МВ65-2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

ПРИКЛАДНА МЕХАНІКА

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКІВ ЧАСТИНА 2

ДЛЯ СТУДЕНТІВ УСІХ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ

КИЇВ КНУТД 2011

- 2 -

Прикладна механіка. Курсовий проект. Методичні вказівки до виконання розрахунків. Частина 2 / Упор.: Л.М.Березін, М.М.Рубанка - К.: КНУТД, 2011.– 72с. Укр. мовою.

Упорядники: Л.М.Березін, к.т.н., доцент М.М.Рубанка, асистент

Відповідальний за випуск: завідувач кафедри Інженерної механіки, д.т.н., професор В.П.Місяць

Затверджено на засіданні кафедри Інженерної механіки Протокол №4 від 28.11.2010р.

ВСТУП Методичні вказівки призначені для систематизації та закріплення

теоретичних знань, узагальнення практичних навичок розрахунків деталей та складальних одиниць типових та найбільш поширених механізмів загального призначення за програмами «Прикладна механіка» та «Основи конструювання та проектування» для студентів усіх спеціальностей.

Застосування методичних вказівок дозволяє орієнтуватися в питаннях вибору матеріалів, розрахунку деталей на міцність, визначення геометричних параметрів деталей пасових та ланцюгових передач, аналізувати сили з боку елементів відкритих передач, призначати та розраховувати за умовою міцності розміри ступінчастих ведучого та веденого валів, вибирати та виконувати перевірний розрахунок шпонкових з'єднань та підшипників кочення.

Скорочений об'єм викладання без пояснювального та описового тексту передбачає попереднє самостійне вивчення відповідного теоретичного матеріалу. Для зручності методичні вказівки складаються з розділів та підрозділів, що систематизує послідовність викладання розрахунку конкретної задачі та використовується для посилання на вихідні дані та результати попередніх розрахунків.

З метою уніфікації всі формули представлено в загальноприйнятих позначеннях. Розрахунки рекомендується виконувати в одиницях системи SI в відповідності до діючих стандартів, нормативів та довідкової літератури.

В додатках приведено матеріали, які необхідні для розрахунків у відповідності до завдань курсового проекту.

- 3 -

6. РОЗРАХУНОК ПЛОСКОПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ

Обумовлений параметр та його

Формули та вказівки

позначення

Вихідні дані

Момент обертання на ведучому

Див.

кінематичний розрахунок

валу T1 , Н·мм

Передаточне відношення пасової

Див.

кінематичний розрахунок

передачі uпп

Потужність, що споживаєтьсяP ,Вт

Див. кінематичний розрахунок

1

Частота обертання ведучого шківа

Див.

кінематичний розрахунок

n1, об/хв.

ПОСЛІДОВНІСТЬ РОЗРАХУНКУ

1.

Діаметр ведучого шківа d1, мм

P

d1

» 120 ×3

1

,

n1

P - в Вт, n - в об/хв. –

див. вихідні

1

1

дані.

По знайденому значенню вибрати

діаметр шківа за стандартним рядом

ДСТУ 17383-73: 40; 45; 50; 56; 63; 71;

80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180;

200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450;

500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000;

1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000

2.

Діаметр веденого шківа d2 , мм

d

2

= d ×u

пп

(1-ε ),

1

де d1 - стандартне значення

діаметра шківа (див. п.1);

uпп - див. вихідні дані ;

ε = 0,01 - коефіцієнт ковзання

пасу.

Значення d2

уточнити за

стандартним рядом, приведеному в

п.1

′

d2

3.

Уточнене передаточне

uпп

=

відношення uпп′

,

d (1 − ε )

1

де d2 - див. п.2; d1- див. п.1 (стандартні значення);

- 4 -

4.Міжосьова відстань a , мм

5.Кут обхвату меншого шківа α1 , град.

6.Довжина пасу L, мм

7.Розрахункова швидкість пасу V , м/с

8.Колова сила Ft , Н

9.Вибір пасу

ε - див. п.2.

Отримане значення uпп′ не повинно відрізнятися від раніше прийнятого uпп (див. вихідні дані) більше, ніж на 3%, тобто

		′
unn	=	unn − unn			100%	≤ 3%
		unn
		a = 2(d1			+ d2 ),
де d1	та d2 - стандартні значення

α1 = 180o − 60o d2 − d1 > [150o ], a

де d1 та d2 - стандартні значення

	L = 2a +	π	(d1	+ d2 ) +	(d2 − d1 )2
		2			4a

V = πd1 × n1 ,

60

де d1- в м (стандартне значення – див. п.1);

n1 - див. вихідні дані

= P Ft 1 ,

V

P - потужність на ведучому шківі,

1

Вт;

V - в м/с (див. п.7)

За табл. 15 прийняти пас гумовотканинний з числом прокладок Z (товщина прокладки

з гумовим прошарком δo , мм;

найбільше допустиме навантаження на прокладку

Po , Н/мм).

Товщина пасу δ = δo × Z . Перевірити умову роботи пасу на згин за умовою δ £ 0,025d1

- 5 -

10.Коефіцієнт кута обхватуCα

11.КоефіцієнтCV , що враховує вплив швидкості пасу

12.Коефіцієнт режиму роботи C p

13.КоефіцієнтCθ , що враховує кут нахилу θ лінії центрів передачі

14.Допустиме робоче навантаження на 1 мм ширини прокладки [P], Н/мм

15.Ширина пасу b , мм

16.Попередній натяг пасуFo , Н

17.Натяг віток пасу, Н:

-ведучої F1

-веденої F2

Cα = 1 − 0,003(180o − α1 ),

де α1 - див. п.5

CV = 1,04 − 0,0004V 2 ,

де V - в м/с (див. п.7) Приймати:

-при незначних коливаннях навантаження C p = 1;

-при помірних коливаннях навантаження C p = 0,9 ;

-при значних коливаннях навантаженняC p = 0,8

Якщо кут θ не перевищує 60º, приймати Cθ = 1;

при θ > 60o - Cθ = 0,9; при θ > 80o - Cθ = 0,8

[P] = PoCα CV C pCθ ,

де P0 - в Мпа (див. п.9)

b ³ Ft ,

δ [P]

де Ft - в Н (див. п.8);

δ – див. п.9; [P] – див. п.14.

Вибрати за табл. 15 стандартну ширину пасу (найближчу більшу)

Fo = σ o ×b ×δ ,

де σ o = 1,8 МПа - напруження попереднього натягу пасу;

b- в мм (див. п.15);

δ- див. п.9

F1 = Fo + 0,5Ft ;

F2 = Fo - 0,5Ft

- 6 -

18.Напруження σ1 від сили F1, Мпа

19.Напруження згинуσ зг при охоплені ведучого (меншого) шківу, Мпа

20.Напруження σV від дії відцентрової сили, Мпа

21.Максимальне напруження

σmax , Мпа

22.Число пробігів пасу λ

23.Коефіцієнт Cu , що враховує

вплив передаточного відношення

24.Коефіцієнт навантаження CH

25.Довговічність Ho , год

σ1 = F1

b ×δ

σ зг = Eзг δ ,

d1

де δ - в мм (див. п.9); d1- в мм (див. п.1);

для гумовотканинних пасів прийняти Eзг = 200 МПа

σV = ρ ×V 2 ×10−6 ,

де ρ = 1100 кг/м3 - густина пасу;

V - в м/с (див. п.7)

σ max = σ1 + σ зг + σV .

Перевірити умову міцності пасу

σ max ≤ 7 МПа = σ −1 ,

де σ −1 = 7 Мпа

λ = V ,

L

де V – в м/с (див. п.7); L – в м (див.п.6)

Cu =1,5 ×3unn - 0,5,

unn - див. вихідні дані

Прийняти:

- при сталому навантаженні

CH = 1;

- при періодично змінному

CH = 2

		σ 6	×107 ×C C		H
	Ho =	−1		u		,
		σ max6		× 2 ×3600λ

де σ −1 = 7 Мпа – див. п.21;

Сu - див. п.23; CH - див. п.24;

σmax - див. п.21;

λ- див. п.22.

- 7 -

		Ho ³ 2·103 год.
	26. Навантаження на вали	F	= 2F ×sin			α1		,
	передачі Fв, Н
		в		o			2
		де Fo - див. п.16;
		α1 - див. п.5
	26. Ширина ободу шківа B ,	Вибрати B за табл.16 в залежності
	мм	від b ,
		де b - див. п.15.
		Перевірка:	6 <	d2	< 12
				B

ПРИКЛАД . РОЗРАХУНОК ПЛОСКОПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ Вихідні дані: передаточне відношення плоскопасової передачі uпп = 2,25 ;

момент	обертання на ведучому				валу T = 72,79 ×103 Н·мм;			потужність, яка
					1
споживається		P = 5,48 ×103 Вт;			частота обертання			ведучого шківа
		1
n1 = 719,25об/хв.				Розв'язування
1.	Діаметр ведучого шківа
			» 6 ×3		» 6 × 3 72,79 ×103 » 250,52 мм.
		d		T
		1	1

По обчисленому значенню вибираємо діаметр шківа за стандартним рядом ДСТУ

17383-73:	d1 = 250 мм.
2. Діаметр веденого шківа

d2 = d1 ×uпп × (1 - ε ) = 250 × 2,25 × (1 - 0,01) = 556,875 мм,

де ε = 0,01- коефіцієнт ковзання пасу.

По обчисленому значенню вибираємо діаметр шківа за стандартним рядом ДСТУ

17383-73:					d2 = 560мм.
3. Уточнене передаточне відношення
uпп	¢	=		d2		=		560		= 2,263.
			d1					×(1 -
				×(1 - ε ) 250					0,01)

Відхилення заданого та розрахованого значень передаточного відношення

Duпп =	unn - unn′		100%	=		2,263 - 2,25			×100	0	0	= 0,58 0	0 < 3 0	0 .
	unn					2,25

4.Міжосьова відстань a = 2 × (d1 + d2 ) = 2 × (250 + 560) = 1620 мм.

5.Кут обхвату меншого шківа

-8 -

α1o = 180o - 60o ×	d2 - d1	= 180o - 60o ×	560 - 250	= 168,52o >150o .
	a
		1620
6. Довжина пасу

L = 2a +

π

(d2

+ d1) +

(d - d )2

2

1

=

2

4a

= 2 ×1620 +

3,14

×(560 + 250) +

(560 - 250)2

= 4527 мм.

2

4 ×1620

7. Розрахункова швидкість пасу

V =

π × d1 × n1

=

3,14 × 250 × 719,25

= 9,41м/с < 35м/с.

60 ×103

60 ×103

P

3

5,48 ×10

8. Колова сила

F =

1

=

» 582Н.

t

V

9,41

9. Вибір пасу за ДСТУ 23831-79: за табл.15 вибираємо пас плоский гумовотканинний Б800 з числом прокладок Z=3 та розрахунковою товщиною

прокладки з гумовим прошарком	δo = 1,5мм. Найбільше допустиме
навантаження на прокладкуPo = 3Н/мм.	Товщина пасу δ = δo × z = 1,5 ×3 = 4,5
мм.

Перевіряємо умову роботи пасу на згин δ £ 0,025 × d1:

4,5 £ 0,025 × 250 = 6,25 мм.

10. Коефіцієнт кута обхвату

Cα =1 - 0,003 ×(180 -α1o ) = 1 - 0,003 ×(180 -168,52o ) » 0,97 . 11. Коефіцієнт CV , що враховує вплив швидкості пасу

CV =1,04 - 0,0004 ×V 2 = 1,04 - 0,0004 ×9,412 » 1,0 .

12.Коефіцієнт режиму роботи C p : при незначних коливаннях навантаження приймаємо C p = 1.

13.КоефіцієнтCθ , що враховує кут нахилу лінії центрів передачі:

приймаємоC =1 з урахуванням того, що кут θ не перевищуватиме 60o .
	θ
14.	Допустиме робоче навантаження на 1мм ширини прокладки
	[P] = P0 ×Cα ×CV ×C p ×Cθ = 3 × 0,97 ×1×1						×1 = 2,91Н/мм.
			Ft		582
15.	Ширина пасу	b ³		³		= 66,67	мм.
			z ×[P]		3 × 2,91
Вибираємо за табл.15		найближчу більшу стандартну ширину пасу b = 71мм.

16. Попередній натяг пасу Fo = σ o ×b ×δ =1,8 × 71× 4,5 » 575 Н,

- 9 -

де σ o = 1,8 Мпа – напруження попереднього натягу пасу.

17. Натяг віток пасу:

- ведучої F1 = F0 + 0,5Ft

= 575 + 0,5 × 582 = 866 Н;

- веденої F2 = F0 - 0,5Ft

= 575 - 0,5 × 582 = 284Н.

18.

Напруження σ

1

від сили F :

σ

1

=

F1

=

866

= 2,71МПа.

1

b ×δ

71× 4,5

δ

19.

Напруження згину σ

= E

=100 ×

4,5

= 1,8 МПа,

зг

зг

d

250

1

де Eзг = 100МПа - для гумовотканинних пасів.

20.

Напруження σV від дії відцентрової сили

σV = ρ ×V 2 ×10−6 =1100 ×9,412 ×10−6 = 0,097 МПа,

де ρ = 1100кг/см3.

21.Максимальне напруження

σmax = σ1 + σ зг + σV = 2,71 + 1,8 + 0,097 = 4,607 МПа < 7 МПа=σ −1,

тобто умова міцності виконується.

λ = V = 9,41 =

22. Число пробігів пасу 2,08.

L4,527

23.Коефіцієнт Cu , що враховує вплив передаточного відношення

Cu = 1,5 × 3unn - 0,5 = 1,5 × 32,25 - 0,5 = 1,466 .

24. Коефіцієнт навантаження CH : при сталому навантаженні приймаємо

CH = 1.

25. Довговічність

H o =

σ −61 ×107

× Сu × CH

=

76

×107

×1,466 ×1

= 12050

год > 2

×10

3

год.

σ max6

× 2

× 3600 × λ

4,607

6 × 2

× 3600 × 2,08

26. Навантаження на вали передачі

				α		168,52o
F = 3 × F				× sin 1	= 3 ×575 × sin					» 1716 Н.
B			o	2		2
									пасу b = 71мм за табл.16
27. Ширина	обода			шківа	В : при	ширині
приймаємо ширину шківа B = 80 мм.
Перевірка умови 6 <		d2	< 12:		6 <	560		= 7 < 12,
						80
		B

тобто умова виконується.

Отримані результати записуємо в таблицю.

- 10 -

	Параметр	Значення
	Діаметр ведучого шківа d1 , мм	250
	Діаметр веденого шківа d2 , мм	560
	Міжосьова відстань а, мм	1620
	Кут обхвату меншого шківа α10 , град	168,52
	Довжина пасу L , мм	4527
	Розрахункова швидкість пасу V , м/с	9,41
	Колова сила Ft ,Н	582
	Вибір пасу	плоский гумовотканинний Б800
	Товщина пасу δ ,мм.	4,5
	Допустиме робоче навантаження на 1мм
	ширини прокладки [P],Н/мм	2,91
	Ширина пасу b , мм	71
	Попередній натяг пасу Fo , Н	575
	Натяг віток пасу F , Н:
	- ведучої F1	866
	- веденої F2	284
	Максимальне напруження σ max , МПа	4,607
	Число пробігів пасу λ , 1/с	2,08
	Довговічність Ho , год	12050
	Навантаження на вали передачі FB , Н	1716
	Ширина обода шківа B , мм	80
	7. РОЗРАХУНОК КЛИНОПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ
	Обумовлений параметр та його	Формули та вказівки
	позначення
	Вихідні дані
	Передаточне відношення	Див. кінематичний розрахунок
	клинопасової передачі ukn
	Потужність, яка передається P ,	Див. кінематичний розрахунок
1
	кВт

	Момент обертання на ведучому	Див. кінематичний розрахунок
	валу T1 , Н·мм
	Частота обертання ведучого шківа	Див. кінематичний розрахунок
	n1, об/ хв.
		- 11 -