Курсовые работы
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.17 (6 Голосов)

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Прикладная механика» .

Тема проекта «Привод машины»

Задание к проекту

Выполнить проект привода машины, состоящий из электродвигателя, цепной передачи, одноступенчатого червячного редуктора, упругой муфты. Параметры на рабочем валу привода: мощность-1,5 кВт, угловая скорость- 2,5 рад/с. Привод не реверсивный.

Кинематическая схема привода

Кинематический расчёт и выбор электродвигателя.

Анализируем кинематическую схему привода. Привод включает: 1-электродвигатель; 2-цепную передачу; 3-червячный редуктор; 4-муфту.

Общий К. П.Д. привода равен произведению К. П.Д. последовательно соединённых подвижных звеньев: двух пар подшипников, червячной зубчатой пары, клиноременной передачи.

Принимаем по рекомендациям [1]:

image002 Курсовая работа по Прикладная механике - к. п.д. одной пары подшипников.

image003 Курсовая работа по Прикладная механике - к. п.д. червячной пары.

image004 Курсовая работа по Прикладная механике - к. п.д. цепной передачи.

image005 Курсовая работа по Прикладная механике

Мощность на быстроходном валу.

image006 Курсовая работа по Прикладная механике

Частота вращения выходного вала привода.

image007 Курсовая работа по Прикладная механике

Ориентируясь на расчетную мощность, image008 Курсовая работа по Прикладная механике и по каталогу (табл. П61), image009 Курсовая работа по Прикладная механике подбираем асинхронный двигатель общего назначения в закрытом обдуваемом исполнении типа «02А12М2У2», для которого image010 Курсовая работа по Прикладная механике; image011 Курсовая работа по Прикладная механике.

Определяю передаточное число привода и выполняю его разбивку.

image012 Курсовая работа по Прикладная механике

Принимаем передаточное значение клиноременной передачи из стандартного ряда чисел (ГОСТ 9563-60,) image013 Курсовая работа по Прикладная механике

Тогда передаточное число червячного редуктора равно:

image014 Курсовая работа по Прикладная механике

Определяем расчётные угловые скорости валов привода:

image015 Курсовая работа по Прикладная механике, где image016 Курсовая работа по Прикладная механике;

угловая скорость быстроходного вала редуктора: image017 Курсовая работа по Прикладная механике

Вычисляем вращающие моменты на валах привода:

image018 Курсовая работа по Прикладная механике - вращающий момент на быстроходном валу ременной передачи;

image019 Курсовая работа по Прикладная механике;

image020 Курсовая работа по Прикладная механике - вращающий момент на выходном валу привода.

Расчет червячной передачи редуктора.

Выбираем материалы зубчатых колес и определяем допускаемые

напряжения. При этом руководствуюсь рекомендациями табл. П24, [1] .

Выбор материалов: а) для венца червячного колеса примем безоловянную бронзу Бр. АЖ 9-4Л (отливка в землю); при предположительной image021 Курсовая работа по Прикладная механике допускаемое контактное напряжение image022 Курсовая работа по Прикладная механике; там же допускаемое напряжение на изгиб image023 Курсовая работа по Прикладная механике; для червяка принимаем сталь 45, закаленную до твердости >HRC 45, витки шлифованные.

Число заходов червяка при image024 Курсовая работа по Прикладная механике image025 Курсовая работа по Прикладная механике

Число зубьев колеса: image026 Курсовая работа по Прикладная механике принимаем image027 Курсовая работа по Прикладная механике

Момент на червячном колесе: image028 Курсовая работа по Прикладная механике

По графику [2] (см. рис. 11.5) по image029 Курсовая работа по Прикладная механике; image030 Курсовая работа по Прикладная механике;image022 Курсовая работа по Прикладная механике и по предварительно принятым q=10 и K=1.2 находим межосевое расстояние, а=80 мм.

Расчетный модуль [см. формулу (11.7)]
image031 Курсовая работа по Прикладная механике
По ГОСТу 2144 – 66 принимаем модуль m=4 мм и коэффициент q=10 (эти два параметра всегда должны быть согласованы со стандартом).

Окончательное межосевое расстояние image032 Курсовая работа по Прикладная механике
Межосевые расстояния червячных передач, если они не выравниваются по стандарту, должны оканчиваться на 0 или на 5. В данном случае этого можно достигнуть либо небольшим изменением передаточного числа u, приняв image033 Курсовая работа по Прикладная механике не 27, a image034 Курсовая работа по Прикладная механике. При этом image035 Курсовая работа по Прикладная механике либо изменив коэффициент q=10 на q=9, что тоже согласуется со стандартом; тогда image036 Курсовая работа по Прикладная механике Принимаем последнее: image037 Курсовая работа по Прикладная механике

Основные размеры червяка и червячного колеса, [2] (см. рис. 11.4, формулы (11.5) и (11.6), таблицы 11.2 и 11.11):
image038 Курсовая работа по Прикладная механике

Окружная скорость червяка image039 Курсовая работа по Прикладная механике

Скорость скольжения image040 Курсовая работа по Прикладная механике

По [2] табл. 11.8 выбираем степень точности 7 и нормальный гарантированный боковой зазор: Ст. 7-ХГОСТ 3675-56.

Уточнение коэффициента нагрузки image041 Курсовая работа по Прикладная механике
Коэффициент деформации червяка (см. табл. 11.9) image042 Курсовая работа по Прикладная механике
При незначительных колебаниях нагрузки х=0.6
image043 Курсовая работа по Прикладная механике
При степени точности 7 и скорости скольжения image044 Курсовая работа по Прикладная механике коэффициент динамичности (см. табл. 11.10) image045 Курсовая работа по Прикладная механике
коэффициент нагрузки image046 Курсовая работа по Прикладная механике

Проверка прочности зуба червячного колеса по контактным напряжениям [см. формулу(11.25)]:
image047 Курсовая работа по Прикладная механике , где действительное значение image048 Курсовая работа по Прикладная механике
При image044 Курсовая работа по Прикладная механике Допускаемое контактное напряжение для Бр. АЖ 9-4Л (см. табл. 11.7)image049 Курсовая работа по Прикладная механикеТаким образом, image050 Курсовая работа по Прикладная механике

Проверка зубьев червячного колеса на изгиб:
а) приведенное число зубьев червячного колеса: image051 Курсовая работа по Прикладная механике
б) коэффициент формы зуба (см. табл. 10.12): image052 Курсовая работа по Прикладная механике
в) Напряжение изгиба: image053 Курсовая работа по Прикладная механике, что меньше image054 Курсовая работа по Прикладная механике.

КПД зацепления передачи [см. формулы (11.8) и (11.13)]
image055 Курсовая работа по Прикладная механике , где угол трения image056 Курсовая работа по Прикладная механике
image057 Курсовая работа по Прикладная механике

Проектные расчеты валов

Предварительные значения диаметров ( мм ) различных участков стальных валов редуктора:

- быстроходного ( входного ) вала ( см. рис. 2 ): d (7...8) 3(T )

где T - вращающий момент на быстроходном валу, T = 54 Н м.

d 7.3 3(11.42) =16.89 мм, принимаем d = 18 мм.

d = d + 2 t

где t - высота заплечика, принимаемая в зависимости от диаметра d, t = 3 мм ( см. стр. 42 [ 2 ] ).

d 17 + 2 3 = 23 мм, принимаем d = 25 мм.

d > d + 3 r

где r-координата фаски подшипника, r = 1.5 мм (см. стр. 42 [ 2 ])

d > 25 + 3 1.5 = 29.5 мм, принимаем d = 30 мм;

длина посадочного конца вала:

l =1.5 d = 1.5 17 = 22.5 мм, принимаем l = 25 мм;

длина промежуточного участка вала:

l =1.4 d = 1.4 25 = 35 мм, принимаем l = 36 мм;

0.15 d = 1.15 22 = 3.3 мм, принимаем 3.4 мм;

диаметр резьбы конического конца вала:

d = 0.9 ( d - 0.1 l ) = 0.9 ( 17 - 0.1 3.4 ) = 14.99 мм, принимаем d = 14 мм;

длина резьбы, в зависимости от диаметра d ( см. стр. 50 [2] ):

l = 1.2 d = 1.2 14 = 16.8 мм, принимаем l = 17 мм.

- тихоходного вала:

d (5...6) 3(T )

где T - вращающий момент на тихоходном валу, T = 191.87 Н м.

d 5.5 3(191.87) = 31.7 мм, принимаем d = 32 мм.

d d + 2 t, t = 2.7 мм;

d 32 + 2 2.7 = 37.2 мм, принимаем d = 40 мм.

d > d + 3 r, r = 2.5 мм

d > 40 + 3 2.5 = 47.5 мм, принимаем d = 48 мм.

d d = 48 мм, принимаем d = 48 мм.

Длина посадочного конца вала:

l =1.5 d = 1.5 32 = 48 мм, принимаем l = 48 мм.

Длина промежуточного участка вала:

l =1.2 d = 1.2 40 = 48 мм, принимаем l = 48 мм.

Выбор типа и схемы установки подшипников

Для опор быстроходного вала-червяка и тихоходного вала выбираем конические радиальные подшипники, из-за больших осевых сил, деиствующих на валы от червячного зацепления, и схемы установки "враспор", так как расстояние между опорами не велико (расстояние между опорами червяка менее 200 мм).

image058 Курсовая работа по Прикладная механике

Рис.1 Схема нагруженя вала.

Подбор подшипников качения на заданный ресурс.

Подбор подшипников для опор вала-червяка.

Исходные данные - по результатам расчета передачи и из компоновочного чертежа редуктора ( расчетная схема - см. рис. 3 ) :

F =418.8 H, F = 963.9 H, F = 2648.4 H, T = 11.42 Н м, d = 35 мм, d = 80 мм, d =50 мм, n = 920 мин, l = 149.1 мм, l = 74.5 мм, l = 66.75 мм. Режим работы -4, возможны кратковременные перегрузки до 150% номинальной нагрузки. Требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 90% L = 10000 ч. Опоры состоят из двух конических роликовых подшипников. Привод считаем реверсивным. Условия эксплуатации подшипников - обычные. Ожидаемая температура работы t = 48 С.

Определение радиальных реакций в опорах

а.) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости (см. рис. 3)

F = = = 209.4 H.

F = F - F = 418.8 - 209.4 = 209.4 H.

При реверсе меняются направления сил, а величины остаются.

б.) Радиальные реакции в вертикальной плоскости ( см. рис. 3 )

М( F ) = 0:

- F l + F l + F 0.5 d = 0;

F = 925.7 H.

F = - F + F = -925.7 + 963.9 = 38.2 H.

Реакции в опорах при реверсе:

-F l + F l - F 0.5 d = 0;

F = 37.6 H.

F = - F + F = 926.3 H.

в) Реакция в опорах от консольной силы, создаваемой упругой муфтой

F = 23 3( T ) = 23 3( 11.48 ) = 116.6 Н.

из схемы: F =52.2 H.

F = F + F = 52.2 + 116.6 = 168.8 H.

г.) Полная радиальная реакция в опорах ( см. рис. 3,в )

F = ( F + F ) + F = ( 209.4 + 926.3 )+52.2 = 1001.9 H;

F = ( F + F ) + F = ( 209.4 + 925.7 )+168.8 = 1117.9H;

Наиболее нагружена вторая опора. рис. 3

Выбор подшипников

Выбираем подшипники конические роликовые 1027307 ( см. табл. 24.17 [ 2 ] )

d = 35 мм, D = 80 мм, С = 68.2 кН, С = 50 кН, е = 0.83;

расчет подшипников

Для типового режима нагружения 4 коэффициент эквивалентности К = 0.5. Эквивалентные нагрузки: F = K F = 0.5 963.9 = 539.8 Н, F = K F = 0.56 2648.4 = 1483.1 Н.

Отношение F /( V F ) = 1483.1/( 1 539.8 ) = 2.78, что больше е = 0.83.

Тогда, X = 0.45, Y = 1.9

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при К =1.4 ( см. табл. 7.4 [ 2 ] ); K = 1 ( t < 100 ):

P = ( VXF + YF )К K = ( 1 0.45 539.8 + 1.9 1483.1 ) 1.4 1 = 4285.1 Н;

Расчетный скорректированный ресурс при а = 1 ( см. табл. 7.5 [[1][1]2] ), а = 0.6 ( см. с. 108 [ 2 ] ) и k = 3.33 ( роликовый подшипник ):

L =а а ( ) = 1 0.6 ( ) = 110227 ч.

Так как расчетный ресурс больше требуемого: L > L ( 110227> 10000 ), то назначенный подшипник 1027307А

пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%.

Подбор подшипников для опор тихоходного вала.

Исходные данные - по результатам расчета передачи и из компоновочного чертежа редуктора ( расчетная схема) :

F = 2648.4 H, F = 963.9 H, F = 418.8 H, T = 191.87 Н м, d = 40 мм, d= 150 мм, n = 40.83 мин, l = 68.1 мм, l = 34 мм, l = 85.5 мм. Предварительно назначаем роликовые конические подшипники легкой серии 7208А ( см. табл. 24.16 [ 1 ], d = 40 мм, D = 80 мм, С = 58.3 кН, С = 40 кН, е = 0.36 ), схема установки подшипников - враспор.

Определение радиальных реакций в опорах

а.) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости (см. рис. 4)

М( F ) = 0: F l - F l = 0;

F = 1322.3 H.

F = F - F = 2648.4 - 1322.3 = 1326.1 H.

При реверсе меняются направления сил, а величины остаются.

б.) Радиальные реакции в вертикальной плоскости ( см. рис. 4 )

М( F ) = 0: F l - F l - F 0.5 d = 0;

F = = = 942.5 H.

F = - F + F = -942.5 + 963.9 = 21.4 H.

Реакции в опорах при реверсе:

F l - F l + F 0.5 d = 0;

F = = = 20.0 H.

F = - F + F = 963.9 - 20 = 943.9 H.

в.) Радиальная реакция от консольной силы ( плоскость действия - неизвестна, см. рис. 4 )

При установке на коце вала звездочки, консольная сила F равна 2903 Н.

из схемы: F = = = 3644.7 H.

F = F + F = 3644.7 + 2903 = 6547.7 H.

г.) Полная радиальная реакция в опорах ( см. рис. 4 )

F = ( F + F ) + F = ( 1326.1 + 943.9 )+3644.7=5272.4 H;

F = ( F + F ) + F = ( 1322.3 + 942.5 )+6547.7=8171.5 H;

д.) Осевые составляющие от радиальных реакций в опорах ( см. рис. 4 )

S = 0.83 e F = 0.83 0.36 5272.4 = 1312.8 Н;

S = 0.83 e F = 0.83 0.36 8171.4 = 2034.7 Н.

из схемы: F + F - F = 0; принимаем F = S = 2034.7 Н, тогда

F = F + F = 2034.7 + 418.8 = 2453.5 Н.

F > S, следовательно условие нормальной работы подшипника выполнено.

2-я опора - более нагружена, для нее и проводим расчет:

Для типового режима нагружения 4 коэффициент эквивалентности К = 0.5. Эквивалентные нагрузки: F = K F = 0.5 8171.5 = 4085.8 Н, F = K F = 0.5 2034.7 = 1017.35 Н.

Отношение F /( V F ) = 1017.35/( 1 4085.8 ) = 0.25, что меньше е = 0.36, тогда X = 1, Y = 0.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при К =1.4; K = 1:

P = VXF К K = 1 1 47085.8 1.4 1 = 5720 Н;

Расчетный скорректированный ресурс при а = 1, а = 0.6 и k = 3.33 ( роликовый подшипник ):

L =а а ( ) = 1 0.6 ( ) =562245 ч.

Так как расчетный ресурс больше требуемого: L > L ( 562245 > 10000 ), то назначенный подшипник 1027208А пригоден, при требуемом ресурсе надежность выше 90%.

Выбор смазочных материалов.

Окружная скорость в зацеплении: V= 2.4 м/с

По таблице 11.1 [2] выбираем кинематическую вязкость для контактного напряжения =198 МПа - 20. И по таблице 11.2 [2] выбираем марку масла:

И-Т-С-320.

Расчет клиноременной передачи.

по табл. 8.16 [2]: при этом значении image059 Курсовая работа по Прикладная механике можно выбирать ремни сечением Б. Рассчитаем ремень выбранного сечения.

Размеры сечения image060 Курсовая работа по Прикладная механике, мм. 14image061 Курсовая работа по Прикладная механике10.5

Площадь сечения image062 Курсовая работа по Прикладная механике, ммimage063 Курсовая работа по Прикладная механике 138

Найдем из табл. 8.18 и 8.19 рекомендуемые для данных сечений ремня диаметры шкивов image064 Курсовая работа по Прикладная механике, мм, при угле профиля канавки image065 Курсовая работа по Прикладная механике. 180мм.

Диаметр ведомого шкива, мм.

image066 Курсовая работа по Прикладная механике =630 мм.

Принимаем из табл. 8.18 стандартные значения image067 Курсовая работа по Прикладная механике= 630 мм.

Уточняем: действительная частота ведомого вала при image068 Курсовая работа по Прикладная механике

image069 Курсовая работа по Прикладная механике= 403 об/мин.

Скорость ремня, м/с image070 Курсовая работа по Прикладная механике= 16.6 м/сек.

При заданном i рекомендуетсяimage071 Курсовая работа по Прикладная механике 0.96

межосевое расстояние image072 Курсовая работа по Прикладная механике 605

Длина ремня image073 Курсовая работа по Прикладная механике=2560 мм.

image074 Курсовая работа по Прикладная механике= 0.372м

image075 Курсовая работа по Прикладная механике=image076 Курсовая работа по Прикладная механике

Стандартная длинна ремня L, мм 2500.

Окончательное межосевое расстояние, мм

image077 Курсовая работа по Прикладная механике 572

image078 Курсовая работа по Прикладная механике при надевании ремня image079 Курсовая работа по Прикладная механикеimage080 Курсовая работа по Прикладная механике 535

image081 Курсовая работа по Прикладная механике для компенсации вытяжки ремня

image082 Курсовая работа по Прикладная механике 552

Угол обхвата image083 Курсовая работа по Прикладная механике 136image084 Курсовая работа по Прикладная механикеimage085 Курсовая работа по Прикладная механике

Поправочные коэффициенты:
угла обхвата image086 Курсовая работа по Прикладная механике(табл. 8.10) 0.9
скорости image087 Курсовая работа по Прикладная механике (табл. 8.11) 0.95
режима работы image088 Курсовая работа по Прикладная механике (табл. 8.12) 0.8 Приняв image089 Курсовая работа по Прикладная механике из табл. 8.17, находим
полезное напряжение К image090 Курсовая работа по Прикладная механике 2.04

Допускаемое полезное напряжение, image090 Курсовая работа по Прикладная механике
image091 Курсовая работа по Прикладная механике 1.4

Число ремней image092 Курсовая работа по Прикладная механике= 2.85image093 Курсовая работа по Прикладная механике3.

Начальное натяжение комплекта ремней, Н image094 Курсовая работа по Прикладная механике= 465 .

Определяются размеры шкивов в мм по табл. 8.19
C =5.0
e 16.0
t 20.0
S 12.5

Угол канавки image095 Курсовая работа по Прикладная механике:

на ведущем шкиве 36

на ведомом шкиве 40

ширина канавки, мм

image096 Курсовая работа по Прикладная механике

ведущий шкив 17.2

ведомый шкив 17.6

наружные диаметры, мм

image097 Курсовая работа по Прикладная механике 190

image098 Курсовая работа по Прикладная механике 640

внутренние диаметры, мм

image099 Курсовая работа по Прикладная механике 158

image100 Курсовая работа по Прикладная механике 608

ширина шкива, мм

image101 Курсовая работа по Прикладная механике 65

Список литературы

..

.. 1.”Курсовое проектирование деталей машин” В. Н. Кудрявцев и др. , Л., Машиностроение, 1984 .

2. Чернин М. И. Расчеты деталей машин.

3. Решетов "Детали машин";

4. Дунаев П Ф, Леликов О П "Конструирование узлов и деталей машин";

5. Решетов "Детали машин" атлас;

Курсовая работа по Прикладная механике - 4.2 out of 5 based on 6 votes