Детали машин.Метод.указ. к курс.проекту

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Основы проектирования машин»

ДЕТАЛИ МАШИН

Методические указания и задания к курсовому проекту для студентов

специальностей 1-36 01 01, 1-36 01 03, 1-36 01 06, 1-36 11 01, 1-37 01 06, 1-53 01 01

заочной формы обучения

Могилев 2011

2

УДК 621.81 ББК 34.44

Д38

Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением

ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет»

Одобрено кафедрой «Основы проектирования машин» «31» августа 2011 г., протокол № 1

Составитель д-р техн. наук, доц. А. М. Даньков

Рецензент д-р техн. наук, проф. М. Ф. Пашкевич

Приведены требования к содержанию и объему курсового проекта, рекомендуемый порядок его выполнения, а также задания к курсовому

проекту.

Учебное издание

ДЕТАЛИ МАШИН

Ответственный за выпуск	А. М. Даньков
Технический редактор	А. Т. Червинская
Компьютерная верстка	Н. П. Полевничая

Подписано в печать	. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Печать трафаретная. Усл.-печ. л.	. Уч.-изд. л.	. Тираж 99 экз. Заказ №

Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет» ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г. 212000, г. Могилев, пр. Мира, 43

© ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2011

3

Введение

Изучение дисциплины «Детали машин» заканчивается выполнением курсового проекта, который завершает общетехнический цикл инженерной подготовки студентов специальностей 1-36 01 01, 1-36 01 03, 1-36 01 06, 1-36 11 01, 1-37 01 06, 1-53 01 01. Проект является важной частью самостоятельной работы студента, охватывающей вопросы выбора (назначения) оптимальных кинематических параметров элементов привода, рационального выбора материалов контактирующих звеньев, расчёта деталей механизмов по критериям, определяющим их работоспособное состояние, выбора системы смазки, обеспечивающей максимально возможные КПД.

В процессе выполнения курсового проекта студент последовательно проходит этапы от рационального выбора кинематических параметров привода до графического изображения привода и его элементов в виде чертежей на основе выполненного комплекса их предварительных проектных и проверочных расчетов. При этом проектанту необходимо изучить и проанализировать доступные материалы патентной и конструкторской документации, учебных пособий и атласов конструкций, публикаций в научнотехническихпериодическихизданиях.

Конструкторская документация по курсовому проекту представляется в виде расчетов по ГОСТ 2.106-95 ЕСКД. Текстовые документы, сведенных в пояснительную записку, 4–5 листов чертежей (формат А1), выполненных в соответствии с требованиями ЕСКД, а также перечня составных частей на чертеж общего вида привода и спецификации на все сборочные единицы, разработанные в проекте.

4

1 Техническое задание для выполнения курсового проекта

Согласно ГОСТ 2.103-95 ЕСКД. Стадии разработки техническое задание является исходным документом для разработки конструкторской документации на проектируемое изделие. Техническое задание для курсового проекта можно рассматривать как часть реального технического задания, в котором по усмотрению руководителя могут быть перечислены основные требования к механическому приводу: габаритные, нагрузочные, силовые, скоростные, экономические, а также специальные требования к разрабатываемому механическому приводу: эксплуатационный режим, особые требования к конструкторскому исполнению отдельных узлов привода и т. д.

Техническое задание для курсового проекта представляет собой кинематическую схему подлежащего разработке привода. Исходные данные для расчетов, а также основные и специальные требования к приводу задаются руководителем проекта.

Техническое задание в установленной кафедрой форме оформляется руководителем и должено быть вторым листом пояснительной записки. Содержание приводится на третьем листе пояснительной записки. Форма титульного листа пояснительной записки представлена в приложении А.

Руководитель проекта, как правило, выдает студентам техническое задание для выполнения курсового проекта с учетом специальности, по которой они обучаются.

2 Содержание и объем проекта

Основными объектами проектирования в курсовом проекте являются механические передачи для преобразования вращательного движения во вращательное, вращательного движения в поступательное и наоборот. Как правило, проектируемый механический привод включает несколько механических передач (передачи с гибкими элементами, зубчатые передачи, передачи винт-гайка и т. д.), часть из которых может быть объединена в редуктор (зубчатый, червячный) и целый ряд соединений. Пояснительная записка оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД на листах пис-

чей бумаги формата А4. Обязательным первым листом пояснительной записки является титульный лист. Нумерация страниц начинается с простановки цифры 3 на листе с основной надписью по ГОСТ 2.104-95, на котором размещено содержание пояснительной записки. Далее материал пояснительной записки должен включать изложенные с необходимой полнотой рассмотрения следующие вопросы: введение, включающее описание, преимущества и недостатки выбранной конструкции; кинематический

5

и энергетический расчеты механического привода; расчет редуктора механического привода, включающий проектный и проверочный расчеты зубчатых передач (червячной передачи) редуктора, проектный расчет валов редуктора, проверочный расчет выходного вала редуктора, подбор и расчет подшипников выходного вала редуктора, расчет шпоночных (шлицевых) соединений редуктора, расчет элементов корпуса редуктора, выбор смазочного материала и способа смазки редуктора, тепловой расчет редуктора (для червячных редукторов); выбор муфт привода; выполнение по указанию руководителя расчета открытых передач привода, расчета их валов и подбора подшипников этих валов; список литературы.

При расчете или подборе деталей, передач, соединений или отдельных узлов в соответствующих разделах пояснительной записки должны быть приведены: исходные данные для расчета (подбора) передачи, соединения, детали; проектный расчет передач, соединений, деталей с определением их основных геометрических размеров и выбором материалов; исчерпывающий проверочный расчет передач, соединений, деталей по критериям, определяющим их работоспособное состояние; выводы.

При изложении материала каждого из разделов необходимо давать ссылки на литературу с указанием номеров страниц, на которых приведены заимствуемые сведения: таблицы, рисунки, рекомендации, оригинальные расчетные формулы и т. д.

При проведении расчетов элементов механического привода рекомендуется использовать ЭВМ. При оформлении расчетов, выполненных с помощью ЭВМ с использованием собственного программного обеспечения, в обязательном порядке указывается задача расчета и необходимый результат расчета; записываются все математические уравнения, по которым будет производиться расчет; составляется таблица используемых в программе идентификаторов для всех параметров, входящих в математические уравнения; приводятся распечатки программы, исходных данных и результатов расчета (при необходимости для наглядности результаты расчета могут быть оформлены графически); выводы по расчетам.

Графическая часть проекта содержит 4–5 листов формата А1.

1 Чертеж общего вида привода на раме или плите, с разрезами и сечениями в местах крепления элементов привода к раме и рамы к фундаменту. Этот чертеж должен содержать все данные, необходимые для монтажа привода, с указанием габаритных, монтажных и присоединительных размеров, а также технические характеристики привода и технические требования на его сборку.

2 Сборочный чертеж редуктора с числом проекций и разрезов, которые необходимы и достаточны для полного уяснения его конструкции. На сборочном чертеже должны быть проставлены следующие размеры:

–габаритные по трем координатным направлениям;

–основные: межосевые расстояния зубчатых и червячных передач,

6

внешнее конусное расстояние конических колес; диаметры всех сопряженных поверхностей с указанием посадок;

– присоединительные: диаметры и длина выступающих концов валов, привязки их упорных торцов и размеры установленных на них шпонок, диаметры и координаты отверстий, предназначенных для крепления редуктора к раме или плите.

3, 4 Сборочные чертежи наиболее существенных сборочных единиц механического привода (промежуточные валы, приводной вал, корпусные узлы, рама и т. д.).

5 Рабочие чертежи трех-четырех сопряженных деталей редуктора, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТ 2.107-95. На чертеже каждой детали должны быть даны все необходимые для изготовления размеры, их предельные отклонения и шероховатость поверхностей; технические требования на изготовление; на каждом чертеже помещают основную надпись по ГОСТ 2.104-95.

3 Алгоритм и рекомендации по разработке курсового проекта

При разработке курсового проекта рекомендуется следующий порядок выполнения.

1 Ознакомиться с техническим заданием для проектирования, подобрать необходимую техническую и учебную литературу, справочные пособия, атласы конструкций и т. д.

2 Определить общий КПД привода с учетом нескольких выходных валов с собственной нагрузкой, определить потребную мощность двигателя и подобрать его по каталогу. При наличии нескольких выходов (разветвлении потока мощности) мощности ветвей или соответствующие им моменты суммируются на валу, с которого начинается указанное ветвление. При подборе электродвигателя по потребной мощности допускается его перегрузка до 5 % при постоянной нагрузке. Определить фактическое передаточное число привода, разбить его по ступеням с учетом общепринятых рекомендаций: в тихоходных ступенях передаточное число должно быть меньше, чем в быстроходных. Рассчитать на каждом из валов привода мощность, частоту вращения и крутящий момент [1, 2, 8].

При кинематическом анализе приводов, имеющих в своем составе фрикционный вариатор, необходимо иметь в виду, что все используемые в приводах вариаторы обеспечивают симметричное относительно среднего значения регулирование передаточного отношения (за исключением задания 17), а их диапазон регулирования равен 3. В этом случае кинематический расчет привода выполняется по средним частотам вращения валов в заданном диапазоне их изменения при передаточном отношении вариато-

7

ра, равном 1. Мощность на выходном валу определяется при максимальной частоте его вращения. Расчет вариатора на прочность выполнять не требуется, поэтому определение размеров фрикционных катков сводится к чисто геометрическому расчету. Средним или минимальным диаметром катков при этом можно обоснованно задаваться.

Вариатор по заданию 17 обеспечивает не только регулирование передаточного отношения, но и реверсирование выходного вала. Кинематический расчет привода можно выполнять по вышеизложенному принципу, а при определении размеров сферического сегмента и координат точки его шарнирного крепления использовать графический метод (схему приложить!).

3 Выполнить проектный и проверочный расчеты механических передач привода с определением всех необходимых геометрических размеров деталей передач и проверкой их на прочность по критериям, определяющим их работоспособное состояние [3, 4, 5, 10].Срок службы передач редуктора принять равным 10 000 часов.

4 Выполнить проектный расчет валов редуктора с учетом крутящего момента на соответствующем валу при пониженных значениях допускаемых напряжений кручения. Определить диаметры основных участков валов и предварительно подобрать подшипники [3, 4, 5, 11].

5 Рассчитать основные геометрические размеры элементов корпуса редуктора: толщину стенок, ширину фланцев, диаметры болтов [8, 10].

6 Выполнить эскизную компоновку редуктора (желательно на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1). Следует вычертить в зацеплении элементы всех передач, валы, подшипниковые узлы, элементы корпусных деталей. Эскизная компоновка позволяет определить расстояние между подшипниками, выявить положение присоединенных к валу деталей и служит основой для разработки сборочного чертежа редуктора [6, 8].

7 Составить расчетную схему выходного вала редуктора, определить реакции опор, провести проверочный расчет вала на выносливость и статическую прочность в двух опасных сечениях. Провести проверочный расчёт подшипников вала на динамическую грузоподъемность и по результатам расчёта окончательно подобрать подшипники. Произвести подбор и проверочный расчёт шпоночных и шлицевых соединений редуктора [3, 4, 5, 7].

8 Выбрать способ смазывания передач и подшипниковых узлов редуктора и произвести подбор смазочного материала, в зависимости от способа смазывания выбрать смазочные и уплотнительные устройства [4, 8].

9 На основе выполненной эскизной компоновки разработать сборочный чертеж редуктора [8, 12].

10 Подобрать по величине крутящего момента и диаметру вала муфты привода. Подобрать и при необходимости рассчитать натяжные устройства, предохранительные устройства и т. д. [5, 6, 11].

11 Спроектироватьбезвыполненияпрочностныхрасчетовузелприводав соответствиистехническимзаданиемиразработатьсборочныйчертеж[8, 13].

8

12 Разработать чертеж общего вида привода [8, 13].

13 Разработать рабочие чертежи четырёх деталей в соответствии с техническим заданием [8, 14].

14 Составить и оформить пояснительную записку и сдать проект на проверку руководителю. После проверки руководителем (консультантом) и устранения его возможных замечаний проект допускается к защите.

Объём пояснительной записки (ПЗ) не устанавливается, но она, безусловно, должна содержать все вышеперечисленные текстовые материалы.

4 Задания для выполнения курсового проектирования

Задание 1

Определить максимальные мощности на выходных валах 3 и 4, подобрать электродвигатель и спроектировать редуктор привода (рисунок 1), в котором движение от электродвигателя передается редуктору с помощью фрикционного вариатора, работающего в режиме редуктора (!).

Исходные данные: модули зацепления, числа зубьев зубчатых колес и ширина зубчатых венцов – задаются руководителем проекта.

Рисунок 1

Задание 2

Определить максимальные мощности на выходных валах 3 и 5, подобрать электродвигатель и спроектировать редуктор привода (рисунок 2). Электродвигатель и редуктор установить на общей раме.

Исходные данные: модули зацепления, числа зубьев зубчатых колес и ширина зубчатых венцов – задаются руководителем проекта.

9

Рисунок 2

Задание 3

Определить усилия F на лентах, подобрать электродвигатель и спроектировать привод ленточного конвейера, в котором движение от электродвигателя передается через редуктор на два барабана (рисунок 3). Электродвигатель и редуктор установить на общей раме.

Исходные данные: модуль зацепления и числа зубьев зубчатых колес цилиндрических передач, скорость ленты V, м/с; диаметр барабана D, мм, – задаются руководителем проекта.

Рисунок 3

10

Задание 4

Спроектировать реверсивный механизм, в котором движение от электродвигателя с помощью цилиндрочервячного редуктора передается зубчатой рейке (рисунок 4). Сроком службы редуктора, коэффициентами его использования в течение года и в течение суток задаться самостоятельно. Электродвигатель и редуктор установить на общей раме.

Исходные данные: момент на выходном валу Т3, Н·м; частота вращения выходного вала n3, об/мин; число оборотов выходного вала i3, об; длина хода зубчатой рейки L, мм, – задаются руководителем проекта.

Рисунок 4

Задание 5

Определить усилие на ленте, подобрать двигатель и спроектировать привод реверсивного ленточного конвейера, в котором изменение направления движения ленты осуществляется попеременным прижатием ее прижимными роликами к соответствующему барабану (рисунок 5). Электродвигатель и редукторы установить на общей раме.

Исходные данные: модуль зацепления, число витков червяка, число зубьев червячного колеса, скорость ленты V, м/с, диаметр барабана D, мм, – задаются руководителем.

Задание 6

Спроектировать привод механизма, в котором движение электродвигателя передается валам 4 и 5 (рисунок 6). Электродвигатель и редуктор установить на общей раме.

Исходные данные: момент Т4, Н·м, частота вращения n4, об/мин, постоянная мощность Р5, кВт, модуль зацепления, числа зубьев зубчатых колеси, ширина зубчатого венца выходной (по отношению к валу 4) передачи – задаются руководителем.