выполнены, также, конструкторские расчёты зубчатых колёс, корпуса редуктора, проведен подбор смазки и уплотнений.
На основании выполненных расчётов разработан проектный чертёж конструкции редуктора.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Раздел 1. Кинематический расчёт привода
1.1 Кинематический анализ схемы привода.
Привод ленточного конвейера состоит из электродвигателя, соединительных муфт и двухступенчатого цилиндрического редуктора. Таким образом, привод состоит из 2 ступеней передач.
1.2 Определение мощности на выходном валу.
1.3 Определение общего КПД привода.
- Общий КПД привода;
– КПД подшипников качения;
- КПД подшипников скольжения;
– КПД первой передачи;
- КПД второй передачи.
1.4 Определение потребляемой мощности электродвигателя
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.10.00 ПЗ |
1.5 Определение частоты вращения выходного вала
1.6 Определение ориентировочного передаточного числа редуктора
Общее передаточное число редуктора
1.7 Ориентировочная частота вращения двигателя
об/мин
1.8 Выбор электродвигателя
По исходным данным 
, 
об/мин
Выбираем по таблицам электродвигатель марки АИР112М2У3
, 
об/мин
1.9 Определение фактического передаточного числа редуктора
1.10 Разбивка передаточного числа редуктора по ступеням передач
Передаточное число первой ступени
Передаточное число второй ступени
1.11 Определение частот вращения валов
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.10.00 ПЗ |
об/мин
об/мин
об/мин
1.12 Определение мощности на валах
кВт
кВт
кВт
1.13 Определение крутящих моментов на валах
Результаты кинематического расчёта приведены ниже в таблице 1.1
Таблица 1.1
| Расчётные параметры | Номер вала | |||||
| I | II | III | ||||
| Передаточное число ступени | 6,8 | 4,3 | ||||
| Частота вращения n, об/мин | 425,7 | |||||
| Мощность Р, кВт | 7,5 | 7,3 | ||||
Момент Т, 
| 24,7 | 163,7 | 675,3 | |||
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.10.00 ПЗ |
Раздел 2. Расчёт быстроходной цилиндрической передачи
2.1 Исходные данные
Крутящий момент колеса
Частота вращения вала шестерни
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Частота вращения вала колеса
Передаточное число
U=6,8
Срок службы в годах
L=6 лет
Периодичность работы
Циклограмма нагружения приведена в задании
2.2 Выбор материала и определение допускаемых напряжений
В качестве материалов зубчатых колёс применяем Сталь 40Х. Для шестерни – улучшение, для колеса – улучшение.
Механические свойства приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 Механические свойства материалов
| Параметр | Шестерня | Колесо |
| Марка стали | 40Х | 40Х |
| Вид термообработки | улучшение | улучшение |
| Твёрдость НВ | ||
 , МПа
| ||
 , МПа
| ||
 , МПа
| ||
 , МПа
| ||
| 1,1 | 1,1 |
| ||
| 1,2 | 1,2 |
| 
|
|
| ||
| 
|
|
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
– допускаемое контактное напряжение, МПа
- коэффициент безопасности по контактным напряжениям
– коэффициент, учитывающий шероховатость рабочей поверхности зубьев (при зубофрезеровании =0,5)
- предел контактной выносливости, МПа
– коэффициент долговечности
– эквивалентное число циклов нагружения
- базовое число циклов нагружения (выбирается по таблицам в зависимости от твердости)
Для 320 НВ 
Для 300 НВ 
Эквивалентное число циклов нагружения шестерни
где 
- максимальный из длительнодействующих вращающих моментов, передаваемых рассчитываемым колесом за весь срок службы передачи (в задании 
), Нм
- передаваемые зубчатым колесом вращающие моменты в течение времени 
, Нм
n – частота вращения рассчитываемого зубчатого зубчатого колеса, 
с – число зубчатых колёс, находящихся в зацеплении с рассчитываемым
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
- продолжительность работы передачи под нагрузкой за расчётный срок службы в часах:
часа
Принимаем 
Эквивалентное число циклов нагружения колеса
Принимаем 
Допускаемое контактное напряжение шестерни
Допускаемое контактное напряжение колеса
В качестве расчётного принимаем напряжение 
Допускаемое напряжение при расчёте на усталость по напряжениям изгиба
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
- предел выносливости зубьев, МПа, по напряжениям изгиба
- коэффициент безопасности
– коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности зуба
- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (
при односторонней нагрузке)
– коэффициент долговечности
при НВ<350 m=6
При переменном режиме нагрузки
Эквивалентное число циклов нагружений шестерни
Принимаем 
Эквивалентное число цикло нагружений колеса
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.13.00.00 ПЗ |
Принимаем
Допускаемое напряжение изгиба зуба шестерни
Допускаемое напряжение изгиба зуба колеса
2.3 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
Межосевое расстояние передач
- вспомогательный коэффициент, для стальных прямозубых колёс 
- передаточное число
- вращающий момент на колесе, Нм
- коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния, 
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца
По таблице 
мм
Расчётное значение 
округляем до 125 мм
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
2.4 Геометрический расчёт передачи
Формулы для расчёта параметров прямозубых эвольвентных цилиндрических передач внешнего зацепления
Таблица 2.1
| Параметр | обозначение | Расчётная формула |
| Межосевое расстояние | 
| |
| Передаточное число |
| 
|
| Ширина колеса | 
| 
|
| Ширина шестерни | 
| 
|
| Модуль нормальный | 
| 
|
| Суммарное число зубьев | 
| 
|
| Число зубьев шестерни | 
| 
|
| Число зубьев колеса | 
| 
|
| Фактическое передаточное число | 
| 
|
| Отклонение передаточного числа | 
| 
|
| Делительное межосевое расстояние | 
| 
|
| Угол зацепления | 
| 
|
| Делительные диаметры | 
 , мм
| 
|
| Диаметры вершин зубьев | 
 , мм
| 
|
| Диаметры впадин зубьев | 
 , мм
| 
|
2.5 Кинематические и силовые параметры передачи
Окружная скорость зацепления
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
По рассчитанному значению окружной скорости назначаем степень точности передачи 8
Усилия в зацеплении
Окружная сила 
Радиальная сила 
2.5 Проверочный расчёт на контактную выносливость
Расчётное контактное напряжение в полюсе зацепления
–числовой коэффициент, для стальных прямозубых колёс 
– коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач 
– коэффициент, определяемый по таблице, 
– коэффициент динамической нагрузки, возникающий в зацеплении. Определяется по таблице, 
- вращающий момент на колесе, Нм
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
2.6 Проверочный расчёт на выносливость по напряжениям изгиба
Напряжение изгиба в основании зуба шестерни
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач 
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца; 
(по таблице)
– коэффициент динамической нагрузки; 
(по таблице)
– коэффициент формы зуба шестерни; 
(по таблице)
Условие прочности зубьев колеса по напряжениям изгиба имеет вид
– коэффициент формы зуба колеса; 
(по таблице)
2.7 Проверка прочности зубьев при перегрузках
Максимальное контактное напряжение
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
- расчетные напряжения и момент при расчёте по контактной выносливости зубьев;
– предельное допускаемое напряжение, 
Для нормальных, улучшенных и объёмно закалённых зубьев 
Максимальные напряжения изгиба
- расчетные напряжения и момент при расчёте на усталость при изгибе;
- предельное допускаемое напряжение изгиба
При HB<350 
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Раздел 3. Расчёт тихоходной цилиндрической передачи
3.1 Исходные данные
Крутящий момент колеса
Частота вращения шестерни
Частота вращения шестерни
Передаточное число
U=4,3
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
L=6 лет
Периодичность работы
Циклограмма нагружения приведена в задании
Выбор материала и определение допускаемых напряжений
В качестве материалов зубчатых колёс применяем Сталь 40Х. Для шестерни – улучшение, для колеса – улучшение.
Механические свойства приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 Механические свойства материалов
| Параметр | Шестерня | Колесо |
| Марка стали | 40Х | 40Х |
| Вид термообработки | улучшение | улучшение |
| Твёрдость НВ | ||
| , МПа
| ||
| , МПа
| ||
| , МПа
| ||
| , МПа
| ||
|
| 1,1 | 1,1 |
|
| ||
|
| 1,2 | 1,2 |
|
| 
|
|
|
| ||
|
|
|
|
3.2 Расчёт допускаемых напряжений
– допускаемое контактное напряжение, МПа
- коэффициент безопасности по контактным напряжениям
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
– коэффициент, учитывающий шероховатость рабочей поверхности зубьев (при зубофрезеровании =0,95)
- предел контактной выносливости, МПа
– коэффициент долговечности
– эквивалентное число циклов нагружения
- базовое число циклов нагружения (выбирается по таблицам в зависимости от твердости)
Для 320 НВ 
Для 235 НВ
Эквивалентное число цикло нагружения шестерни
где - максимальный из длительнодействующих вращающих моментов, передаваемых рассчитываемым колесом за весь срок службы передачи (в задании ), Нм
- передаваемые зубчатым колесом вращающие моменты в течение времени , Нм
n – частота вращения рассчитываемого зубчатого колеса,
с – число зубчатых колёс, находящихся в зацеплении с рассчитываемым
- продолжительность работы передачи под нагрузкой за расчётный срок службы в часах:
часа
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
Принимаем
Эквивалентное число цикло нагружения колеса
Принимаем
Допускаемое контактное напряжение шестерни
Допускаемое контактное напряжение колеса
В качестве расчётного принимаем напряжение 
Допускаемое напряжение при расчёте на усталость по напряжениям изгиба
где - предел выносливости зубьев, МПа, по напряжениям изгиба
- коэффициент безопасности
– коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности зуба
- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки ( при односторонней нагрузке)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
– коэффициент долговечности
при НВ<350 m=6
При переменном режиме нагрузки
Эквивалентное число цикло нагружений шестерни
Принимаем
Эквивалентное число цикло нагружений колеса
Принимаем
Допускаемое напряжение изгиба зуба шестерни
Допускаемое напряжение изгиба зуба колеса
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
Принимаем 
3.3 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
Межосевое расстояние передач
- вспомогательный коэффициент, для стальных прямозубых колёс
- передаточное число
- вращающий момент на колесе, Нм
- коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния,
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца
По таблице 
мм
Расчётное значение округляем до 160 мм
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
3.4 Геометрический расчёт передачи
Формулы для расчёта параметров прямозубых эвольвентных цилиндрических передач внешнего зацепления
Таблица 3.1
| Параметр | обозначение | Расчётная формула |
| Межосевое расстояние |
| |
| Передаточное число |
| 
|
| Ширина шестерни |
| 
|
| Модуль нормальный |
|
|
| Суммарное число зубьев |
| 
|
| Число зубьев шестерни |
| 
|
| Число зубьев колеса |
| 
|
| Фактическое передаточное число |
| 
|
| Отклонение передаточного числа |
| 
|
| Делительное межосевое расстояние |
| 
|
| Угол зацепления |
| 
|
| Делительные диаметры |
, мм
| 
|
| Диаметры вершин зубьев |
, мм
| 
|
| Диаметры впадин зубьев |
, мм
| 
|
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Кинематические и силовые параметры передачи
Окружная скорость зацепления
По рассчитанному значению окружной скорости назначаем степень точности передачи 9
Усилия в зацеплении
Окружная сила
Радиальная сила
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
3.5 Проверочный расчёт на контактную выносливость
Расчётное контактное напряжение в полюсе зацепления
–числовой коэффициент, для стальных прямозубых колёс
– коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач 
– коэффициент, определяемый по таблице, 
– коэффициент динамической нагрузки, возникающий в зацеплении. Определяется по таблице, 
- вращающий момент на колесе, Нм
Необходимо увеличить параметр 
до 62 мм вследствие перегрузки передачи. Тогда 
3.6 Проверочный расчёт на выносливость по напряжениям изгиба
Напряжение изгиба в основании зуба шестерни
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца; 
(по таблице)
– коэффициент динамической нагрузки; 
(по таблице)
– коэффициент формы зуба шестерни; 
(по таблице)
Условие прочности зубьев колеса по напряжениям изгиба имеет вид
– коэффициент формы зуба колеса;
