С.В. Герасименко Теория машин и механизмов и детали машин
.pdfМинистерство образования Российской Федерации
Кузбасский государственный технический университет
Кафедра прикладной механики
ТЕОРИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ И ДЕТАЛИ МАШИН
Методические указания и задания по курсовому проекту для подготовки студентов по направлению 552100
Составитель С.В. Герасименко
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 6 от 19.05.99 Рекомендованы к печати Методической комиссией Направления 552100 Протокол № 2 от 14.10.99
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 1999
1
1. НАЗНАЧЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Выполнение проекта по ТММ и ДМ способствует закреплению объема знаний, полученных по общетехническим дисциплинам механического цикла (теоретической механике, сопротивлению материалов).
Получив навыки в расчетно-конструкторской деятельности, в процессе работы над проектом студенты приобретают знания для выполнения проектов по специальным дисциплинам и дипломному проектированию.
2.ТЕМАТИКА ПРОЕКТА
Взадании на курсовой проект студентам немеханических специальностей предлагаются приводные установки общего назначения. Такие установки состоят из электродвигателя, одноступенчатого цилиндрического редуктора и передачи гибкой связью (ременной или цепной). Соединение отдельных частей установок производится упругими или предохранительными муфтами.
3.ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА
Графическая часть разрабатывается на стадии технического проекта редуктора и рабочих чертежей его деталей (например колесо зубчатое и крышка подшипника), а также синтеза зубчатого сцепления. Примерный объем графической части – два листа формата А1. Редуктор выполняется как чертеж общего вида в натуральную величину с соблюдением основных требований ЕСКД.
К чертежу редуктора составляется спецификация по ГОСТ 2.120-73. Спецификация должна находиться в расчетнопояснительной записке в конце текстовой части.
4. ТЕКСТОВАЯ ЧАСТЬ
Текстовая часть проекта выполняется в виде расчетнопояснительной записки и спецификации. В записке должны быть
2
выполнены:
-кинематический и силовой расчет установки;
-проектный расчет зубчатой передачи;
-проверочный расчет зубчатой передачи;
-синтез зубчатого зацепления;
-расчет передачи с гибкой или открытой связью или открытой зубчатой передачи;
-ориентировочный расчет одного из валов редуктора;
-подбор подшипников качения и расчет их долговечности для разработанного ранее вала;
-определение конструктивных размеров деталей и узлов редуктора;
-проверка прочности шпоночного соединения;
-описание смазки передачи и подшипников в редукторе и выбор смазочного материала;
-выбор типа муфты и определение ее размеров.
5. ПОРЯДОК И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРОЕКТА
Проект по прикладной механике рекомендуется выполнять в следующем порядке:
5.1. Изучение технического задания и ознакомление с типовыми конструкциями по рекомендуемой литературе. В результате студенты должны четко представлять устройство приводной установки, знать порядок передачи движения от электродвигателя к выходному валу привода, обратив особое внимание на изучение конструкций редукторов. Для разработки в данном курсовом проекте предлагаются простейшие одноступенчатые редукторы (цилиндрические прямозубые и косозубые с внешними зацеплением и расположением осей в горизонтальной плоскости), с конструкциями которых можно познакомиться по следующим источниками [1, c.10-11; 2, с.25-26; 3, с.62-63].
5.2. Кинематический и силовой расчеты привода выполняют на основании исходных данных (мощности и частоты вращения выходного вала приводной установки) и схемы привода. В
3
данном разделе определяют:
-общее передаточное отношение с разбивкой его между редуктором и второй передачей (ременной, цепной) или открытой зубчатой по [1, c.6-8];
-общий КПД привода по [1, с.4-5];
-потребную мощность и частоту вращения
электродвигателя [1, c.5-6];
-с учетом параметров выбранного электродвигателя уточняется общее передаточное отношение привода и передач;
-частоту вращения (угловые скорости) каждого вала привода;
-мощности и крутящие моменты на всех валах привода,
используя известные зависимости.
Полученные в п. 5.2 параметры рекомендуется внести в таблицу.
5.3. Проектировочный расчет редукторной передачи выполняется в следующем порядке:
-на основании заданного материала шестерни и колеса определяются допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба [1, c.33-34; 43-44; 66-68];
-определение межосевого расстояния [1, c.60-61];
-расчет модуля, числа зубьев [1, c.36-37; с.49-50; с.60-61];
-определение окружной скорости в зацеплении и назначение степени точности передачи [1, c.32; 65];
-расчет основных геометрических параметров передачи [1,
c.38-39; с.50 с. 293-294; с.370-371].
Результаты расчета по п.5.3, как правило, представляют в виде таблицы.
5.4.Проверочный расчет на контактную и изгибную выносливость зубьев ведут по [1, c.31, 41, 47, 50, 62-63], предварительно рассчитав усилия в зацеплении [1, c.334-335; c.343; c.376].
5.5.Синтез зубчатого механизма заключается в геометрическом расчете внешнего эвольвентного зацепления, по результатам которого строится картина зацепления.
Картина зацепления строится на основе проектировочного
4
расчета зубчатого механизма цилиндрического редуктора.
При проектировочном расчете определяют все основные геометрические параметры зубчатых колес:
-межосевое расстояние аw;
-радиусы делительных окружностей r1 и r2;
-радиусы основных окружностей rb1 и rb2;
-радиусы окружностей вершин ra1 и ra2;
-радиусы окружностей впадин rf1 и rf2;
-толщину зубьев S1 и S2 и шаг p по делительным
окружностям.
На каждом колесе следует изобразить 3-4 зуба. При этом высота зуба должна быть не менее 40 мм. При построении профиля эвольвенты необходимо использовать рекомендации, приведенные в [5, с.190].
5.6.Проектировочный расчет передачи гибкой связью или открытой зубчатой передачи. Расчет передач гибкой связью рекомендуется приводить по следующим источникам:
- плоскоременной - [1, с.118-130]; - клиноременной - [1, с.130—139]; - цепной - [1, с.146-155].
Проектирование открытой цилиндрической передачи необходимо проводить до определения межосевого расстояния
[1, с.32].
5.7.Ориентировочный расчет валов заключается в определении диаметров валов при известных крутящих моментах
ипониженных допускаемых напряжений [1, c.161-168]. Размеры назначаются по рекомендациям [1, c.297; c.344-346; с.372-373].
По направлению нагрузок и диаметров посадочных мест под подшипники подбираются типоразмеры подшипников [1. c.176-
180; c.392-406].
5.8.Эскизная проработка выполняется на основании данных, полученных в пп.5.3 и 5.7. С примерами выполнения эскизных компоновок можно познакомиться в [1, c.303; c.345; с.375]. Проработка редуктора производится в соответствии с требованиями ЕСКД на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1.
5
5.9. На основании эскизной проработки составляется уточненная расчетная схема для проверочного расчета одного из валов редуктора и определения долговечности подшипников этого вала по [1, с.304; с.351-354; с.376-380].
5.10. Конструирование основных деталей и узлов редуктора. Размеры определяются одновременно с выполнением эскизной компоновки редуктора. При этом прорабатываются конструкции следующих деталей:
-крышки подшипников по [1, с.196-200; с.303];
-манжеты по [1, с.203-211];
-выходные концы валов. В настоящее время преимущественно выходной конец валов выполняется коническим с резьбовым участком по [1, c.146-148];
-шпоночные соединения по [1, с.168-171];
-зубчатые колеса по [1, с.230-238];
-корпус редуктора по [1, с.238-247].
5.11. Проверка прочности шпоночного соединения. Производится расчет по напряжениям смятия шпоночного соединения ведомого вала с зубчатым колесом по [1, с.170].
5.12. Выбор смазки и марки смазочного материала передач рекомендуется проводить по [1, с.250-225; с.203-211].
5.13. Выбор типа муфты и определения ее параметров по расчетному крутящему моменту. В настоящее время преимущественное распространение получили муфты с торообразной оболочкой, выбор и расчет которых приведен в [1,
с. 268; с.273; с.280].
5.14. Разработка чертежа общего вида редуктора выполняется после окончания всех видов расчета.
Чертежи общего вида должны содержать:
-изображение редуктора в двух проекциях с текстовой частью в виде технической характеристики, характеристики зацепления и технических требований [4, c.223];
-основные размеры (габаритные, присоединительные, посадочные), а также расчетные размеры, характерные для данной конструкции.
Изображения выполняются с максимальными упрощениями,
6
предусмотренными ЕСКД для рабочих чертежей на формате А1
(594х841).
5.15. Расчетно-пояснительная записка выполняется после завершения всех расчетов и окончания графической части проекта. Она содержит задание, описание схемы привода, расчеты с необходимыми иллюстрациями, список используемой литературы и спецификацию. Ориентировочный объем записки, выполненной на листах форматом А4(210х297), составляет 25-30 страниц. При оформлении записки должны соблюдаться основные требования ГОСТ 2.106–85 “Текстовые документы”, а также других стандартов в части оформления текстовых документов.
6. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей
машин. – М.: Машиностроение, 1988. – 416с.
2.Боков В.Н. и др. Детали машин. Атлас: Учеб. пособие для машиностроительных спец. техникумов. – М.: Машиностроение, 1983. – 176с.
3.Цехнович Л.И., Петриченко И.Л. Атлас конструкций редукторов. – Киев: Вища школа, 1978. – 128с.
4.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. конструирование узлов и деталей машин – М.: Высш. шк., 1985. – 279с.
5.Левитская О.Н., Левитский Н.И. Курс теории механизмов и машин. – М.: Высш. шк., 1985. – 279с.
7.ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Для проектирования предлагаются 14 типов схем двухступенчатых приводов. Каждое задание включает 10 вариантов. Схему и варианты задания назначает преподаватель, ведущий практические задания.
В каждом задании изображена схема привода. Исходные данные для проектирования:
-мощность на выходном валу привода, кВт;
-частота вращения выходного вала привода, об/мин;
-материал, его твердость и вид термической обработки для шестерни.
Материал для изготовления червячного колеса подбирается в
7
зависимости от расчетной или предварительно назначенной скорости скольжения [1, с.65; 4, с.80].
Для студентов ЗОТФ задания и вариант курсового проекта выбираются согласно шифру зачетной книжки. При этом последняя цифра определяет номер задания, а предпоследняя – номер варианта. Например: студент, имеющий шифр Апз-88-626, выполняет курсовой проект шестого задания второго варианта исходных данных.
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
P, кВт |
1,7 |
2,7 |
3,6 |
4,6 |
4,8 |
6,3 |
6,7 |
7,8 |
8,3 |
8,9 |
n, об/мин |
86 |
92 |
106 |
116 |
124 |
128 |
134 |
139 |
144 |
148 |
Шестерня: сталь 40х, нв 262, улучшение Колесо: сталь 45, нв 207, нормализация
8
Шестерня: сталь 40х, нв 262, улучшение Колесо: сталь 45, нв 207, нормализация
9