Привод долбяка зубодолбёжного станка .

Проверочный расчет. Проверка контактных напряжений. σН = = =517,3 МПа<567 МПа = [σН]Окружная сила:Ft = = = 1481 HКоэффициент внешней силы:КН = КНβ · КНv · КНαПосле уточнения: КНβ = 1,14КНv = 1Окружная скорость:v = = = 2,3 м/с КНα = КНα (v; степень точности); КНα = 1,04КН = 1,14 · 1 · 1,04 = 1,19Проверка напряжения изгиба.σF = YFYβЛист20Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаКоэффициент внешней силы:КF = КFβ · KFv · KFα = 1,13 ·1 · 1,04 = 1,18КFβ = 1,13 KFv = 1KFα = КНα = 1,04Коэффициент формы (жесткости зуба на изгиб):YF = YF (zv1)Эквивалентное число зубьев:zv1 = = 17zv2= = 108YF1 = 3,84; YF2 = 3,6.Находим отношения [σF]/YF:= 130,2 МПа – для шестерни; = 120,8 МПа – для колеса.Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше.Коэффициент угла наклона оси зуба:Yβ = 1 σF = · 3,6 · 1 = 62,9 МПа < 435 МПа = [σF1].Лист21Изм.Лист№ докум.ПодписьДата5. Проектный расчет и конструирование валов, первый этап эскизной компоновкиБыстроходный вал.Диаметр выходного конца вала:dв1 = = = 24,4 ммПринимаем dв1 = 25 мм.Диаметр вала под подшипники принимаем dп1 = 25 мм.Шестерня выполняется за одно целое с валом.Тихоходный вал.Диаметр выходного конца вала:dв2 = = = 35,3 ммПринимаем dв2 = 36 мм.Диаметр вала под подшипники принимаем dп2 = 40 мм.Диаметр вала под колесом: dк2 = 45 мм.Примерно посередине листа проводим осевую линию; затем две линии — оси валов на расстоянии аw=125 мм.Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом; длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника.Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса.Выбираем способ смазывания: зацепление зубчатой пары – частичным окунанием зубчатого колеса в масло. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана.Зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса:А1 = 1,2δ = 1,2∙8 = 9,6 ммЛист22Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЗазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса:А = δ = 8 мм.Изображаем подшипники для валов.Быстроходный вал.Подшипник №205. Размеры подшипника:dхDхB = 25х52х15 мм.Тихоходный вал.Подшипник №208. Размеры подшипника:dхDхB = 40х80х18 мм.Лист23Изм.Лист№ докум.ПодписьДата6. Конструирование корпуса механической передачи и выполнение чертежа общего видаМатериал корпуса СЧ15 ГОСТ 1412-85.Толщина стенок корпуса и крышки редуктора:δ = δ1 = 0,025 · αw + 1 = 0,025 · 125 + 1 = 4,1 мм.Принимаем: δ = δ1 = 8 ммТолщина пояса корпуса и крышки: b = b1 = 1,5δ = 1,5 · 8 = 12 ммТолщина нижнего пояса:p = 2,35δ = 2,35 · 8 = 18,8 мм, примем р = 19 мм.Диаметры болтов:- фундаментных:d1 = (0,03 – 0,036) · αw + 12 = (0,03 – 0,036) · 125 + 12 = (15,8 – 16,5) мм Примем: М16.- у подшипников:d2 = (0,7 - 0,75) · d1 = (0,7 - 0,75) · 16 = (11 - 12) мм Примем: М12.d3 = (0,5 - 0,6) · d1 = (0,5 - 0,6) · 16 = (8 – 9,6) мм Примем: М8.На чертеже общего вида вычерчиваем валы с насаженными на них деталями: установочными гайками и шайбами, крышкой и уплотнениями.Диаметры участков валов под зубчатые колеса, подшипники и прочее назначают в соответствии с результатами предварительного расчета и с учетом технологических требований на обработку и сборку.Взаимное расположение подшипников фиксируем распорной втулкой.Очерчиваем всю внутреннюю стенку корпуса, сохраняя величины зазоров, принятых в эскизной компоновки.Лист24Изм.Лист№ докум.ПодписьДата7. Определение внутренних силовых факторов в сечениях валаБыстроходный вал.Дано: Fоп = 637 НFt1 = 1481HFr1 = Ft1 · tgα = 1481 · tg 20° = 539HОпределим реакции опор:RСY = Fr1f/ (e+f) = 539 · 74,5 / 149 = 269,5HRDY = Fr1e/ (e+f) = 539 · 74,5 / 149 = 269,5HRCX = (Fоп · (d + e + f) + Ft1 · f) / (e+f) = = (637 · 208,5 + 1481 · 74,5) / 149 = 1632НRDX = (Fоп · d - Ft1 · e) / (e+f) = = (637 · 59,5 - 1481 · 74,5) / 149 = -486 НРис. 2Лист25Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаПроверка:ΣХ = 0: Fоп – RCX + Ft1 + RDX = 0637 – 1632 + 1481 – 486 = 0Суммарные реакции:RC = = = 1654HRD = = = 556HТихоходный вал.Дано: Ft2 = 1481H, Fr2 = 539H, Fм = 1581 НРеакции опор:в плоскости xz: RАХ= (Fмc + Ft2b)/(a+b) =(1581·57 + 1481·77)/154 = 1326Н;RВХ=[(Ft2a–Fм(a+b+c)]/(a+b) = (1481·77 - 1581·211)/154 = -1426Н;Проверка: RAX + RBX + Fм - Ft2= 1326-1426 + 1581 – 1481 = 0.в плоскости yz: RАY=(Fr2b)/(a+b) = (539·77)/154 = 269,5 H;RBY=(-Fr2a)/(a+b) =(-539·77)/154 = -269,5 H;Проверка: RAY – RBY - Fr2 = 269,5+269,5 – 539= 0.Суммарные реакции:RA = = = 1353H; RB = = = 1451H.Лист26Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаРис. 3Лист27Изм.Лист№ докум.ПодписьДата8. Проверочный расчет валов на усталостную прочностьБыстроходный вал.Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].Опасное сечение – опора С.Концентрация напряжений в опасном сечении вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал с натягом.Му = Fопd = 637 · 0,0595 = 38 Н·м;Мх = 0;Мсеч = = = 38 Н·м.Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 38 · 103 / 0,1 · 253 = 13,9 МПа τа = τк/2 = Т1 / 2 · 0,2d13 = 26 · 103 / 0,4 · 253 = 7,7 МПаКσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2]. KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПаτ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПаSσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 13,9 = 6,8; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 7,7 = 11,8S = SσSτ / = 6,8 · 11,8 / = 5,9 > [S] = 2,5Прочность вала обеспечена.Тихоходный вал.Опасное сечение – опора В. Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].Му = Fмс = 1581 · 0,057 = 90 Н·м;Мх = 0;Лист28Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаМсеч = = = 90Н·м.Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.σа = σu = Мсеч / 0,1d33 = 90 · 103 / 0,1 · 403 = 7,7 МПа τа = τк/2 = Т2 / 2 · 0,2d33 = 160 · 103 / 0,4 · 403 = 10,0 МПаКσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2]. KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПаτ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПаSσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 7,7 = 12,3; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 10,0 = 9,1S = SσSτ / = 12,3 · 9,1 / = 7,3 > [S] = 2,5Прочность вала обеспечена.Лист29Изм.Лист№ докум.ПодписьДата9. Проверка подшипников на долговечностьБыстроходный вал.Осевые нагрузки отсутствуют, поэтому берем радиальные шарикоподшипники №205, С = 14 кН, С0 = 6,95 кН, d×D×B = 25х52х15 ммQС = RСKδKT = 1654 · 1,3 · 1 = 2150HРесурс подшипника:Lh = a23(C / QС)m (106 / 60n2) = 0,8 · (14 / 2,15)3 · (106 / 60 · 130,1) = 28296ч28296ч > 20000чПодшипник подходит.Тихоходный вал.Осевые нагрузки отсутствуют, поэтому берем радиальные шарикоподшипники №208, С = 32 кН, С0 = 17,8 кН, d×D×B = 40х80х18 ммQB = RBKδKT = 1451 · 1,3 · 1 = 1886HРесурс подшипника:Lh = a23(C / QB)m (106 / 60n3) = 0,8 · (32 / 1,886)3 · (106 / 60 · 200) = 32563ч32563ч > 20000чПодшипник подходит.Лист30Изм.Лист№ докум.ПодписьДата10. Выбор шпонок и проверка их на прочностьШпонки призматические по ГОСТ 23360-78.Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.Напряжение смятия и условие прочности:σсм = 2Т / d(l – b)(h – t1) ≤ [σ]смДопускаемые напряжения смятия:- стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;Быстроходный вал Ø25 мм, шпонка 8 × 7 × 32, t1 = 3,5 мм.σсм = 2 · 26 · 103 / 25 · (32 – 8)(7 – 3,5) = 24,8 МПа < [σ]смТихоходный вал Ø36 мм, шпонка 10 × 8 × 63, t1 = 5 мм.σсм = 2 · 160 · 103 / 36 · (63 – 10)(8 – 5) = 56 МПа < [σ]смТихоходный вал Ø45 мм, шпонка 14 × 9 × 45, t1 = 5,5 мм.σсм = 2 · 160 · 103 / 45 · (45 – 14)(9 – 5,5) = 65,5 МПа < [σ]смУсловия выполняются. Шпонки пригодны.Лист31Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЗаключениеДанная работа — курсовая работа на тему: «Привод долбяка зубодолбежного станка».В первой части работы был выполнен структурный, кинематический и силовой анализ рычажного механизма.Во второй части работы был выполнен кинематический и силовой расчеты привода; спроектирован цилиндрический редуктор; выбран электродвигатель по требуемой мощности.При проектировании редуктора был выполнен расчет прямозубой цилиндрической передачи, проектировочный и проверочный расчеты валов, выбраны подшипники, рассчитаны шпоночные соединения и корпус редуктора.Выполнены чертеж общего вида редуктора; чертеж рычажного механизма.Лист32Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаСписок использованной литературы1. С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин, Москва, «Машиностроение», 2006 г.2. П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин,Москва, «Высшая школа», 2008 г.3. М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 2008 г.4. А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин, Калининград, «Янтарный сказ», 2010 г.Лист33Изм.Лист№ докум.ПодписьДата