Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Воронежский государственный технический университет Кафедра проектирования механизмов и подъемно-транспортных машин МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсовой работы по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”, для студентов специальности 060800 экстернатной формы обучения Воронеж 2002 Составители: канд. техн. наук В.А.Нилов, канд. техн. наук Ю.В.Кирпичев, канд. техн. наук Б.Б.Еськов, И.Ю.Кирпичев УДК 531.8-621.81. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”, для студентов специальности 060800 экстернатной формы обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А.Нилов, Ю.В.Кирпичев, Б.Б.Еськов, И.Ю.Кирпичев. Воронеж, 2002. 24 с. Методические указания предназначены для студентов, выполняющих курсовую работу по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”. Представлена методика структурного, кинематического анализа шарнирно-рычажного механизма. Приведенные расчетные зависимости позволяют студентам рассчитать и построить планы скоростей и ускорений, а также выполнить эскизную компоновку цилиндрического редуктора. Рабочая тетрадь подготовлена в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле: Экстернат.doc. Табл.4. Ил.20. Библиогр.: 7 назв. Рецензент: канд. тех. наук В.Я. Иволгин Ответственный за выпуск зав. кафедрой, канд. техн. наук В.А. Нилов Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета © Воронежский государственный технический университет, 2002 СОДЕРЖАНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин” для студентов-экстернатников специальности 060800 “Экономика и управление на предприятии” состоит из графической части, которая выполняется на двух листах плотной чертежной бумаге формата A1 (594x841) в карандаше и расчетно-пояснительной записки, написанной от руки или набранной машинописным текстом на листах писчей бумаги формата A4 (210x297) на одной стороне страниц где приводятся все расчеты по заданию. 1 ЛИСТ – Структурный и кинематический анализ рычажного механизма
.
Примеры оформления 1-го листа представлены в приложениях В, Г, Д и выбираются в зависимости от номера задания. В расчетно-пояснительной записке к первому листу должны быть отражены следующие вопросы: 1. Назвать все звенья механизма. 2. Построить план механизма. 3. Построить план скоростей. 4. Построить план ускорений. 2 ЛИСТ – Сборочный чертеж редуктора
. Пример оформления 2-го листа представлен в приложении Е. В расчетно-пояснительной записке к первому листу должны быть отражены следующие вопросы: 1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя. 2. Выбор материала колес редуктора. 3. Расчет закрытой зубчатой пары. 4. Расчет основных параметров и размеров зубчатых колес. 5. Расчет диаметров валов редуктора. 6. Выбор подшипников. 7. Выбор шпоночных соединений. РАСЧЕТ 1-го ЛИСТА
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА
Кривошипно-рычажный механизм состоит из звеньев: 0 - стоек A и D, ось X-X 1 - кривошипа AB, 2 - шатуна ВС, 3 - кривошипа DE, 4 - шатуна FE, 5 - ползуна F. Количество подвижных звеньев n=5; количество кинематических пар 5-го класса p=7. ПЛАН МЕХАНИЗМА
При известных размерах звеньев механизма построение механизма в каком-либо положении осуществляется методом засечек, который заключается в геометрическом построении положения на плоскости центра вращательных пар. Последовательность построения (см. приложение A), с учетом заранее выбранного масштаба построения m плана механизма (для задания №1): 1) расположить на плоскости по заданным размерам элементы изображения стойки (точки A и D, ось x-x); 2) в одном из заданных углом j положений присоединить ведущее звено АВ; 3) из точки В и точки D провести дуги радиусом соответствующих заданных размеров (LBC
, LCD
), пересечение которых определит положение вращательной пары С; 4) на продолжении отрезка DC радиусом LDE
найти точки Е; 5) из точки Е радиусом LEF
провести дугу до пересечения с линией x-x движения ползуна, пересечение которых определит положение поступательной пары, в точке F. Ориентировочный интервал масштаба плана построения механизма здесь и далее величина в скобках обозначает размер в миллиметрах на чертеже. ПЛАН СКОРОСТЕЙ
Построение планов скоростей и ускорений проводится на основе последовательного составления векторных уравнений для точек звеньев механизма, начиная с ведущего звена, угловая скорость w1
которого задана. Находим численное значение скорости точки B из выражения: Для того чтобы начать построение плана скоростей необходимо выбрать масштаб построения где Выбираем на чертеже точку P - полюс плана скоростей. Строим вектор Скорость точки C определяется из векторной системы уравнений:
где Система уравнений (1) решается графическим способом. При этом учитывается, что Выполним построения для нахождения точки C: 1) Построим скорость 2) Построим скорость 3) Точка плана скоростей лежит на пересечении двух направлений 4) Находим величину скорости точки С из плана скоростей: где Построим скорость точки Е для заданий №1,3 (рис.12, 19):
Т.к. точка Е принадлежит звену CD, значит направления скоростей точек С и Е совпадают, а длина вектора Откладываем из полюса P параллельно вектору Построим скорость точки Е для задания №2 (рис.16):
Т.к. точка Е принадлежит звену CD, и находится между точками C и D, то найдем координаты конца вектора pc из пропорции: Соединяем на плане скоростей точки b и c, и откладываем на этой линии из точки b найденную длину отрезка Находим величину скорости точки E из плана: Скорость точки F определяется с помощью графического решения системы векторных уравнений:
где При решении уравнений (2) учитываем, что Выполним построения для нахождения точки F (рис.12, 16, 19): 1) Построим скорость 2) Через полюс P проведем линию параллельную направляющей оси x-x. 3) Точка F плана скоростей лежит на пересечении двух направлений (см. п.1 и 2). Достраиваем вектор 4) Находим величину скорости точки F из плана скоростей: Из построенного плана найдем некоторые значения скоростей: Скорости центров масс звеньев лежат на серединах соответствующих отрезков: S1
на ПЛАН УСКОРЕНИЙ
Определим ускорение точки B, совершающей равномерное движение по окружности с радиусом кривошипа AB: Для того чтобы начать построение плана скоростей необходимо выбрать масштаб построения где Выбираем на плоскости точку p - полюс плана ускорений. Строим вектор Ускорение точки C определяется из векторных уравнений:
где Определим значения и длины отрезков нормальных ускорений: в масштабе плана в масштабе плана Выполним построения для нахождения точки C (рис.13, 15, 18): 1) Для этого из точки b плана ускорений откладываем параллельно звену BC отрезок 2) Из полюса p плана ускорений откладываем параллельно звену CD отрезок 3) Пересечением 2-линий тангенсальных направлений получится точка C – вектор 4) Находим величину ускорения точки С из плана ускорений: Построим ускорение точки Е для заданий №1,3
(рис.13, 18)
:
Ход построения ускорения точки Е аналогичен скорости. Т.к. точка Е принадлежит звену CD, значит, направления ускорений точек С и Е совпадают, а длина вектора Откладываем из полюса Построим ускорение точки Е для задания №2
(рис.15)
:
Ход построения ускорения точки Е аналогичен скорости, поэтому: Находим величину ускорения точки E из плана: Определим значение и длину отрезка на плане нормального ускорения в масштабе плана Выполним построения для нахождения ускорения точки F (рис.13, 15, 18): 1) Для этого из точки e плана ускорений откладываем параллельно звену EF отрезок 2) Через полюс p плана ускорений проводим линию параллельную оси x-x. 3) Пересечением 2-х направлений получится точка F – вектор 4) Находим величину ускорения точки F из плана ускорений: Ускорения центров масс звеньев лежат на серединах соответствующих отрезков: S1
на РАСЧЕТ 2-го ЛИСТА
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.
Для того, чтобы привести в движение рычажный исполнительный механизм применяют электродвигатели. По найденному уравновешивающему моменту где Находим мощность на валу кривошипа:
где Определяют мощность на валу электродвигателя:
где где По найденной мощности Трехфазные асинхронные электродвигатели, наиболее распространенные в различных отраслях народного хозяйства; их преимущества по сравнению с двигателями других типов: простота конструкции, меньшая стоимость, более высокая эксплуатационная надежность. При выполнении курсовых проектов следует выбирать для приводов именно эти двигатели. Таблица 1 - Трехфазные асинхронные электродвигатели общего назначения Мощность, КВт Частота вращения, 1500 об/мин Типоразмер Двигателя 0,55 4А71А4У3 0,75 1,1 1,5 2,2 4А90L4У3 3,0 4А100S4У3 4,0 4А100L4У3 5,5 4А112M4У3 7,5 4А132S4У3 11,0 15,0 4А160S4У3 18,5 22 4А180S4У3 30 37 45 4А200L4У3 55 75 4А250S4У3 95 110 4А280S4У3 132 4А280M4У3 160 4А315S4У3 200 4А315S4У3 По требуемой мощности Выбираем из табл.1 электродвигатель: _____ кВт; Найдем частоту вращения вала кривошипа: Определим общее передаточное отношение всего привода: где Разбиваем общее передаточное число по ступеням по правилу: Пусть u2
= (выбираем из интервала стандартного ряда 3.15, 3.55, 4, 4.5, 5, 5.6, 6.3, 7.1, 8), тогда Рассчитаем частоты вращения всех валов привода: Рассчитаем крутящие (вращающие) моменты привода: ВЫБОР МАТЕРИАЛА КОЛЕС РЕДУКТОРА Для материала Сталь 45 выбираем термообработку – улучшение. Выбираем твердость: шестерни НВ1
269…302 колеса НВ2
235…262 Определяем средние твердости зубьев: Шестерни Колеса Вычисляем контактные напряжения: Выбираем минимальное из значений РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЗУБЧАТОЙ ПАРЫ (КОЛЕСО + ШЕСТЕРНЯ)
Зубчатые передачи предназначены для передачи движения с соответствующим изменением угловой скорости (момента) по величине и направлению. Усилие от одного элемента сцепляющейся пары к другому передается посредством зубьев, последовательно вступающих в зацепление. Меньшее из зубчатых колес сцепляющейся пары называется шестерней, а большее – колесом. Термин зубчатое колесо относится как к шестерне, так и к колесу. Буквенные обозначения, общие для обоих зубчатых колес сцепляющейся пары, отмечаются индексом 1 для шестерни и индексом 2 для колеса. Рассчитываем межосевое расстояние: где По табл.2 выбираем из стандартное межосевое расстояние
Межосевое расстояние 1-й ряд 40 50 - 63 80 100 125 - 160 - 200 2-й ряд - - - - - 140 - 180 - 1-й ряд - 250 - 315 - 400 - 500 - 630 - 2-й ряд 225 - 280 - 355 - 450 560 - 710 ПРИМЕЧАНИЕ: первый ряд следует предпочитать второму. Определяем модуль зацепления: Значение модуля зацепления m, полученное расчетом, округляем в большую сторону до стандартного из ряда чисел: 1-й ряд - 1.0; 1.5; 2; 2.5; 3; 4; 5; 6; 8; 10 2-й ряд - 1.25; 1.75; 2.25; 2.75; 3.5; 4.5; 5.5; 7; 9 ПРИМЕЧАНИЕ: При выборе модуля 1-й ряд следует предпочитать 2-му. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Определим суммарное число зубьев шестерни и колеса: Число зубьев шестерни: Число зубьев колеса: Делительные диаметры шестерни и колеса: Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса: Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса: Ширина венца колеса и шестерни: РАСЧЕТ ДИАМЕТРОВ ВАЛОВ РЕДУКТОРА
Для определения диаметра вала выполняют ориентировочный расчет его на чистое кручение по допускаемому напряжению Рассчитаем диаметры быстроходного вала редуктора. где Полученное значение диаметра округляют до ближайшего стандартного значения, мм, по ГОСТ 8032-56, ГОСТ 6636-69: 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80, 85, 90, 100, 105, 110, 115, 120, 130, 140, 150, 160, 170 … Диаметр вала под подшипниками: Диаметр вала под шестерней: Рассчитаем диаметры тихоходного вала редуктора. Диаметр вала под подшипниками: Диаметр вала под колесом: Диаметры ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ
Назначение подшипников – поддерживать вращающиеся валы в пространстве, обеспечивая им возможность свободного вращения или качания, и воспринимать действующие на них нагрузки. Из табл.3 по рассчитанным диаметрам вала Для быстроходного вала № ______ Для тихоходного вала № ______ Таблица 3 - Подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75) Легкая серия Обозначение Размеры, мм Грузоподъемность динамическая, кН
204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 220 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 100 47 52 62 72 80 85 90 100 110 120 125 130 140 150 160 180 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 28 30 34 1.5 10.0 11.0 15.3 20.1 25.6 25.7 27.5 34.0 51 44.9 44.8 51.9 57.0 65.4 75.3 95.8 2 2.5 3 3.5 ВЫБОР ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Шпонки предназначены для передачи крутящих моментов от вала к находящейся на нем детали или наоборот. По табл.4 выбираем шпонки и заносим в таблицу: Размеры, мм Быстроходный вал Тихоходный вал Консольный участок Под шестерней Консольный Участок Под колесом Диаметр вала,D Шпонка Ширина b Высота h Глубина паза t Длина L Таблица 4 - Шпонки призматические (ГОСТ 23360-78) Диаметр вала
Сечение шпонки Фаска Глубина паза Длина
Вала
Ступицы
Свыше 12 до 17 » 17 » 22 » 22 » 30 » 30 » 38 » 38 » 44 » 44 » 50 » 50 » 58 » 58 » 65 » 65 » 75 » 75 » 85 » 85 » 95 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 5 6 7 0,25…0,4 3 3,5 4 2,3 2,8 3,3 10…32 14…40 18…63 22…80 28…90 36…110 45…125 50…140 56…160 63…180 70…200 0,4…0,6 8 5 3,3 9 10 11 12 5,5 6 7 7,5 3,8 4,3 4,4 4,9 0,6…0,8 14 9 5,4 Длины призматических шпонок выбирают из следующего ряда: 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200 мм. 1. Что называется звеном? 2. Какие бывают звенья? 3. Что называется кинематической парой? 4. Что такое класс кинематической пары? 5. Чем отличаются низшие кинематические пары от высших? 6. Что называется механизмом? 7. Как рассчитать КПД привода? 8. Как определить передаточное число редуктора и привода ? 9. Как определить частоту вращения выходного или промежуточного валов, если известна частота вращения ведущего вала? 10. Как изменяется мощность при ее передаче от ведущего вала к ведомому? 11. Как изменяется крутящий момент при его передаче от ведущего вала к ведомому? 12. Какова связь крутящего момента с мощностью и частотой вращения вала редуктора с угловой скоростью? 13. Что такое угол зацепления? 14. Что такое модуль зацепления, его размерность? 15. Какие усилия действуют в зацеплении: цилиндрических прямозубых передач, косозубых цилиндрических передач, конических передач; червячных передач. 16. Виды ременных передач (по форме профиля поперечного сечения) и по материалу ремня? 17. Как определить передаточное число ременной передачи? 18. Какие существуют типы подшипников? Последовательность их выбора. 19. Для чего предназначен рым-болт (грузовой болт)? 20. Классификация резьб по форме профиля поперечного сечения. 21. В чем состоит отличие вала от оси? 22. Какие сведения должен содержать чертеж на деталь ? 23. С какой целью вводится термообработка деталей? 24. Что такое квалитет в системе допусков и посадок ЕСКД? ПРИЛОЖЕНИЕ А.
Построение плана положения механизма ПРИЛОЖЕНИЕ Б
. Заполнение основной надписи ПРИЛОЖЕНИЕ В
. Пример построения планов скоростей и ускорений для задания №1 ПРИЛОЖЕНИЕ Г
. Пример построения планов скоростей и ускорений для задания №2 ПРИЛОЖЕНИЕ Д
. Пример построения планов скоростей и ускорений для задания №3 ПРИЛОЖЕНИЕ Е
. Пример компоновки редуктора СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Теория механизмов и машин / Под ред. К.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1987. 2. Машнев М.М., Красковский Е.Я., Лебедев П.А. Теория механизмов и машин и детали машин. Л: Машиностроение,1980 3. Ковалев Н.А. Теория механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1974. 4. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высшая школа, 1984. 5. Левятов Д.С. Расчет и конструирование деталей машин М.: Высшая школа, 1979. 6. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высшая школа, 1979. 7. Иоселевич Г.Б. Детали машин. М.: Высшая школа, 1988. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсовой работы по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”, для студентов специальности 060800 экстернатной формы обучения Составители Нилов Владимир Александрович Кирпичев Юрий Викторович Еськов Борис Борисович Кирпичев Игорь Юрьевич Компьютерный набор И.Ю. Кирпичев ЛР №066815 от 25.08.99. Подписано к изданию 29.02.2002. Уч.-изд.л. 1.11 ”C” Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14 СПРАВОЧНИК МАГНИТНОГО ДИСКА (кафедра ПМ и ПТМ) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсовой работы по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”, для студентов специальности 060800 экстернатной формы обучения Составители: Нилов В.А., Кирпичев Ю.В., Еськов Б.Б., Кирпичев И.Ю. Экстернат.
doc
1077 кб
05.03.2002
(наименование файла) (объем) (дата)
|