Министерство образования и науки ДОНЕЦКОЙ НАРОДНИЙ РЕСПУБЛИКИ Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган - Барановского Кафедра общеинженерных дисциплин А.А. Декань, Д.С.Афенченко ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ Методические указания «Технология конструирования одноступенчатого цилиндрического редуктора» для самостоятельной работы студентов Направление подготовки 6.050503 «Машиностроение» (специализация «Оборудование перерабатывающих и пищевых производств» дневной и заочной форм обучения) ДонНУЭТ Донецк 2015 Министерство образования и науки ДОНЕЦКОЙ НАРОДНИЙ РЕСПУБЛИКИ Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган - Барановского Кафедра общеинженерных дисциплин А.А. Декань Д.С.Афенченко ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ Методические указания «Технология конструирования одноступенчатого цилиндрического редуктора» для самостоятельной работы студентов Направление подготовки 6.050503 «Машиностроение» (специализация «Оборудование перерабатывающих и пищевых производств» дневной и заочной форм обучения) Утверждено на заседании кафедры общеинженерных дисциплин Протокол № 24 от 13. 05. 2015 Утверждено научно-методическим советом ДонНУЭТ Протокол №____ от « »____2015 ДонНУЭТ Донецк 2015 УДК 621.833.1-531:6:006.76/.78(075.8) БКК 34.446-02я73 Д 28 Рецензенты: А.Л. Фалько – док. техн. наук, доц. Е.А. Гладчук – канд. техн. наук, доц. Декань А.А. Детали машин и основы конструирования [Текст ]: Методические указания «Технология конструирования одноступенчатого цилиндрического редуктора» Для самостоятельной работы студентов направления подготовки специалистов 6.050503 «Машиностроение» (специализация «Оборудование перерабатывающих и пищевых производств») дневной и заочной форм обучения / А.А.Декань, Д.С. Афенченко. – Донецк: ДонНУЭТ, 2015. - 28с. Рассматриваются поэтапный порядок расчета и конструирования одноступенчатого цилиндрического редуктора как с прямозубой так и с косозубой передачей. Указана последовательность проектирования, вычерчивание общего вида редуктора и его деталей. Методические указания будут способствовать повышению качества и рациональной организации самостоятельной работы студентов. УДК 621.833.1-531:6:006.76/.78(075.8) БКК 34.446-02я73 © А.А. Декань, Д.С. Афенченко 2015 © Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского, 2015 Введение При изучении общетехнических дисциплин «Детали машин и основы конструирования», «Прикладная механика» студенты сталкиваются с проблемой конструирования машиностроительных изделий. Этот процесс имеет свои характеристики, отличительные особенности. Прежде всего, необходимо параллельно перерабатывать и увязывать между собой графическую (чертеж) и аналитическую (расчетные формулы) информацию. При этом каждый этап процесса предполагает принятие собственного конкретного решения из нескольких возможных, иногда противоречивых, и с учетом требований государственных стандартов. Предлагаемые методические указания дифференцируют этот процесс, облегчая тем самым его освоение на примере одноступенчатого цилиндрического редуктора. В методических указаниях принято, что расчеты носят предварительный характер. Так, если в задании приведен режим нагружения в виде циклограммы, то в качестве расчетного следует принять максимальный рабочий момент. Предполагается, что уточненные расчеты деталей машин проводятся в форме проверочных расчетов после разработки конструкции. Процесс конструирования может быть реализован как традиционными методами, так и с применением программного пакета Компас – 3D. 3 1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ УКАЗАНИЯ Предварительно, до начала разработки конструкции редуктора с использованием настоящих методических указаний, необходимо выполнить следующие подготовительные работы: 1) Ознакомиться с заданием, определить передаточное число редуктора u , расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора T2 и назначить коэффициент ширины зубчатого венца по ГОСТ 2185-66 из ряда … 0,16; 0,20; 0,25; 0,315; 0,40; 0,50 …; 2) Выбрать марки материалов для зубчатых колес и назначить их химикотермическую обработку; 3) Вычислить допускаемое контактное напряжение для зубчатой передачи. При проведении расчетов межосевое расстояние (главный параметр редуктора) принять стандартным из ряда … 50; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 335; 400 … Учитывая, что на предварительной стадии проектирования числа зубьев колес не устанавливаются, разрешается на этой предварительной стадии проектирования увеличить допускаемое отклонение величины действительного значения передаточного числа от номинального его значения до 6% вместо 4% (стандартный ряд номинальных передаточных чисел: … 1,80; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,0; 5,60; 7,10 …). Принятые размерности: для линейных величин – мм; для силовых – Н. 2. АЛГОРИТМ КОНСТРУИРОВАНИЯ РЕДУКТОРА Ниже, на рисунках 1 … 10, сопровождаемых минимально необходимыми аналитическими комментариями (таблица 1 … таблица 8, таблица 9.1, таблица 9.2), приведено содержание работ по конструированию одноступенчатого зубчатого цилиндрического редуктора. Каждый этап конструирования содержит рисунок и таблицу с одним и тем же номером. 4 5 Рисунок 1 – Основные геометрические размеры зубчатых колес 5 Таблица 1 – Расчет геометрических параметров зубчатого зацепления Параметры 1 Межосевое расстояние Обозначение 2 Расчетная формула 3 a K T2 K H a a (u 1)3 H u ba Размерность 4 2 мм 6 Делительный диаметр шестерни Делительный диаметр колеса d1 d1 2a u 1 мм d2 d 2 d1 u мм 6 Дополнительная информация 5 a - расчетное значение; a - принять ближайшее большее к расчетному стандартное значение по ГОСТ 2185-66; u - передаточное число; К =310 – для прямозубых передач; К = 270 – для косозубых передач; H - допускаемое контактное напряжение, Н/мм2; Т2 – крутящий момент на валу колеса, Нмм; КН – коэффициент учитывающий динамическую нагрузку и неравномерность распределения нагрузки между зубьями и по ширине венца; ba - коэффициент ширины зубчатого венца. Ширина колеса Ширина шестерни b2 b2 ba a мм b1 b1 b2 5 мм 7 7 Формула справедлива при a 500 мм. 8 Рисунок 2 – Диаметры вершин зубчатых колес 8 Таблица 2 – Расчет диаметров вершин в зубчатом зацеплении Параметры 1 Нормальный модуль Диаметр окружности вершин зубьев шестерни Диаметр окружности вершин зубьев колеса Обозначение 2 Расчетная формула 3 Размерность 4 Дополнительная информация 5 mn mn (0,001...0,02) a мм Принять согласно ГОСТ 9563-80. d a1 da1 d1 2mn мм da2 da 2 d2 2mn мм 9 9 10 Рисунок 3 – Определение геометрических параметров корпуса 10 Таблица 3 – Расчет геометрических параметров корпуса Параметры 1 Обозначение 2 Толщина стенок крышки и корпуса редуктора 11 Зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса редуктора Зазор между торцом шестерни и внутренней стенки корпуса редуктора Расстояние от плоскости разъема корпуса в сборе до дна корпуса Расчетная формула 3 0,0025a ; 1,124 T2 103 ; Размерность 4 Дополнительная информация 5 мм Принять большее значение. 8 мм A1 A1 мм A2 A2 1,2 мм h0 h0 a мм 11 Уточнить с руководителем проекта. 12 Рисунок 4 – Диаметры выходных концов валов 12 Таблица 4 – Расчет диаметров выходных концов валов Параметры 1 Диаметр выходного конца ведущего вала Диаметр выходного конца ведомого вала Обозначение 2 Расчетная формула 3 Размерность 4 Дополнительная информация 5 Принять большее значение в соответствии с ГОСТ 12080-66 – цилиндрические концы валов или ГОСТ 12081-66 – конические концы валов; k - допускаемое напряжение на кручение, Н/мм2. d в1 d в1 3 16 T1 k мм dв2 dв2 3 16 T2 k мм 13 13 14 Рисунок 5 – Геометрические размеры валов 14 Таблица 5 – Расчет геометрических размеров валов 15 Параметры Обозначение Расчетная формула Размерность 1 2 3 4 Диаметр ведущего d П1 вала под Диаметры ступеней вала ( d П1 ; подшипником d П 2 ; d Ш ; d К и пр.) назначить Диаметр ведомого dП2 вала под большими чем d в1 и d в 2 , при мм подшипником этом диаметры соседних Диаметр ведущего ступеней отличаются друг от dШ вала под шестерней* друга, примерно, на 5…20%. Диаметр ведущего dК вала под колесом Расстояние от внутренней стенки 2 0,31 2 мм редуктора до торца подшипника Примечание. * Если x 2,5 mn , то вал выполнить за одно целое с шестерней, т.е. в виде вал-шестерни (см. эскиз) 15 Дополнительная информация 5 Выбрать по каталогу размеры подшипников качения: d1 D B1 (для ведущего вала), d 2 D B2 (для ведущего вала). 16 Рисунок 6 – Определение дополнительных геометрических параметров валов и корпуса 16 Таблица 6 – Расчет дополнительных геометрических параметров валов и корпуса Параметры 1 Расстояние от внутренней стенки корпуса редуктора до фланца крышки ведомого вала Обозначен ие 2 Расчетная формула Размерность Дополнительная информация 3 4 5 c2 - расстояние от наружной стенки корпуса редуктора до оси болта, скрепляющего подшипниковое гнездо (см. рисунок 9, таблица 9.2), k2 - там же; d 5 - диаметр болта, скрепляющего подшипниковое гнездо (см. рисунок 9, таблица 9.2); L - уточнить после выбора торцевых крышек ведомого вала Уточнить по длине ступицы насаживаемой на этот хвостовик детали L c2 1,1d 5 (3...5); L L k 2 1,1d 5 (3...5); (принять большее значение). мм 17 Длина хвостовика l1 l2 l1( 2) (1,3...2)d в1( в 2) мм По D - диаметр наружного диаметра кольца подшипника – выбрать крышки торцевые глухие (ГОСТ 18511-73) и крышки торцевые с отверстием для манжетного уплотнения (ГОСТ 18512-73) 17 18 Рисунок 7 – Определение геометрических размеров зубчатого колеса 18 Таблица 7 – Расчет геометрических размеров зубчатого колеса 19 Параметры 1 Диаметр ступицы Обозначение 2 Расчетная формула 3 d ст d ст 1,6d к Размерность 4 мм Длина ступицы lст lст (1,0...1,5)d к мм Толщина обода колеса Толщина диска Диаметр центровой окружности Внутренний диаметр обода Диаметр отверстий 0 0 (2,5...4,0)mn c c 0,3b2 мм мм Dотв Dотв 0,5D0 d ст мм D0 D0 d f 2 2 0 мм d отв d отв 0,25( D0 d ст ) мм Фаска Фаска n f n 0,5mn мм мм – 19 Дополнительная информация 5 Предпочтительная конструкция lст b2 (см. рисунок 1). 0 8 мм В зубчатых колесах малых размеров отверстий не делают. См. таблицу 8. 20 Рисунок 8 – Определение дополнительных геометрических размеров соединений 20 Таблица 8 – Расчет дополнительных геометрических размеров соединений 21 Параметры 1 Диаметр бурта на ведущем валу Наружный диаметр распорной втулки на ведущем валу Диаметр бурта на ведомом валу Наружный диаметр распорной втулки на ведомом валу Размеры шпонок Обозначение 2 Расчетная формула 3 Размерность 4 d б1 d вт1 d ш 3 f мм d б 2 d вт2 d к 3 f мм d б1 d вт1 dб2 При d ш ( к ) 40 мм принять f 1 мм, при d ш ( к ) (40...80) мм – f 2 мм. f – размер фаски для отверстия в ступице (см. рисунок 7). d в т2 – Размер фаски Дополнительная информация 5 f1 f1 0,5d вт i d 2 i 21 мм Принять сечение шпонок в зависимости от диаметра вала согласно ГОСТ 23360-78, длину шпонки определить из расчета на смятие с последующим ее уточнением по этому же стандарту d 2 i – диаметр заплечика принять по ГОСТ 20226-74; где i 1; 2. 22 Рисунок 9 – Определение геометрических размеров корпуса редуктора 22 Таблица 9.1 – Расчет геометрических размеров корпуса редуктора 23 Параметры 1 Толщина верхнего и нижнего поясов (фланцев) корпуса и крышки корпуса редуктора Толщина нижнего пояса корпуса Толщина ребер Диаметр фундаментных болтов Диаметр болтов, скрепляющих подшипниковые гнезда Диаметр болтов соединяющих основание корпуса с крышкой редуктора Диаметр болтов соединяющих крышки подшипников с корпусом подшипника Высота бобышки под болт, скрепляющий подшипниковое гнездо Обозначение 2 Расчетная формула 3 Размерность 4 b b 1,5 мм p1 p1 1,5 ; p2 m p2 (2,25...2,75) m (0,85...1) d1 d1 0,03...0,036a 12 мм d5 d5 (0,7...0,75)d1 мм мм мм d3 d3 (0,5...0,6)d1 мм d4 d4 (M 8...M16) мм hБ 23 Дополнительная информация 5 Принять их число 4 Количество болтов и их расположение принять конструктивно. Выбирать d 4 и количество отверстий по торцевым крышкам (см. таблицу 6). hБ - выбрать конструктивно, чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку (желательно у всех бобышек иметь одинаковую высоту hБ ) Продолжение таблица 9.1 – Расчет геометрических размеров корпуса редуктора 24 1 2 3 4 5 Расстояние между e (1...1,6)d2 подшипниковым гнездом и мм e подшипниковым болтом Диаметр болтов, соединяющих d8 0,4d1 d8 крышку смотрового окна и мм крышку редуктора q 1,8...2,5 Толщина проушины мм d6 3 d6 Диаметр отверстия проушины мм R 1,2d 6 Радиус скругления проушины мм R Диаметр маслоспускного M 16 1,5...M 30 2,0 d7 мм Принять конструктивно отверстия (под пробку) Расположение маслоспускного hп 0,25d 7 hп мм отыерстия Примечание: 1) Конструкции приливов для маслоуказателя (I) и смотрового люка (II) разработать на завершающей стадии проектирования [1, 2, 3] 2) Неуказанные литейные уклоны 4…7о. Таблица 9.1 – Расчетные параметры для болтов Размеры в мм Параметры ci ki М6 22 12 М8 24 13 М10 28 16 Болты М16 39 21 М12 33 18 Примечение: i 1; 2; 3. 24 М20 48 25 М24 54 34 М27 58 34 М30 65 50 25 Рисунок 10 – Общий вид редуктора 25 ЛИТЕРАТУРА 1. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. – 4-е изд., перераб и доп. – М. Машиностроение, 1989. – 496с., ил. 2. Цехнович Л.И., Петриченко И.П. Атлас конструкций редукторов: Учеб. Пособие. – 2-е изд., переаб и доп. – К.: Вища шк., 1990. – 151с., ил. 3. проектирование механических передач: Учеб. пособие для немашиностроительных вузов /С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, В.А. Киселев и др. – М.: Машиностроение, 1976. – 608с., ил. 4. Курсовое проектирование деталей машин /В.Н. Кудрявцев, Ю.А. Державец, И.И. Арефтев и др.: Учеб. пособие для машиностроительных вузов. – Л.: Машиностроение, 1984. – 400с., ил. 5. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Высшая школа, 1991. – 433с., ил. 26 СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Предварительные указания 2. Алгоритм конструирования редуктора Литература 27 3 4 4 26 Декань Алексей Алексеевич – к.т.н., доцент Афенченко Дмитрий Сергеевич – ст. преподаватель ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ Методические указания «Технология конструирования одноступенчатого цилиндрического редуктора» для самостоятельной работы студентов Направление подготовки 6.050503 «Машиностроение» (специализация «Оборудование перерабатывающих и пищевых производств» дневной и заочной форм обучения) 28
