Федерации Филиал «севмашвтуз»

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Филиал «СЕВМАШВТУЗ» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» в г. Северодвинске

А.И. Бабкин, А.В. Руденко

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

МОТОР-РЕДУКТОРА

Методические указания к курсовому проектированию

для студентов заочной формы обучения специальности 180103

VI семестр

Северодвинск

2008

УДК 621.81

Бабкин А.И., Руденко А.В. Проектирование мотор-редуктора. Методические указания к курсовой работе. – Северодвинск, РИО Севмашвтуза, 2008. – 82 с.

Ответственный редактор: к.т.н., доцент А.В. Руденко

Рецензенты: к.т.н., доцент Д.В. Кузьмин;

к.т.н., начальник ЦНИЛ НТП НИТИЦ ФГУП «ПО «Севмаш» Н.П. Коломеец

Методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения специальности 180103 «Судовые энергетические установки», изучающих учебную дисциплину «Детали машин и основы конструирования». Учебное пособие содержит задания на курсовую работу, порядок выполнения, правила оформления и примеры выполнения работы.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Севмашвтуза

ISBN 5-7723-© Севмашвтуз, 2008 Оглавление

Введение3

1 Задание на проектирование4

2 Порядок выполнения курсовой работы7

2.1 Цели и задачи проектирования7

2.2 Общие рекомендации по проектированию7

2.3 Содержание расчетно-пояснительной записки и чертежей8

2.4 Дополнительные методические указания для проведения расчетов11

2.4.1 Срок службы мотор-редуктора11

2.4.2 Обоснование выбора типа электродвигателя11

2.4.3 Выбор электродвигателя11

2.4.4 Расчет кинематических и силовых параметров привода13

2.4.5 Предварительная компоновка валов15

2.4.6 Конструирование зубчатых и червячных колес16

2.4.7 Проектирование валов29

2.4.8 Выбор способа смазки и смазочного материала для всех узлов мотор-редуктора32

2.4.9 Конструирование корпуса редуктора34

3 Правила оформления курсовой работы44

3.1 Оформление расчетно-пояснительной записки и чертежей44

3.2 Порядок защиты работы47

4 Примеры выполнения расчетов48

4.1 Проектирование зубчатого мотор-редуктора48

4.2 Проектирование червячного мотор-редуктора59

Приложения68

Список литературы82

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания «Проектирование мотор-редуктора» разработаны для студентов заочной формы обучения специальности 180103 «Судовые энергетические установки» (VI семестр).

Настоящие методические указания разработаны в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта подготовки специалистов 2000 года по квалификации инженер-механик.

Методические указания содержат варианты заданий для курсовой работы, порядок выполнения работы, правила оформления работы и примеры выполнения.

К изучению учебной дисциплины «Детали машин и основы конструирования» студенты должны подходить подготовленными в области естественно-научных и общепрофессиональных дисциплин. Это даст студенту возможность хорошо изучить конструкции деталей, узлов и механизмов, основы их расчета и конструирования, а также приобрести опыт самостоятельного решения задач конструирования типовых узлов и деталей машин.

Издание данного учебного пособия вызвано необходимостью углубления знаний студентов по теоретической и прикладной механике, систематизации теоретического и практического материала, а также особенностью обучения по заочной форме. Студентам удобнее и проще изучать дисциплину с использованием учебного пособия, в котором сконцентрированы основные понятия, определения и методики расчета.

1 ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Разработать конструкцию и выпустить конструкторскую документацию на мотор-редуктор. Исходные данные для проектирования – в табл. 1.1 и 1.2.

Мотор-редуктор состоит из электродвигателя и редуктора, выполненные в одном блоке. Частота вращения выходного вала – постоянная. Соединение валов электродвигателя и входного вала редуктора – жесткая муфта. Редуктор закрытого типа, корпус должен иметь лапы для крепления к раме. Компоновочная схема мотор-редуктора и описание требований к нему – в табл. 1.2.

Таблица 1.1

Исходные данные для проектирования

№ вариантаМощность P,

не менееЧастота вращения выходного вала n, об/минТребуемый ресурс L, лет№ схемы

(см. табл. 1.2)№ вариантаМощность P,

не менееЧастота вращения выходного вала n, об/минТребуемый ресурс L, лет№ схемы

(см. табл. 1.2)1115051213,55008121,51672224701023224083234,517512342,525104245856453280121255,52258163,5406226620927432083276,527011384,55094287325495350111297,533071105,57552308428211648073311360103126,59084321,55412413752010133242061147,515122342,572821582006335314593161308436490114171,530091374,523051182451123851872192,540053395,527583203557440622104Примечание: Описание схемы дано в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Компоновочная схема мотор-редуктора

№ схемы

Компоновочная схема

Описание

1

1 – электродвигатель;

2 – зубчатый редуктор;

3 – муфта.

Передача – цилиндрическая зубчатая наружного зацепления, вертикальная компоновка;

Режим работы – 2 смены, со средними динамическими нагрузками, реверсивная передача;

Требования к компактности – средние;

Ограничения по шумности – средние;

Крупносерийное производство.

2

1 – электродвигатель;

2 – червячный редуктор;

3 – муфта.

Передача – червячная, с нижним расположением червяка;

Режим работы – 1 смена, со средними динамическими нагрузками, реверсивная передача;

Требования к компактности – средние;

Крупносерийное производство.

3

1 – электро- двигатель;

2 – зубчатый редуктор;

3 – муфта.

Передача – цилиндрическая зубчатая наружного зацепления, горизонтальная компоновка;

Режим работы – 3 смены, с небольшими динамическими нагрузками, нереверсивная передача;

Требования к компактности – средние;

Ограничения по шумности – средние;

Мелкосерийное производство.

Продолжение таблицы 1.2

№ схемы

Компоновочная схема

Описание

4

1 – электродвигатель;

2 – червячный редуктор;

3 – муфта.

Передача – червячная, с верхним расположением червяка;

Режим работы – 2 смены, с небольшими динамическими нагрузками, нереверсивная передача;

Требования к компактности – средние;

Мелкосерийное производство.

2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

2.1 Цели и задачи проектирования

Курсовая работа по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» выполняется после завершения изучения студентами ряда общетехнических и технологических дисциплин и еe целью является приобретение первых инженерных навыков по расчету и конструированию типовых деталей и узлов машин и механизмов на основе полученных теоретических знаний.

Основными задачами курсовой работы являются:

ознакомление с научно-технической литературой по теме работы;

изучение известных конструкций аналогичных механизмов с анализом их достоинств и недостатков;

выбор наиболее оптимального варианта конструкции с учетом требований технического задания на работу;

выполнение необходимых расчетов с целью обеспечения заданных технических характеристик проектируемого устройства;

выбор материалов и необходимой точности изготовления деталей и узлов проектируемого устройства, шероховатости поверхностей, необходимых допусков и посадок, допусков формы и расположения;

выполнение графической части работы в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД (Единой системы конструкторской документации);

составление необходимых описаний и пояснений к работе.

При выполнении курсовой работы рекомендуется использовать учебные пособия «Детали машин и основы конструирования»: [2] – V семестр и [3] – VI семестр.

2.2 Общие рекомендации по проектированию

Конструирование устройства проводится в соответствии со схемой механизма, указанной в задании, на основе результатов прочностного и кинематического расчетов.

Для правильного проектирования необходимо:

знакомство с существующими конструкциями и умение в них критически разбираться;

знание методов изготовления деталей;

знание условий работы проектируемого устройства;

умение конкретно воплощать свои идеи в виде конструктивного чертежа.

Рационально спроектированное и правильно построенное устройство должно быть прочным, долговечным, возможно дешевым и экономичным в работе, а также безопасным для обслуживающих ее лиц. Этим основным требованиям должны удовлетворять не только само устройство, но и каждая его деталь.

Выполнение эскизного варианта общего вида устройства (сборочного чертежа) начинают с нанесения осевых линий с учетом диаметров и габаритов валов, зубчатых колес, подшипников. Детали механизма следует располагать в корпусе компактно, более плотно используя его пространство.

В дальнейшем прорабатывают конструкции отдельных деталей, выбирают способы соединения их с другими элементами механизма.

Конструкция проектируемого механизма должна обеспечивать возможность его сборки и разборки, свободный доступ для регулировки, настройки отдельных узлов и замены деталей. Предпочтителен узловой метод сборки, при котором отдельные детали собираются в узлы, а из них собирается механизм.

Тип и способ изготовления корпусных деталей выбирается в зависимости от объемов производства. При серийном производстве целесообразно корпуса выполнять литыми или штампованными, а при индивидуальном или мелкосерийном производстве – сварными или сборными. При проектировании разъемного корпуса необходимо предусмотреть элементы, обеспечивающие фиксацию взаимного положения корпусных деталей.

При выборе варианта конструкции необходимо изучить известные технические решения и выполнить их анализ, максимально использовать унифицированные детали и узлы. Для повышения технологичности и уменьшения трудоемкости изготовления конструкции следует сокращать номенклатуру используемых стандартных и нормализованных деталей и узлов, а также используемых материалов. Везде, где возможно, следует применять в деталях форму тел вращения, технологически более простую в изготовлении.

Для наиболее удачного размещения деталей и узлов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов конструкции проектируемого устройства. При этом возможны существенные изменения первоначально разработанной конструкции и выполненных расчетов. В качестве окончательного варианта конструктивного решения выбирается наиболее удачная эскизная проработка проектируемого устройства, обеспечивающая минимальные массово-геометрические параметры и максимальную экономичность в эксплуатации.

При конструировании деталей следует стремиться к упрощению ее конструкции, что приводит к снижению ее себестоимости.

2.3 Содержание расчетно-пояснительной записки и чертежей

Расчетно-пояснительная записка должна содержать титульный лист, задание на курсовую работу, содержание, описание разработанной конструкции, расчетную часть, список используемой литературы.

В записку включаются окончательные данные по конструктивному решению мотор-редуктора без приведения промежуточных результатов расчетов и вариантов конструкции узлов и механизма в целом.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

Титульный лист.

Задание. При отсутствии задания проект не принимается, при утере задания необходимо своевременно сообщить преподавателю.

Оглавление.

1 Введение.

1.1 Название и назначение проектируемого мотор-редуктора.

1.2 Краткое описание конструкции.

1.3 Условия эксплуатации.

1.4 Определение ресурса мотор-редуктора.

2 Кинематический расчет.

2.1 Определение требуемой мощности мотор-редуктора.

2.2 Определение КПД.

2.3 Подбор вариантов двигателя.

2.4 Определение передаточного числа редуктора.

2.5 Выбор окончательного варианта электродвигателя (с обоснованием).

2.6 Определение на каждом валу редуктора частоты вращения, угловой скорости, мощности и вращающего момента.

2.7 Таблица с результатами расчета.

3 Расчет закрытых передач (цилиндрическая зубчатая или червячная).

3.1 Выбор материала и термообработки: п. 2.9 [3] – для зубчатых и п. 3.6.1, 3.6.2 [3] – для червячных передач.

3.2 Определение допускаемых напряжений при расчете на контактную и изгибную усталостную прочность: п. 2.10 [3] – для зубчатых и п. 3.6.3 [3] – для червячных передач.

3.3 Определение геометрических параметров передачи: п. 2.6 и 2.11.1-2.11.4 [3] – для зубчатых и п. 3.3, 3.7.2 [3] – для червячных передач. По окончании расчета результаты свести в таблицу.

3.4 Определение сил в зацеплении: п. 2.7 и 2.11.4.8 [3] – для зубчатых и п. 3.4, 3.7.2.6 [3] – для червячных передач. По окончании расчета результаты свести в таблицу.

3.5 Проверочный расчет передачи на контактную и изгибную усталостную прочность: п. 2.11.5 и 2.11.6 [3] – для зубчатых и п. 3.7.3.1-3.7.3.2 [3] – для червячных передач. По окончании расчета результаты свести в таблицу.

3.6 Тепловой расчет: п. 3.7.3.3 [3] – для червячной передачи.

4 Предварительный расчет валов.

4.1 Проектировочный расчет валов. Эскизный проект валов. Выбор материалов, термообработки и допускаемых напряжений: п. 6.4, табл. 6.1 [3].

4.2 Предварительное определение конструкции вала.

5 Подбор соединительной муфты: п. 8.2, 8.5 [3].

6 Выбор подшипников.

6.1 Выбор типа и типоразмера подшипников для всех валов редуктора (привести обоснование выбора): п. 7.2.3, 7.2.5.1 [3].

6.2 Выбор схемы установки подшипников, способа их закрепления на валу и в корпусе (привести обоснование выбора): п. 7.2.6, 7.2.7 [3].

6.3 Составление расчетных схем для валов и определение реакций в опорах: п. 6.5 [3].

6.4 Проверка статической грузоподъемности: п. 7.2.5.2 [3].

6.5 Проверка долговечности подшипников: п. 7.2.5.3 [3].

7 Конструирование зубчатых колес (необходимо сконструировать все имеющиеся в приводе зубчатые, червячные колеса, вал-шестерни и червяки).

7.1 Выбор конструкции колес (с обоснованием).

7.2 Расчет размеров колес.

7.3 Выбор посадок, предельных отклонений, допусков форм и расположения поверхностей, шероховатостей.

8 Расчет шпоночных и шлицевых соединений: п.2.5, 2.6 [2].

9 Уточненный расчет валов.

9.1 Уточнение размеров валов. Построение эскиза вала. Выбор конструктивных элементов, определение их размеров, выбор посадок, предельных отклонений, допусков форм и расположения поверхностей, шероховатостей.

9.2 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов. Проверка статической прочности валов: п. 6.5 [3].

9.3 Проверка усталостной прочности валов: п. 6.6 [3].

10 Выбор способа смазки и смазочного материала для всех узлов мотор-редуктора.

11 Конструирование корпуса редуктора.

11.1 Выбор конструкции и определение размеров корпуса.

11.2 Выбор смазочных и уплотнительных устройств (привести обоснование выбора).

12 Сборка и монтаж мотор-редуктора.

13 Заключение.

14 Список используемой литературы.

Графическая часть курсовой работы:

1 лист Сборочный чертеж мотор-редуктора (ф. А1)

2 лист Рабочий чертеж тихоходного вала (ф.А3).

3 лист Рабочий чертеж зубчатого или червячного колеса (ф.А3).

2.4 Дополнительные методические указания для проведения расчетов

2.4.1 Срок службы мотор-редуктора

Срок службы (ресурс) EMBED Equation.3 , ч, определяется по формуле:

EMBED Equation.3 ,

где L – срок службы привода, лет;

EMBED Equation.3 – количество рабочих дней в году ( EMBED Equation.3 = 250 или 365 дней при пятидневной или семидневной рабочей неделе соответственно, в зависимости от характера производства);

EMBED Equation.3 – количество смен ( EMBED Equation.3 = 1, 2 или 3 смены);

EMBED Equation.3 – продолжительность смены ( EMBED Equation.3 = 8 часов).

Так как в задании не сказано о характере изменения тягового усилия за время эксплуатации, считаем как самый неблагоприятный вариант, что режим нагрузки – постоянный, т.е. за все время работы привода рабочая нагрузка не меняется, и равна заданному максимальному тяговому усилию F.

2.4.2 Обоснование выбора типа электродвигателя

Для проектируемых приводов рекомендуется использовать асинхронные трехфазные двигатели переменного тока. Эти двигатели наиболее универсальны. Они имеют закрытое и обдуваемое исполнение, что позволяет применять их для работы в загрязненных условиях, на открытых площадках и т.п. Двигатели используются для приводов механизмов, имеющих постоянную или маломеняющуюся нагрузку при длительном режиме работы, имеют повышенные пусковые моменты. Они могут работать в любом направлении, обеспечивая при необходимости реверсивность привода.

В таблицах 1 и 2 приложения приведены характеристики и основные размеры электродвигателей серии 4А.



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст