Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Ноября 2011 в 11:27, курсовая работа
Производственные процессы в большинстве отраслей народного хозяйства выполняют машины, и дальнейший рост материального благосостояния тесно связан с развитием машиностроения.
К важнейшим требованиям, предъявляемым к проектируемой машине, относятся экономичность в изготовлении и эксплуатации, удобство и безотказность обслуживания, надёжность и долговечность.
Для обеспечения этих требований детали должны удовлетворять ряду критериев , важнейшие среди которых - прочность , надёжность , износостойкость , жёсткость , виброустойчивость , теплостойкость , технологичность.
Введение 6
1. Кинематический и энергетический расчеты редуктора 7
1.1 Определение общего передаточного отношения и распределение его по ступеням 7
1.2 Определение частот вращения всех элементов привода 7
1.3 Определение числа сателлитов для планетарной ступени 8
1.4 Определение КПД ступени и мощности на валах 8
1.5 Определение крутящих моментов на валах 8
2. Расчет зубчатых передач редуктора 9
2.1 Выбор материала зубчатого колеса и обоснование термообработки 9
2.2 Определение допускаемых контактных напряжений 9
2.3 Определение допускаемых напряжений изгиба 12
2.4 Расчет конической передачи 15
2.4.1 Определение основных параметров конической передачи с прямым зубом 15
2.4.2 Определение модуля и числа зубьев 15
2.4.3 Проверочный расчет передачи на контактную прочность 16
2.4.4 Проверочный расчет передачи на выносливость по изгибу 16
2.4.5 Проверочный расчет передачи на статическую прочность при перегрузках 17
2.4.6 Определение геометрических размеров передачи 17
2.5 Расчет планетарной передачи 19
2.5.1 Определение габаритов передачи «a-g» 19
2.5.2 Определение модуля зацепления 19
2.5.3 Подбор чисел зубьев и уточнение передаточных отношений 20
2.5.4 Определение геометрических размеров передачи 20
2.5.5 Определение ширины bW центрального колеса «в» 21
2.5.6 Проверочный расчет передачи на контактную прочность 21
2.5.7 Проверочный расчет передачи на выносливость по изгибу 23
2.5.8 Проверочный расчет передачи на статическую прочность при перегрузках 23
3. Определение усилий в зацеплении 24
3.1 Расчет усилий в зацеплении конической передачи 24
3.2 Расчет усилий в зацеплении планетарной передачи 24
4. Обоснование конструкции и определение размеров основных деталей
и узлов привода 25
4.1 Предварительное определение диаметров валов и осей 25
4.2 Эскизная компоновка и определение размеров основных деталей привода 26
4.3 Определение усилий в опорах и подбор подшипников качения 26
4.4 Уточненный расчет валов и осей 29
4.4.1 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов 29
4.4.2 Расчет диаметров валов на статическую прочность в опасных сечениях 32
4.4.3 Проверочный расчет валов на выносливость 33
4.5 Расчет подшипников качения на долговечность 46
5. Расчет шлицевых соединений 48
6. Расчет резьбовых соединений 49
7. Выбор. расчет и описание системы смазки и уплотнения 49
8. Порядок сборки. разборки и регулировки зазоров в зацеплении и подшипников качения 49
Заключение 51
Список использованных источников 52
Приложение 53
.
Коэффициент запаса прочности при кручении
.
Общий запас прочности по усталости:
.
В этом сечении можно ввести упрочнение дробеструйным наклепом и тогда запас усталостной прочности будет S=1.44*1.5=2.16>[S].
Проверим запас прочности по пределу выносливости в сечении 4, где концентратором напряжений является галтель r=1мм.
Значение эффективных коэффициентов концентрации напряжений в галтели находим по табл.9 [5].
;
; ; ; .
Масштабный фактор при изгибе и кручении для вала диаметром d=95 по табл.14 [5]: . Коэффициент качества поверхности при чистоте обработки 6 класса согласно табл.16 [5], принимаем .
Моменты сопротивления изгибу и кручению:
,
.
Амплитуда изгибных напряжений:
.
Коэффициент запаса прочности при изгибе
.
Средние напряжения кручения:
.
Амплитуда цикла при кручении:
.
Коэффициент запаса прочности при кручении
.
Общий запас прочности по усталости в сечении 4:
- больше минимально допустимого.
Проверим запас прочности по пределу выносливости в сечении 5.
Моменты сопротивления изгибу и кручению:
,
.
Амплитуда изгибных напряжений:
.
Коэффициент запаса прочности при изгибе
.
Средние напряжения кручения:
.
Амплитуда цикла при кручении:
.
Коэффициент запаса прочности при кручении
.
Общий запас прочности по усталости в сечении 5:
- больше минимально
допустимого.
4.5 Расчет подшипников качения на долговечность
Роликовый подшипник входного вала (№2209: d=45мм, D=65мм, B=19мм, C=44кН) воспринимает радиальную нагрузку
.
Рассчитываю подшипник на долговечность. Динамическую приведенную нагрузку определяем по формуле
.
Здесь - коэффициент безопасности, для редуктора двигателя ; - температурный коэффициент, при температуре подшипника не выше 1200 ;V- коэффициент вращения, V=1,2 при вращении относительно вектора радиальной нагрузки наружного кольца, в противном случае V=1.
;
- ресурс.
Здесь kКАЧ- коэффициент, зависящий от класса точности, kКАЧ=1,0..1,1; а1- коэффициент, зависящий от смазки, а1=1,0..1,2.
Шариковый подшипник входного вала (№126209: d=45мм, D=85мм, B=19мм, C=38,7кН, ) воспринимает радиальную нагрузку R и осевую A:
;
А=1983,7Н.
Рассчитываю подшипник на долговечность. По [3] находим е=1,5tg(260)=0,73. Т.к. , то динамическую приведенную нагрузку определяем по формуле:
.
-не проходит по ресурсу.
Принимаем шариковый подшипник №176310: d=50мм, D=110мм, B=27мм, C=71,8кН, ):
Шариковый подшипник промежуточного вала (№12212: d=60мм, D=110мм, B=22мм, C=53,7кН) воспринимает радиальную нагрузку R и осевую A:
;
А=4722,9Н.
Рассчитываю подшипник на долговечность. По [3] находим е=0,38. Т.к. , то динамическую приведенную нагрузку определяем по формуле:
.
.
Роликовый подшипник промежуточного вала (№2211: d=55мм, D=100мм, B=21мм, C=56,1кН) воспринимает радиальную нагрузку:
;
Рассчитываю подшипник на долговечность. Динамическую приведенную нагрузку определяем по формуле:
.
.
На выходном валу установлены роликовые конические подшипники №7220А: d=100мм, D=180мм, B=37мм, C=233кН. Реакции в опорах равны (см. рис.4):
RA=2975.3H, RB=4975.3H.
Рассчитаю подшипники на долговечность:
Принимаю .
, где ;
.
Рассчитываю наиболее нагруженный первый подшипник (опора «А» см. рис.4):
;
.
Роликовый подшипник сателлита (№12207, d=35мм, D=72мм, B=17мм, C=31,9кН) воспринимает радиальную нагрузку FR=10303,2Н. Рассчитаю подшипник на долговечность.
.
.
Долговечность
всех подшипников
обеспечена.
5. Расчет шлицевых соединений
Боковые поверхности зубьев шлицевого соединения работают на смятие , а основание их - на изгиб и срез . Решающее значение имеет расчёт на смятие. При расчете на смятие должно выполняться условие:
.
Здесь ; - коэффициент неравномерности нагрузки, .
По ГОСТ 21425 .
Произведем расчет на прочность шлиц входного вала ( , ):
, т.е. необходимое условие прочности выполняется.
Произведем расчет на прочность шлиц промежуточного внешнего вала ( , ):
, т.е. необходимое условие прочности выполняется.
Произведем расчет на прочность шлиц промежуточного внутреннего вала ( , ):
, т.е. необходимое условие прочности выполняется.
Произведем расчет на прочность шлиц выходного вала (соединение вала с водилом, , ):
, т.е. необходимое условие прочности выполняется.
Произведем расчет на прочность шлиц выходного вала ( , ):
, т.е. необходимое условие прочности выполняется.
Работоспособность
шлицевых соединений
обеспечена.
6. Расчет резьбовых соединений
Расчет болтов крепления редуктора к раме рассмотрен в приложении. Расчет произведен на ЭВМ с использованием данных по болтам, их расположению, а также данным по корпусу редуктора.
Расчетное
напряжение не превышает
допускаемое.
7. Выбор, расчет и описание системы смазки и уплотнения.
Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты детали редуктора должны иметь смазку.
В спроектированном редукторе система смазки проточная, рециркуляционная. В рамках курсового проекта рассмотрен подвод масла через корпус. Используем масло марки ИМП-10. Масло подается через форсунки под давлением 4 атм. Смазываются все пары редуктора:
Для подшипников, установленных на выходном валу, спроектирована подача масла через форсунку, и струя СОЖ попадает на тела качения.
Для подшипников, установленных на сателлите и всей планетарной передачи также предусмотрена система смазки через форсунку и масляный коллектор.
На подшипники, установленные на промежуточном валу, масло подается сверху из планетарной передачи и системы смазки входного и выходного валов.
Для системы входного вала используется свежая СОЖ (подаваемая через форсунки и каналы), а также СОЖ из планетарной передачи.
К шлицам внутреннего вала предусмотрен подход масла изнутри.
В спроектированном редукторе предусмотрена система отвода отработанной СОЖ для её охлаждения и очистки.
Для избежания выброса масла из корпуса редуктора через уплотнения и стыки в верхней точке корпуса установлен суфлер-отдушина.
Манжетные
уплотнения на входном
и выходном валах
предотвращают утечку
масла из корпуса редуктора
и препятствуют попаданию
в него пыли и влаги
извне.
8. Порядок сборки, разборки и регулировки зазоров в зацеплении и подшипников качения
Регулирование осевой игры подшипников качения, а также положения шестерни на входном валу обеспечивают перемещением наружных колец подшипников набором металлических прокладок, установленных между стаканом и крышкой на входном валу.
Регулирование положения шестерни промежуточного вала осуществляется прокладками между ступицей и буртом вала. Для регулирования положения радиального подшипника установленного на промежуточном валу используется прокладка, установленная между стаканом и крышкой.
Установка сателлита на ось, не вращающуюся относительно вектора нагрузки, с опорой встроенной в сателлит позволяет сократить габаритные осевые нагрузки узла. Для снижения неравномерности распределения нагрузки между сателлитами и по ширине зубчатых венцов применяется комплектация опор подшипниками качения с одинаковыми зазорами в пределах всего планетарного ряда без регулирования осевой игры в процессе сборки.
Заключение
В данном курсовом проекте рассчитан и спроектирован редуктор ТВД. Определены его габариты. Произведен кинематический и энергетический расчеты механизма. Спроектирована система смазки и уплотнения.
Список использованных источников
1, Силаев Б.М.”Расчет и конструирование деталей авиационных механических передач» Учебно-справочное пособие; СГАУ, 2001.-150с.
2, Авиационные зубчатые передачи и редукторы: Справочник / Под ред. Э.Б.Вулгакова. М.Машиностроение, 1981. 374с.
3, Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие /В.Н.Кудрявцев, Ю.А.Державец, И.И.Арефьев и др. Л.:Машиностроение. 1984. 400с.