Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Расчет механического привода

Стр 1 из 8Следующая ⇒

РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ РЕДУКТОРОМ

Методические указания к выполнению курсового проекта (работы)

по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» для студентов всех специальностей и направлений очной и заочной форм обучения

Составители:

Л. И. Никитина, кандидат технических наук, доцент;

А.Н.Машьянов, преподаватель;

К.Г.Снегирева

Тюмень

ТИУ

2016

Расчет механического привода с цилиндрическим одноступенчатым редуктором: методические указания к выполнению курсового проекта (работы) по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» для студентов всех специальностей и направлений очной и заочной форм обучения / сост. Никитина Л. И.; Машьянов А.Н.; Снегирева К.Г., Тюменский индустриальный университет. – 1-е изд. – Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2016. – 36 с.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры прикладной механики «8» декабря 2016 года, протокол № 43.

Аннотация

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей и направлений очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину «Детали машин и основы конструирования», при выполнении стандартного процесса расчёта одного из наиболее распространённых механизмов привода. Набор элементов и их последовательность может быть организована по-разному, но подход к порядку определения параметров их работы и взаимодействия является единым. В методических указаниях рассмотрены и разъяснены все этапы определения параметров привода при передаче движения от двигателя к рабочему органу. Расчёт каждой части механизма произведён с максимальной подробностью и ссылками на стандартные показатели или выбор стандартных элементов.

Введение

Активное усвоение методов и приёмов дисциплины «Детали машин и основы конструирования» вырабатывает навыки для постановки и решения прикладных задач. Этим обусловлено особенно большое значение изучаемого курса как основы для освоения специальных технических дисциплин.

Курсовой проект (работа) по данной дисциплине является завершающим этапом общетехнической подготовки инженера-механика. Для выполнения курсового проекта (работы) требуется знание таких дисциплин как «Начертательная геометрия и инженерная графика», «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Материаловедение», «Теория механизмов и машин». В качестве объектов курсового проектирования используются кинематические схемы механических приводов включающих электродвигатель, открытую передачу и редуктор. Основная цель выполняемой работы заключается в разработке расчётной и конструкторской документации, обеспечивающей изготовление и эксплуатацию проектируемого изделия. Для решения поставленных задач выполняется пояснительная записка, подтверждающая работоспособность и надежность конструкции, а также разрабатывается сборочный чертеж редуктора. Указанная документация оформляется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к технической документации. В процессе курсового проектирования производится расчёт и конструирование передач, валов, подбор подшипников качения, а так же выбор смазки и мероприятий по монтажу и техническому обслуживанию приводов. Наиболее ответственным и трудоемким этапом выполнения проекта является разработка сборочного чертежа редуктора. Для уменьшения затрат времени и повышения качества технической документации рекомендуется тщательная проработка компоновочной схемы и типовой конструкции редуктора.

Заключительным этапом курсового проектирования является защита проекта, позволяющая оценить полученные знания и умения при выполнении инженерных расчётов типовых деталей машин. Приобретенный опыт расчёта и конструирования механических приводов обеспечивает применение общетехнической информации при изучении специальных дисциплин.

Таблица 1

Техническое задание на курсовой проект (работу)

по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

Кинематическая схема двухступенчатого механического привода

Исходные данные

1.Мощность на выходном валу –

P _вых = 5 кВт

2.Частота вращения выходного вала –

n _вых = 250 об/мин

Электродвигатель

Клиноременная передача

Редуктор цилиндрический одноступенчатый косозубый

Зубчатая муфта

Рабочая машина

Вал 2

Вал 3

Мощность, кВт

5,62

5,34

Крутящий момент,

190

Частота вращения валов, об/мин

2920

887

250

Тип передачи привода

Клиноременная открытая

Цилиндрическая закрытая

Передаточное отношение

3,29

3,55

Коэффициент полезного действия

0,95

0,955

Исходные данные

Крутящий момент на валу колеса
Частота вращения шестерни		887
Передаточное отношение цилиндрической передачи		3,55

Вывод.

Расчетное напряжение изгиба = 92,25 МПа меньше, чем допускаемое напряжение изгиба = 172,8 МПа, следовательно, передача выдержит нагрузку.

Исходные данные

Материал – сталь 45. Механические характеристики: _В=530 МПа, _Т=275 МПа, _Т=170 МПа, _-1=230 МПа, _-1=155 МПа, , (Приложение, табл. 28)
Крутящий момент на валу колеса
Окружная сила Н	Радиальная сила 716 Н	Осевая сила =429 Н	Cила, действующая на вал со стороны муфты =14 Н
Расстояние от середины колеса до середины опоры А (определяется по компоновочному чертежу редуктора)				мм
Расстояние до муфты (определяется по компоновочному чертежу редуктора)				b =70 мм
Делительный диаметр колеса				мм
Диаметр вала под колесом				мм
Коэффициент пусковой перегрузки				К_П=2

Cила, действующая на вал со стороны муфты, определяется по формуле: для входных валов и выходных валов одноступенчатых редукторов , для выходных валов многоступенчатых редукторов .

Начертить расчетную схему вала (рис.2).

6.1. Определение реакций в опорах А и В.

6.1.1. Реакции опор в вертикальной плоскости

;

= 954 Н;

;

= - 238 Н.

Проверка: - 238 – 716 + 954 = 0.

6.1.2. Реакции опор в горизонтальной плоскости

= 960 Н.

6.1.3. Реакции опор в плоскости смещения валов

; = 28 Н;

; = 14 Н.

Проверка: - 14 + 28 - 14 = 0.

Рис.2. Расчетная схема тихоходного вала и эпюры моментов

6.1.4. Результирующие реакции в опорах

= 1003 Н;

+28 = 1381 Н.

6.2. Построение эпюр изгибающих моментов (Рис. 2).

6.2.1. Вертикальная плоскость (эпюра «М _y»)

= -8330 Н·мм; = 33390 Н·мм.

6.2.2. Горизонтальная плоскость (эпюра «М_х»)

960·35 = 33600 Н·мм.

6.2.3. В плоскости смещения валов

14·70 = 980 Н·мм.

Изгибающий момент в сечении I-I 14·35 = 490 Н·мм.

6.2.4. Анализируя характер эпюр, определяем, что опасным является сечение I-I под колесом. Суммарный изгибающий момент в опасном сечении

= 4,7859·10⁴ Н·мм.

6.3. Расчет на статическую прочность

6.3.1. Максимальное напряжение изгиба в период пуска

9,96 МПа,

где W_x - осевой момент сопротивления сечения вала, мм³

b, t - раз меры шпонки (Приложение, табл.18).

6.3.2. Максимальное растягивающее (сжимающее) напряжение в период пуска

МПа,

где А – площадь сечения вала, мм².

6.3.3. Максимальное нормальное напряжение

9,96+0,49=10,45 МПа.

6.3.4. Максимальное напряжение кручения в период пуска

=18,38 МПА,

где - полярный момент сопротивления сечения вала, мм³.

6.3.5. Коэффициенты запаса прочности по нормальным напряжениям

6.3.6. Коэффициенты запаса прочности по касательным напряжениям

6.3.7. Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести

Вывод.

Поскольку расчетное значение коэффициента запаса прочности , то пластические деформации вала в период действия кратковременных пусковых перегрузок будут отсутствовать.

6.4. Расчет вала на усталостную выносливость

В сечении вала I - I концентратором напряжений является шпоночный паз, который выполнен концевой фрезой. Данная поверхность подлежит чистовому шлифованию.

Коэффициенты для расчетов (Приложение, табл. 29, 30, 31):

Эффективные коэффициенты при изгибе и кручении		Масштабный фактор	Коэффициент, учитывающий влияние шероховатости
1,6875	1,445	0,818
Коэффициенты определяются путем интерполирования

6.4.1. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

где МПа – амплитуда циклов нормальных напряжений;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений. При нереверсивной работе редуктора можно принять =0.

6.4.2. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

где = МПа - амплитуда циклов касательных напряжений;

- среднее напряжение цикла касательных напряжений.

6.4.3. Общий коэффициент запаса прочности при расчете на усталостную выносливость

Вывод: Условие прочности выполняется.

Вывод.

Подшипник выдержит нагрузку в течение заданного срока службы.

Примечание.

1. Если срок службы менее 15000 часов, необходимо выполнить указанные расчёты для подшипника более тяжёлой серии или применить роликоподшипник.

2. Если срок службы превосходит 15000 часов на значительную величину, необходимо подобрать подшипник более лёгкой серии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов / 8-е изд., перераб. и доп. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 496 с.

2. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. 12-е изд., перераб. - М.: Высшая школа, 2008. - 408 с.

3. Курмаз Л. В., Курмаз О. Л. Конструирование узлов и деталей машин: справочное учебно-методическое пособие /. - М.: Высшая школа, 2007. - 455 с.

4. Чернавский С.А. и др.. Курсовое проектирование деталей машин. Учебное пособие / 3-е изд.,стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - 416 с.

5. Электронный ресурс http://www.prikladmeh.ru/lect.html

Задания

Задание 1. Спроектировать приводную станцию ленточного конвейера по схеме рис. 1. Исходные данные: мощность на валу барабана Р_Б, его угловая скорость ω_Б приведены в табл. 1.

Рис. 1. Кинематическая схема конвейера к заданию 1

Таблица 1

Исходные данные для проектирования привода по схеме рис.1

Техническое задание

Вариант

Р_Б, кВт

4,5

5,0

6,0

2,0

2,5

3,0

4,0

5,0

6,0

2,0

ω_Б, 1/с

2,5

3,0

3,5

2,2

3,0

2,0

2,5

Задание 2. Спроектировать приводную станцию ленточного конвейера по схеме рис. 6. Исходные данные: мощность на валу барабана Р_Б, его угловая скорость ω_Б приведены в табл. 2.

Рис. 2. Кинематическая схема конвейера к заданию 2

Таблица 2

Исходные данные для проектирования привода по схеме рис. 2

Техническое задание	Вариант
Техническое задание	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р_Б, кВт	6,0	5,5	5,0	4,5	4,0	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
ω_Б, 1/с	3,4	3,2	3,1	2,9	2,5	3,4	3,2	3,1	2,9	2,4

Задание 3. Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме рис. 3. Исходные данные: мощность Р_з на ведущей звездочке цепного конвейера, ее угловая скорость ω_з, приведены в табл. 3.

Рис. 3. Кинематическая схема конвейера к заданию 3

Таблица 3

Исходные данные для проектирования привода по схеме рис. 3

Техническое задание	Вариант
Техническое задание	1	2		3	4	5	6	7	8	9	10
Р_з, кВт	2,5	3,0	3,5		4,0	4,5	5,0	6,0	2,0	1,5	1,2
ω_з, 1/с	3,0	4,0		4,5	5,0	6,0	2,8	2,7	2,5	2,3	2,0

Задание 4. Спроектировать привод ленточного конвейера по схеме рис. 4. Исходные данные: тяговое усилие F _Б на барабане, скорость ленты V _л диаметр барабана D _Б конвейера приведены в табл. 4.

Рис. 4. Кинематическая схема конвейера к заданию 4

Таблица 4

Исходные данные для проектирования привода по схеме рис. 4

Техническое задание	Вариант
Техническое задание	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F _Б, кН	1,2	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2
V _л, м/с	1,5	1,4	1,3	1,2	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7
D _Б, мм	200	225	250	275	300	300	275	250	225	200

Задание 5. Спроектировать привод цепного конвейера по схеме рис. 5. Исходные данные: мощность Р_з на валу звездочки конвейера, угловая скорость звездочки ω_з и особенности корпуса редуктора приведены в табл. 5.

Рис. 5. Кинематическая схема конвейера к заданию 5

Таблица 5

Исходные данные для проектирования привода по схеме рис. 5

Техническое задание	Вариант
Техническое задание	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р_з, кВт	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	6,0	5,0	4,0	3,0	2,0
ω_з, 1/с	3,4	3,2	3,1	2,9	2,5	3,0	3,2	2,0	2,5	3,0
Особенности корпуса редуктора	Нижнее расположение шестерни					Верхнее расположение шестерни
Особенности корпуса редуктора	Редуктор вертикальный

Таблица 1

Примерные значения к.п.д. различных передач

Вид передачи	Закрытая	Открытая
Цилиндрическая зубчатая передача	0.96…0.98	0.93…0.95
Коническая зубчатая передача	0.95…0.97	0.92…0.94
Червячная передача при числе заходов червяка z₁=1 z₁=2 z₁=4	0.68…0.72 0.73…0.78 0.78…0.84	0.52…0.62 0.62…0.72
Цепная передача	0.95…0.97	0.90…0.93
Плоскоременная передача	——	0.93…0.95
Клиноременная передача	——	0.94…0.96
Фрикционная передача	0.90…0.96	0.70…0.80
Одна пара подшипников качения	0.990…0.995
Муфта	0.98…0.99

Приложение

Таблица 2

Рекомендуемые передаточные числа u различных передач

Вид передачи	Среднее передаточное число	Максимально возможное передаточное число
Открытая цилиндрическая зубчатая передача	3…7	12
Закрытая цилиндрическая зубчатая передача	3…6	10
Закрытая коническая зубчатая передача	2…3	6
Открытая червячная передача	10…60	120
Закрытая червячная передача	10…40	80
Открытая цепная передача	2…6	8
Открытая плоскоременная передача	2…5	6
Открытая клиноременная передача	2…5	7

Таблица 3

Стандартные значения передаточных чисел u

1 ряд	1,00	1,25	1,6	2,00	2,50	3,15	4,0	5,0	6,3	8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25	31,5
2 ряд	1,12	1,40	1,8	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1	9,0	11,2	14,0	18,0	22,4	28	35,5

Примечание. Округлять до ближайшего значения из любого ряда, при равных условиях следует предпочитать первый ряд.

Таблица 4.

Рекомендуемое значение коэффициента y _ba для редукторов общего назначения

Расположение колёс относительно опор	Твёрдость рабочих поверхностей зубьев
Расположение колёс относительно опор	НВ₁ и НВ₂ £350	НВ₁ и НВ₂ >350
Симметричное	0,3…0,5	0,25…0,3
Несимметричное	0,25…0,4	0,2…0,25
Консольное	0,2…0,25	0,15…0,2

Таблица 5

Клиновые ремни

Сечение ремня	Размеры сечения, мм			А, мм²	Натяжение 2F₀, H	Рекомендуемая длина ремня L, мм
Сечение ремня	b ₀	b_p	h	А, мм²	Натяжение 2F₀, H	Рекомендуемая длина ремня L, мм
Z(О)	10	8,5	6	47	11	400-2500
А	13	11	8	81	20	560-4000
В(Б)	17	14	10,5	138	30	800-6300
С(В)	22	19	13,5	230	75	1800-10 600
Д (Г)	32	27	19	476	140	3150-15 000
И (Д)	38	32	23,5	692	180	4500-18 000
E О(Е)	50	42	30	1170	290	6300-18 000

Таблица 22

Таблица 23

Коэффициент угла обхвата

	180	160	140	120	100	90	70
	1,0	0,95	0,89	0,82	0,73	0,68	0,56

Таблица 24

Коэффициент, учитывающий число ремней

z	2-3	4-6	Свыше 6
	0,95	0,90	0,85

Таблица 25

Таблица 26

Номинальная мощность P ₀,кВт, передаваемая одним клиновым ремнем

Тип ремня	Сечение ремня , мм	, мм	Скорость ремня , м/сек
Тип ремня	Сечение ремня , мм	, мм	5	10	15	20
Клиновой нормального сечения	А 1700	90 100 112 125	0,84 0,95 1,05 1,15	1,39 1,60 1,82 2,00	1,75 2,07 2,39 2,66	1,88 2,31 2,74 3,10
	В 2240	125 140 160 180	1,39 1,61 1,83 2,01	2,26 2,70 3,15 3,51	2,80 3,45 4,13 4,66	- 3,83 4,73 5,44
	С 1700	200 224 250 280	2,77 3,15 3,48 3,78	4,59 5,35 6,02 6,63	5,80 6,95 7,94 8,86	6,33 7,86 9,18 10,4

Таблица 27

Значения ширины шкивов В_ш, мм, для клиновых ремней

Сечение ремня	Число ремней
Сечение ремня	1	2	3	4	5	6
А	20	35	50	65	80	95
В	25	44	63	82	101	120
С	34	59	85	101	136	162

Таблица 28

РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА