Н.Г.Степанова Кинематический расчет с применением ЭВМ

Министерство образования Российской Федерации

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕHHЫЙ ТЕХHИЧЕСКИЙ

УHИВЕРСИТЕТ

Кафедра прикладной механики

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу «Детали машин»

для студентов направлений 551400, 551800, 552900 специальностей 150200, 120100, 120200

Составители Н.Г.СТЕПАНОВА О.В. ЛЮБИМОВ

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 9 от 29.06.00 Рекомендованы к печати методической комиссией направления 552900 Протокол № 272 от 29.06.00

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2001

1

Введение

Предметом курсового проектирования при изучении общетехнической дисциплины «Детали машин» являются приводные установки общего назначения с электроприводом и механическими передачами различного вида, призванные выполнять ряд функций, основными из которых являются:

1) преобразование скорости на рабочем органе;

2)преобразование вращающего момента;

3)изменение траектории, направления или плоскости движения;

4)при необходимости - регулирование скорости и предохранение от перегрузок.

Кинематический расчет, как один из первых и основных этапов проектирования привода, включает в себя определение общего передаточного отношения и его разбиение по ступеням, а также выяснение величин частот вращения, передаваемых мощностей и вращающих моментов на валах привода [1].

По ряду причин преобразование движения в одной механической передаче (ступени), характеризуемое передаточным отношением, ограничено. При условии многократного преобразования движения, т.е. при многоступенчатом приводе, его масса и габариты зависят от того, как распределено передаточное отношение по ступеням.

Для предусмотренных в приводных установках редукторов, содержащих зубчатые передачи, проблема рационального распределения передаточного отношения по ступеням имеет особое значение, поскольку от этого зависит благоприятность условий смазки погружением зубчатых колес в общую масляную ванну [2].

При определении в процессе кинематического расчета частот вращения валов привода, передаваемых мощностей и вращающих моментов на валах создаются исходные данные для дальнейших проектных расчетов механических передач, входящих в привод.

Настоящие методические указания содержат краткое описание теоретических основ, а также алгоритма и порядка работы с программой автоматизированного кинематического расчета для привода общего назначения и адресованы студентам, освоившим методику ручного расчета и желающим ознакомиться с основами САПР при конструировании.

2

1. Теоретические основы кинематического расчета

При выполнении кинематического расчета общее передаточное число привода определяется по формуле

uобщ = nпасп , nпр

где nпасп - паспортная частота вращения двигателя, об/мин; nпр - частота вращения приводного вала, об/мин.

В случае многоступенчатого привода полученное значение uобщ разбивается по ступеням согласно рекомендациям. Так, передаточные числа быстроходной uБ и тихоходной uТ ступеней двухступенчатых редукторов, определяют по соотношениям [3], приведенным в таблице.

Таблица

Редуктор	Схема	Передаточное	число
		uБ		uТ
Двухступенчатый			088,	uобщ
по развернутой		uобщ/uТ
схеме
Двухступенчатый		uобщ/uТ
соосный			095,	uобщ
Двухступенчатый			uобщ/uБ
соосный с внутрен-		23 u общ
ним зацеплением
Коническо-
цилиндрический		uобщ/uТ	11,	u общ
Планетарный
Двухступенчатый
uобщ ≤ 25		4	uобщ/4
25 < uобщ ≤ 63		uобщ/6,3		6,3
uобщ > 63		10	0,1uобщ

3

Частота вращения ni любого вала привода определяется из частоты вращения предыдущего вала ni-1 по формуле

ni =	n i-1	, об/мин,
	ui-1,i

где ui-1,i - передаточное число механической передачи, находящейся между валами. Для 1-го (ведущего) вала подставляется n0 = nпасп - паспортная частота вращения двигателя.

Передаваемая мощность Pi на любом валу привода определяется из мощности на предыдущем валу Pi-1 по формуле

m

Pi = Pi-1 ki-∏1,i = 1η ki-1,i , кВт,

m

где ∏ = η ki-1,i - произведение частных коэффициентов полезного дей-

ki-1,i 1

ствия m отдельных звеньев кинематической цепи, находящихся между

валами. Для 1-го (ведущего)	вала подставляется P0			= Pдв'	- требуемая
мощность на валу двигателя.
Вращающий момент Ti	на любом валу привода			определяется по
формуле		Pi
T	= 9550		, Н м,
i		ni

где Pi - мощность на валу, кВт; ni - частота вращения вала, об/мин.

2. Описание программы

Алгоритм автоматизированного кинематического расчета привода содержит следующие программные блоки.

Ввод исходных данных. В качестве таковых в программе вводятся: а) тип привода; б) тип редуктора, используемого в приводе;

в) паспортная мощность двигателя Pпасп, кВт;

г) требуемая мощность на валу двигателя Pдв' , кВт;

д) паспортная частота вращения двигателя nпасп, об/мин; е) частота вращения приводного вала nпр, об/мин.

Расчет и вывод на печать результатов: частот вращения валов ni,

мощностей на валах Pi, вращающих моментов Ti.

Предлагаемый алгоритм расчета имеет следующие ограничения:

4

а) с учебной целью предусматривается кинематический расчет для типов приводов, используемых наиболее часто в курсовом проектировании по курсу «Детали машин»;

б) предусмотренные алгоритмом типы редукторов ограничиваются наиболее часто используемыми кинематическими схемами;

в) разбиение общего передаточного числа по ступеням, а также ограничение передаточных чисел предельными значениями производится в алгоритме согласно рекомендациям, изложенным в [3].

3. Работа с программой

Программа выполнена в виде программного приложения, функционирующего в среде Windows 9x.

Диалоговый режим при работе с программой организуется с помощью окон, в которых требуемый раздел выбирается системой меню. После ввода данных или получения результатов программе должна сообщаться информация о продолжении работы или ее прекращении.

3.1 Запуск программы

Непосредственно после запуска программы открывается главное окно, которое помимо заставки содержит следующие пункты меню:

-«Справка» - выбор данного пункта приводит к выводу окна с кратким описанием назначения программы;

-«Расчет по параметрам» - выбор данного пункта приводит к вводу исходных данных и расчету;

-«Результаты расчета» - отражает результаты, если расчет уже проведен;

-«Выход» - для окончания работы программы.

3.2 Пункт меню «Расчет по параметрам"

При выборе этого пункта меню последовательно осуществляются следующие действия:

а) в открывшемся окне «Параметры привода» (рис. 1) с помощью групп зависимых переключателей указывается тип привода. После указания нажимается кнопка «Дальше», в случае отказа от ввода - кнопка «Выход»;

б) в открывшемся после нажатия кнопки «Дальше» окне «Редуктор» (рис. 2) с помощью дерева выбора указывается тип

5

Рис. 1. Указание типа привода в окне «Параметры привода»

Рис. 2. Указание типа редуктора в окне «Редуктор»

6

Рис. 3. Ввод данных в окне «Кинематические параметры»

Рис. 4. Окно сообщения о результатах расчета

редуктора, используемого в приводе. После указания нажимается кнопка «Дальше», в случае необходимости возврата к предыдущему окну - кнопка «Назад», в случае отказа от ввода - кнопка «Выход»;

в) в открывшемся окне «Кинематические параметры» (рис. 3) осу-

ществляется ввод в текстовые поля значений Pпасп, P’дв, nпасп, nпр. После ввода нажимается кнопка «Дальше» и осуществляется расчет, в случае

необходимости возврата к предыдущему окну - кнопка «Назад», в случае отказа от ввода - кнопка «Выход».

7

3.3 Пункт меню «Результаты расчета»

Результаты автоматизированного кинематического расчета привода можно просмотреть как после нажатия кнопки «Дальше» в окне «Кинематические параметры», так и при выборе соответствующего пункта главного меню. В этих случаях в пределах главного окна открывается окно сообщения (рис. 4), в котором в табличном виде содержатся рассчитанные значения частот вращения валов, мощностей на валах и передаваемых вращающих моментов. По желанию пользователя полученные результаты могут быть отправлены на печать.

3.4 Пункт меню «Выход»

Выбор данного пункта меню позволяет пользователю либо закончить работу с программой, либо возобновить расчет с новыми исходными данными.

Рекомендуемая литература

1. Приводы машин: Справочник / Под общ. ред. В.В.Длоугого. - Л.: Машиностроение, 1982. - 384 с.

2.Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высш. шк., 1998. - 383 с.

3.Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов. - М.: Высш. шк., 1985. - 416 с.

8

Составители

Надежда Гавриловна Степанова Олег Владиславович Любимов

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу «Детали машин» для студентов направлений 551400, 551800, 552900 специальностей 150200, 120100, 120200

Редактор З.М.Савина

ЛР № 020313 от 23.12.96

Подписано в печать 04.11.00. Формат 60× 84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд.л. 0,50. Тираж 50 экз. Заказ .

Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.