Курсовая Вал-шестерня, номер: 345974

"Содержание

Введение. 2
1. Анализ чертежа и исходных данных детали. 4

Исходные данные:
Чертеж детали: «Вал».
Материал детали: сталь 40 ГОСТ1050-88.
Технические условия:
Твердость НRC 40…45.
Неуказанные предельные отклонения размеров: Н12, h12, IT14/2.
Неуказанная шероховатость Rа=6,3мкм.
Программа выпуска – 75000 шт.
Масса детали – 1,2.
Габаритные размеры:
 максимальный диаметр Dmax=60 мм;
 наибольшая длина lmax=112 мм.
Вал изготовлен из стали 40. Так как валы-шестерни работают в тяжелых условиях, к материалу предъявляются высокие требования в отношении однородности физико-механических свойств, макро- и микроструктуры, наличия внутренних дефектов, остаточных напряжений и т.д.
Характеристика материала 40
Марка : 40
Заменитель: 35, 45, 40г
Классификация : Сталь конструкционная углеродистая качественная
Дополнение: ВНИМАНИЕ! Также существует титановый сплав с названием 40, производимый по ОСТ 1-92077-91. Во избежание путаницы данный титановый сплав ищите в Марочнике как 40(dubl)
Применение: трубы, поковки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колеса, втулки для длительной и весьма длительной службы при температурах до 425 град.
Зарубежные аналоги: Известны40: купить Ауремо ООО www.auremo.org
Поставщик: Санкт-Петербург +7 (812) 680-16-77 , Днепр +380 (56) 790-91-90, info [a] auremo.org


Виды поставки материала 40
B03 - Обработка металлов давлением. Поковки ГОСТ 8479-70;
В22 - Сортовой и фасонный прокат ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 8319.0-75; ГОСТ 2879-2006; ГОСТ 9234-74; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 1133-71; ГОСТ 2590-2006;
В23 - Листы и полосы ГОСТ 82-70; ГОСТ 14918-80; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 16523-97; ГОСТ 103-2006;
В24 - Ленты ГОСТ 3560-73;
В32 - Сортовой и фасонный прокат ГОСТ 8560-78; ГОСТ 8559-75; ГОСТ 1051-73; ГОСТ 7417-75; ГОСТ 10702-78; ГОСТ 14955-77; ГОСТ 1050-88;
В33 - Листы и полосы ГОСТ 4405-75; ГОСТ 4041-71; ГОСТ 1577-93;
В34 - Ленты ГОСТ 10234-77; ГОСТ 2284-79;
В62 - Трубы стальные и соединительные части к ним ГОСТ 20295-85; ГОСТ 3262-75; ГОСТ 24950-81;
В71 - Проволока стальная низкоуглеродистая ГОСТ 1526-81; ГОСТ 5663-79; ГОСТ 792-67;
В72 - Проволока стальная средне- и высокоуглеродистая ГОСТ 17305-91; ГОСТ 26366-84; ГОСТ 9850-72; ГОСТ 7372-79; ГОСТ 3920-70; ГОСТ 3110-74; ГОСТ 9389-75;


Химический состав в % материала 40
ГОСТ 1050 - 88
C Si Mn Ni S P Cr Cu As
0.37 - 0.45 0.17 - 0.37 0.5 - 0.8 до 0.3 до 0.04 до 0.035 до 0.25 до 0.3 до 0.08


Температура критических точек материала 40.
Ac1 = 724 , Ac3(Acm) = 790 , Ar3(Arcm) = 760 , Ar1 = 680


Технологические свойства материала 40 .
Свариваемость: ограниченно свариваемая.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.


Механические свойства при Т=20oС материала 40 .
Сортамент Размер Напр. в T 5  KCU Термообр.
- мм - МПа МПа % % кДж / м2 -
Лист термообработ., ГОСТ 4041-71 4 - 14 510-660 21
Трубы холоднокатан. 580 320 17 Нормализация
Трубы горячекатан. 600 340 16
Пруток калиброван., ГОСТ 10702-78 590 40 Отжиг
Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88 510 14 40
Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88 610 6 35
Прокат, ГОСТ 1050-88 до 80 570 335 19 45 Нормализация
Лента нагартован., ГОСТ 2284-79 690-1030
Лента отожжен., ГОСТ 2284-79 440-690 14
Полоса, ГОСТ 1577-93 6 - 60 570 335 19 45 Нормализация

Твердость 40 , Лист термообработ. ГОСТ 4041-71 HB 10 -1 = 167 МПа
Твердость 40 , Прокат калиброван. нагартован. ГОСТ 1050-88 HB 10 -1 = 241 МПа
Твердость 40 , Прокат горячекатан. ГОСТ 1050-88 HB 10 -1 = 217 МПа
Твердость 40 , Прокат калиброван. отожжен. ГОСТ 1050-88 HB 10 -1 = 197 МПа
Твердость 40 , Прокат горячекатан. отожжен. ГОСТ 1050-88 HB 10 -1 = 187 МПа


Физические свойства материала 40 .
T E 10- 5  10 6   C R 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 2.13 51.5 7850 483 160
100 2.1 11.9 50.6 486 221
200 1.98 12.7 48.1 497 296
300 1.9 13.5 45.6 512 387
400 1.85 14.05 41.9 529 493
500 1.79 14.5 38.1 550 619
600 1.67 14.9 33.5 574 766
700 1.6 15.15 30 628 932
800 12.5 24.8 674 1110
900 13.5 25.7 657 1150
1000 14.5 26.9 653 1180
1100 15.2 28 649 1207
1200 15.8 29.5 649 1230
T E 10- 5  10 6   C R 10 9





Обозначения:
Механические свойства :
в - Предел кратковременной прочности , [МПа]
T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
5 - Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
 - Относительное сужение , [ % ]
KCU - Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB - Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T - Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E - Модуль упругости первого рода , [МПа]
 - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
 - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
 - Плотность материала , [кг/м3]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость :
без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

40 - Сталь конструкционная углеродистая качественная
40 - химический состав, механические, физические и технологические свойства, плотность, твердость, применение
Деталь представляет собой вал, который изготавливается воедино.. Наименьшие шейки вала предназначены для установки на них подшипников. Сквозное отверстие служит для установки штифта или болта, фиксирующего посадку съемной детали. Вал-шестерня представляет собой цилиндрическую деталь сложной формы. Деталь содержит стандартные элементы: фаски, зубья, центровочные отверстия. Деталь унифицирована.
Вал применяются в редукторах, коробках скоростей различных машин. Заготовка детали может быть получена как из проката, так и штамповкой.
 
Таблица 1 - Результаты анализа точности детали «Вал»
№
пов. Поверхность Исполни-тель¬ный размер Ква-литет Допуск, мм Шерохова¬тость, Rz
1 Наружная цилиндрическая поверхность 40 H8 0,027 0,8
2 Наружная цилиндрическая поверхность 60 e8 0,52 0,8
3 Внутренняя цилиндрическая поверхность 10 Н8 0,15 6,3
4 Наружная цилиндрическая поверхность 40 H8 0,62 20

5 внутренняя цилиндрическая поверхность 28 h12 0,52 1,25
6,8 Наружная цилиндрическая поверхность 38 h12 0,013 6,3
7 Наружные фаски - h12 - 20
9 Наружная цилиндрическая поверхность 40 H8 0,027 0,8
10,11 Внутренняя цилиндрическая поверхность 6 Н12 0,15 6,3

Самым точный квалитетом поверхности является 40H8 и 60 e8.

2. Расчет массы детали, заготовки и коэффициента использования
материал. 6
3. Определение типа производства. 8
4. Определение класса детали и типового технологического процесса. 10
5. Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления. 11
6. Выбор технологических баз. 17
7. Составление технологического маршрута обработки детали. 19
8. Расчет межоперационных припусков на механическую обработку. 22
9. План обработки отдельных поверхностей. 24
10. Расчет режимов резания. 25
11. Нормирование технологического процесса. 35
Заключение. 40

Список литературы. 42

1. Метелев Б.А., Куликова Е.А., Тудакова Н.М. Технология машиностроения. Ч1: комплекс учебно-методических материалов/ Б.А. Метелев, Е.А. Куликова, Н.М. Тудакова; Нижегород.гос.техн.ун-т Нижний Новгород, 2007 – 107 с.
2. Горбацевич А.Ф., Шкрет В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения, 4-е изд., Москва – Высш. Школа, 1983 – 256с., ил.
3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.М. Дальского, А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова, А.Г. Суслова.-5-е изд., перераб. и доп.-М Машиностроение, 2001. 912 с., ил.
4. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Ч2, Москва – Экономика, 1990.
5. Расчет припусков: метод. Указания к выполнению практических работ и разделов в курсовых и дипломн. проектах для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения/НГТУ; Сост.: Д. С. Пахомов. Н. Новгород, 2001. – 24 с.
6. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., «Машиностроение», 1972.
7. Техническое нормирование операций механической обработки детали: Учебное пособие. Компьютерная версия. /И.М. Морозов. И.И. Гузеев, С.А. Фадюшин. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ. 2003. – 65с.
8. Механическая обработка тел вращения: Учебно-методическое пособие.- Екатеринбург: Изд. УрФУ, 2015. -221с.
"Содержание

Введение. 2
1. Анализ чертежа и исходных данных детали. 4

Исходные данные:
Чертеж детали: «Вал-шестерня».
Материал детали: сталь 40Х ГОСТ4543-71.
Технические условия:
Твердость НВ 215…240.
Неуказанные предельные отклонения размеров: Н14, h14, IT14/2.
Неуказанная шероховатость Rа=20мкм.
Программа выпуска – 75000 шт.
Масса детали – не определена.
Габаритные размеры:
 максимальный диаметр Dmax=35 мм;
 наибольшая длина lmax=143 мм.
Вал-шестерня изготовлен из стали 40Х. Так как валы-шестерни работают в тяжелых условиях, к материалу предъявляются высокие требования в отношении однородности физико-механических свойств, макро- и микроструктуры, наличия внутренних дефектов, остаточных напряжений и т.д.
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 – легированная конструкционная, применяется для деталей средних размеров с твердой износоустойчивой поверхностью при достаточно прочной и вязкой сердцевине, работающих при больших скоростях и средних давлениях. Из стали 40Х рекомендуется изготавливать зубчатые колеса, кулачковые муфты, втулки и т.п. Данный материал позволяет применять инструменты, изготовленные из твёрдых сплавов Т15К6 и Т30К4, что приводит к значительной экономии и высокой производительности при обработке. Плотность ρ=7810 кг/м3. Временное сопротивление разрыву σВ=600 МПа. Коэффициент обрабатываемости КV =0,85.
Деталь представляет собой вал-шестерню, который изготавливается воедино. Ступень наибольшего диаметра зубчатая и предусмотрена для соединения со съемным зубчатым колесом. Наименьшие шейки вала предназначены для установки на них подшипников. Сквозное отверстие служит для установки штифта или болта, фиксирующего посадку съемной детали. Вал-шестерня представляет собой цилиндрическую деталь сложной формы. Деталь содержит стандартные элементы: фаски, зубья, центровочные отверстия. Деталь унифицирована.
Вал - шестерни применяются в редукторах, коробках скоростей различных машин. Заготовка детали может быть получена как из проката, так и штамповкой.
Таблица 1 - Результаты анализа точности детали «Вал - шестерня»
№
пов. Поверхность Исполни-тель¬ный размер Ква-литет Допуск, мм Шерохова¬тость, Rz
1 Торцевая поверхность 18 h14 0,5 20

2 Торцевая поверхность 18 h14 0,5 20

3 Наружная цилиндрическая поверхность 18 h8 0,027 0,33
4 Наружная цилиндрическая поверхность 19 h14 0,52 0,33
5 Внутренняя цилиндрическая поверхность 10 Н12 0,15 20
6 Наружная цилиндрическая поверхность 32 h14 0,62 20

7 Наружная цилиндрическая поверхность 19 h14 0,52 1,25
8 Наружная цилиндрическая поверхность 18 к6 0,013 0,33
9,10,11 Наружные фаски - h14 - 20
12 Зубчатая поверхность
30 h14 0,52 1,25

Самым точный квалитетом поверхности является 18к6 и 18 h8.

2. Расчет массы детали, заготовки и коэффициента использования
материал. 6
3. Определение типа производства. 8
4. Определение класса детали и типового технологического процесса. 10
5. Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления. 11
6. Выбор технологических баз. 14
7. Составление технологического маршрута обработки детали. 16
8. Расчет межоперационных припусков на механическую обработку. 19
9. План обработки отдельных поверхностей. 21
10. Расчет режимов резания. 22
11. Нормирование технологического процесса. 32
Заключение. 37

Список литературы. 38

1. Метелев Б.А., Куликова Е.А., Тудакова Н.М. Технология машиностроения. Ч1: комплекс учебно-методических материалов/ Б.А. Метелев, Е.А. Куликова, Н.М. Тудакова; Нижегород.гос.техн.ун-т Нижний Новгород, 2007 – 107 с.
2. Горбацевич А.Ф., Шкрет В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения, 4-е изд., Москва – Высш. Школа, 1983 – 256с., ил.
3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.М. Дальского, А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова, А.Г. Суслова.-5-е изд., перераб. и доп.-М Машиностроение, 2001. 912 с., ил.
4. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Ч2, Москва – Экономика, 1990.
5. Расчет припусков: метод. Указания к выполнению практических работ и разделов в курсовых и дипломн. проектах для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения/НГТУ; Сост.: Д. С. Пахомов. Н. Новгород, 2001. – 24 с.
6. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., «Машиностроение», 1972.
7. Техническое нормирование операций механической обработки детали: Учебное пособие. Компьютерная версия. /И.М. Морозов. И.И. Гузеев, С.А. Фадюшин. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ. 2003. – 65с.
8. Механическая обработка тел вращения: Учебно-методическое пособие.- Екатеринбург: Изд. УрФУ, 2015. -221с.

Приложения: Чертеж детали. Чертеж заготовки. Технологическая документация"
"СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Общий раздел
1.1 Служебное назначение и описание объекта производства.

Редуктор входит в состав привода дробилки ДШЗ 1000/320-у, кото-рая входит в состав линии по обслуживанию горно-шахтного оборудова-ния.
Дробилка состоит из:
- загрузочного бункера;
- дробильной камеры;
- двух приводов.
Загрузочный бункер включает в себя крышку и корпус, которые вы-полнены в виде сварных металлоконструкций, внутри которых имеется свободное пространство, К узлу загрузочного бункера прикреплен кожух, выполненный в виде сварной металлоконструкции.
Привод включает в себя электродвигатель и редуктор 2С3-710, кото-рый установлены на сварной раме. Рама устанавливается на фундамент.
Дробильная камера выполнена в виде сварной металлоконструкции, внутри которой расположено оборудование, обеспечивающее измельчение. К узлу рамы прикреплен кожух, выполненный в виде сварной металлокон-струкции. Штанги выполнены сварными из листового проката. К нижней части штанг прикреплены зубчатые рейки, входящие в зацепление с при-водной вал-шестерней.
В данной машине редуктор служит для передачи крутящего момента от вала электродвигателя зубчатому колесу, находящемуся в зацеплении с валом дробильного механизма.
Принцип работы.
Крутящий момент от вала электродвигателя передается входной вал поз.3 через шлицы. Далее вал через шпонку 62×55×320 передает крутя-щий момент зубчатому колесу поз 9, находится в зацеплении с вал-шестерней поз 5, на этот же вал-шестерню насажено зубчатое колесо поз 11. Вращение от колеса к вал-шестерне передается через шпонку 48×48×230. Вал-шестерня 4 находится в зацеплении с колесом зубчатым поз.11, которое установлено на выходном валу поз 5. Крутящий момент передается от колеса валу через шпонку 45×25×200. От выходного вала крутящий момент передается далее рабочему органу через шпонку 45×25×200. Редуктор имеет один два выхода.
Описание конструкции.
Редуктор состоит из сварного корпуса поз.1 и крышки поз.2. Корпус и крышка редуктора соединены винтами и коническими штифтами поз.68. В верхней части крышки имеется отверстие для осмотра зацепления и за-ливки масла. Отверстие закрывают крышкой поз.3, которую крепят к кор-пусу болтами М10-6 поз.48. Также в верхней части крышки редуктора установлена отдушина поз.8. Для контроля за уровнем масла служит мас-лоуказатель поз.86. Сливают масло через отверстие в нижней части корпу-са, которое закрывают пробкой поз.87. Вытекание масла на внешнюю сто-рону редуктора предотвращается манжетой поз. 36. Быстроходная вал-шестерня установлена на двух конических роликоподшипниках. Вал-шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом, соединенным с про-межуточной вал-шестерней шпонкой. Промежуточный вал-шестерня смон-тирован на двух конических роликоподшипниках. Промежуточный вал-шестерня находится в зацеплении с колесом зубчатым, соединенным с ти-хоходным валом шпонкой. Выходной вал смонтирован на двух конических роликоподшипниках. Для регулировки зазоров между внешними кольцами подшипников и торцами боковых крышек предусмотрены кольцо дистан-ционное 120×15, кольцо дистанционное 190×15, а также набор тонких ме-таллических прокладок. Боковые крышки крепятся к бонкам корпуса бол-тами. В корпусе устанавливается резиновый шнур в канавки на клею 88-СА. Боковые крышки также уплотняются резиновым шнуром, предвари-тельно склеенным в кольца клеем 88-СА. Для обеспечения плотности сты-ка плоскость разъема корпуса и крышки при сборке покрывают гермети-ком. Входной вал-шестерня соединяется с элементом привода – электро-двигателем (валом электродвигателя) шлицами. Выходной вал соединяется с рабочим органом привода шпонкой.

1.2 Характеристика существующего производства (цеха, участки, комплек-са станков). Тип производства, рыночная потребность, годовой объем про-изводства.
1.3 Анализ технологичности объекта производства, анализ использован-ных материалов.
2. Технологический раздел.
2.1 Анализ существующих, выбор, обоснование и проектирование новых заготовок
2.2 Анализ существующего, выбор и обоснование нового технологическо-го процесса механической обработки.
2.2.1 Выбор и обоснование технологических баз.
2.2.2 Выбор оснащения технологического процесса.
2.3 Определение допусков и межоперационных размеров.
2.4 Определение режимов резки.
2.5 Нормирование технологического процесса. Расчет норм времени по операциям.
2.6 Расчет и конструирование измерительного инструмента.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Методические указания по расчету приспособлений».
2. «Общемашиностроительные нормативы времени». М.Машиностроение1989.
3. «Общемашиностроительные нормативы режимов резанья для технического нормирования работ на металлорежущих станках», М. Машиностроение.
4. Ансеров М.А «Приспособление для металлорежущих станков», Л. Машиностроение, 1975.
5. Балабанов А.Н. «Краткий справочник технолога - машиностроителя», М. «Издательство станков» 1982.
6. Горбацевич А.Ф. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения», Минск Высшая школа 1975.
7. Добрыднев И.С. «Курсовое проектирование по предмету по технологии машиностроения», Москва. Машиностроения 1985г.
8. Маталин А.А «Технология машиностроения», Л. Машиностроение 1985.
9. Нефедов Н.Е «Сборник задачи примеров по резанию металлов и режущему инструменту», Москва. Машиностроение 1977.
10. Панов А.А «Обработка металлов резанья»
11. Сахаров С.Н. «Металлорежущие инструменты» М. Машиностроения 1989.
12. Сорокин В.Г. «Марочник сталей и сплавов», М.: Машиностроение, 1989.
13. Справочник технолога том 1 и 2 под редакцией Косилова А.А. Москва, Машиностроение 1986.
14. Atola, S., Leskinen, Cepstrum Analysis Predicts Gearbox Failure, Noise Control Engineering Journal, March-April 1999, Vol 34(2), 53-59
15. Jacob,A.,Fault Diagnosis of Gear-trains using a New Technique for Condition Monitoring of Rotating Machinery, M.S. Thesis, Florida Institute Of Technology, June 2002.
Kemerait, R.C., G.W.Pound, L.J. Owiesny, Vibration Analysis for Detection of Bearing and Gear Faults within Gearboxes: An Innovative Signal Processing Approach, Proc. of the 41st Meeting of the Mechanical Failures Prevention Group, Naval Air Test Center, Maryland, Oct. 28-30, 2006, 145-159."