|
Содержание работы или список заданий
|
Контрольная работа 1
УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАЧИ №1
Для заданной кинематической схемы плоского механизма и принятых исходных данных необходимо:
1) определить число степеней свободы, провести структурный анализ;
2) построить планы скоростей, из которого опреде¬лить скорости центров масс каждого звена и их угловые скорости;
3) построить план ускорений, из которого опре¬делить ускорения центров масс каждого звена и их угловые ускорения.
Задание №1. Инерционный конвейер
Кинематическая схема инерционного конвейера приведена на рис.4.1 Инерционный конвейер состоит из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, шату¬на 4 и рештака (ползуна) 5. Центр масс кривошипа расположен на оси враще¬ния, в точке Оь а центры масс остальных звеньев - посередине их длин. Дан¬ные для расчета курсового проекта приведены в табл 4.1.
Рис. 4.1. Инерционный конвейер
УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАЧИ №2
1. Определить передаточное число передачи
2. Определить угловую скорость выходного вала.
НОМЕР РИСУНКА ВЫБИРАЕТСЯ ПО ПОСЛЕДНЕЙ ЦИФРЕ ШИФРА ЗАЧЁТНОЙ КНИЖКИ,
НОМЕР ВАРИАНТА - ПО ПРЕДПОСЛЕДНЕЙ ЦИФРЕ
И ШИФР СТУДЕНТОМ УКАЗЫВАЕТСЯ В КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
Рисунок 1
Таблица 1
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 14 16 15 14 18 17 14 14 16 15
Z2, Z4 26 28 30 20 24 34 20 24 30 20
Z2’ 15 14 14 15 15 17 15 14 15 14
Z4’ 20 19 18 14 18 15 16 14 14 15
Z5 40 25 26 22 25 21 22 21 22 21
Z6 100 69 70 58 68 57 60 56 58 57
рад/с 100 350 200 150 250 300 250 240 180 280
Рисунок 2
Таблица 2
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 17 18 18 17 19 18 17 20 18 19
Z3 28 25 30 27 30 25 30 32 24 27
Z3’ 15 16 15 17 15 14 14 16 20 21
Z5 45 50 45 48 49 50 46 42 50 52
Z5’ 3,л 2,п 1,л 2,п 3,л 1,п 2,л 1,п 2,л 3,п
Z6 30 28 28 40 36 29 32 50 34 33
рад/с 180 200 100 250 350 300 240 350 200 150
′
Рисунок 3
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 14 15 18 15 14 17 19 15 14 20
Z4 30 21 30 20 21 28 26 25 26 30
Z4′ 14 15 14 16 17 16 18 15 14 18
Z5 26 30 21 23 24 24 30 27 26 24
Z5′ 20 18 14 15 14 15 16 14 15 15
Z6 25 21 22 21 23 24 30 26 30 35
Z7 70 60 58 57 60 63 76 66 75 85
рад/с 150 200 350 250 240 220 180 400 280 210
Таблица 3
Рисунок 4
Таблица 4
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 , Z3 17 17 18 20 18 21 17 20 17 22
Z2 20 17 30 24 21 245 25 21 23 30
Z2’ 14 14 16 15 17 16 15 15 14 16
Z3’ 15 15 18 17 14 14 16 14 15 15
Z4 , Z5 20 20 32 30 20 21 24 24 28 31
Z4’ 18 17 18 17 18 19 18 17 18 19
Z5’ 1,п 2,л 3,п 1,л 2,п 3,л 1,п 2,л 3,п 2,л
Z6 50 30 36 30 40 42 40 38 33 50
рад/с 350 150 400 300 250 280 320 350 320 380
Рисунок 5
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1= Z3’ 22 20 20 18 24 25 16 22 19 20
Z2 60 88 62 68 66 64 60 66 72 63
Z2’ 15 16 17 18 19 20 20 18 17 15
Z3 30 28 34 36 38 50 45 45 28 45
Z4 20 21 31 29 32 31 24 26 28 22
Z4’ 22 18 17 20 20 18 20 25 18 18
Z5 64 59 68 67 76 74 60 73 70 60
рад/с 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180
Таблица 5
Рисунок 6
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 , Z3 20 21 22 23 24 25 25 27 30 29
Z2 65 56 46 42 40 37 36 40 40 39
Z2’ 14 15 17 15 16 17 16 20 15 20
Z3’ 15 14 13 16 15 16 15 22 21 19
Z5 25 24 20 22 21 23 22 30 31 29
Z6 20 21 25 26 19 17 18 30 28 31
Z7 21 20 26 25 20 18 17 31 33 30
Z7’ 18 17 20 30 14 15 21 25 25 22
Z8 23 24 31 21 24 20 14 36 36 39
рад/с 200 300 150 350 100 225 280 120 260 300
Таблица 6
ω1
Рисунок 7
Таблица 7
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 15 16 14 14 13 18 17 16 19 18
Z2 25 30 20 27 24 39 27 31 28 25
Z2’, Z5’ 21 20 20 25 22 18 30 28 35 40
Z3, Z6 20 30 40 20 36 24 20 20 20 20
Z4, Z7 61 80 100 65 94 66 70 68 75 80
рад/с 250 300 120 280 320 350 180 400 360 320
Рисунок 8
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 18 14 18 14 18 16 19 14 17 15
Z2 25 19 31 21 27 30 28 24 32 24
Z2’, Z4’ 42 34 29 30 21 25 20 20 25 30
Z3, Z5 20 20 21 21 20 21 30 40 30 20
Z4, Z6 82 74 71 72 61 67 80 100 85 70
рад/с 200 300 150 150 220 400 350 240 240 260
Таблица 8
Рисунок 9
Величина Вариант (Последняя цифра шифра)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1, Z3’ 20 18 16 14 19 22 17 24 23 20
Z2, Z4 28 30 40 26 36 36 25 38 30 40
Z2’, Z4’ 20 22 20 21 26 26 20 22 21 22
Z3, Z5 68 70 76 61 79 84 62 84 74 82
рад/с 280 340 260 300 240 200 180 220 190 320
Таблица 9
Рисунок 10
Величина Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z1 , Z6 25 28 40 16 20 21 18 31 14 25
Z2 21 24 28 28 30 28 30 26 22 23
Z2’ , Z6’ 20 18 15 16 18 17 16 25 16 22
Z3 21 30 32 24 28 30 26 26 26 23
Z4 20 21 31 29 32 41 24 26 28 22
Z5 21 22 30 30 31 32 25 25 27 23
Z5’ 16 15 21 43 43 52 31 20 41 20
Z7 65 72 62 65 74 100 92 88 69 82
рад/с 400 250 350 280 300 320 290 320 380 150
Таблица10
Рисунок Вариант
Контрольная работа №2
ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
При выполнении задания необходимо определить крутящие моменты, действующие на валах, допускаемое контактное напряжение и выполнить расчёт геометрических параметров цилиндрической или конической прямозубой передачи. Вычертить в масштабе зубчатое колесо.
Задача
Рассчитать геометрические параметры прямозубой зубчатой передачи. Необходимые данные для расчета: № схемы зубчатого механизма, мощ¬ность на выходном валу (P2), кВт, частота вращения входного вала (n2), об/мин, передаточное число зубчатой передачи (u), предел прочности для стали, из которой изготовлены зубчатые колёса (σВ), МПа – приведены в табл.
Таблица
Величины В А Р И А Н Т Ы
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
N схемы 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Мощность Р2 , кВт 9,0 2,0 12 2,5 20 3,0 28 4,5 6,0 1,7
Передаточное число 3,55 5 4,5 4 4,5 5 8 5 4,5 5
Частота вала n1, об/мин 975 955 975 730 975 955 1470 965 970 950
Предел прочности σВ, МПа 700 650 600 700 650 600 700 650 600 700
Решение задачи
Данные для расчета: схема зубчатого механизма – редуктор цилиндрический (1), мощ¬ность на выходном валу, P2 =24кВт, частота вращения выходного вала, n2 = 960 об/мин, передаточное число передачи – 4. Предел прочности материала σВ =700 МПа.
6.1. Расчёт цилиндрической зубчатой передачи
Определяем крутящий момент на выходном валу
(61)
Схема 1. Редуктор цилиндрический
Схема 2. Редуктор конический
Рис. 26. Схемы заданий для расчёта передач:
схема 1 – редуктор цилиндрический;
схема 2 – редуктор конический
где Т – крутящий момент на валу, Н•м; Р – передаваемая на вал мощность, Вт; ω2 – угловая скорость выходного вала, рад/с, которая связана с частотой вращения выходного вала n2 , об/мин, соотношением
(62)
откуда .
Рассчитываем допускаемое контактное напряжение в зубчатом зацеплении колеса. Ориентировочно твердость материала по Бринеллю связана с пределом его прочности соотношением
, (63)
где НВ – означает твердость материала в единицах Бринелля; σВ – предел прочности материала колеса, МПа, заданный в табл. 7.
Предел контактной выносливости зубчатого зацепления при базовом числе циклов для колес, выполненных из углеродистых сталей с твердостью поверхности зубьев НВ<350, вычисляем по приближенной формуле
, (64)
где σН lim – предел контактной выносливости зубчатого зацепления при базовом числе циклов, МПа.
Допускаемые контактные напряжения при расчете на выносливость зубчатого зацепления рассчитываем по формуле
, (65)
где [σн] – допускаемое контактное напряжение, МПа; КНL – коэффициент долговечности; SН – коэффициент безопасности. При числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации, принимают КНL=1, SН=1,15.
Приближенная оценка межосевого расстояния зубчатой передачи может быть получена из стандартной формулы для аw путем усреднения входящих в неё коэффициентов по материалам средней прочности:
, (66)
где аw – межосевое расстояние передачи, мм; u – передаточное число; Ка – размерный коэффициент, для прямозубой передачи, Ка=495 МПа; Т2 – крутящий момент на выходном валу, Н•м; КНβ – коэффициент неравномерности нагрузки на венец зубчатого колеса, выбирается в зависимости от конструктивной схемы узла, при симметричном расположении колеса относительно опор КНβ=1,0÷1,15; [σн] – допускаемое контактное напряжение в зубчатом зацеплении колеса, МПа; ψbа – коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния, выбирается самостоятельно из ряда
ψbа=0,25; 0,315; 0,4; 0,5.
Полученный в миллиметрах результат аw округляем до ближайшего стандартного значения из ряда (ГОСТ 2185-66), приведённого в табл. 8 и принимаем аw =250 мм.
Таблица 8
Одноступенчатые редукторы, аw, мм
1 ряд 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630
2 ряд 140 180 224 280 355 450 560 710
Значение модуля рекомендуется принимать в пределах
m = (0,01÷0,02) aw = 0,01•250 ÷0,02•250=2,5÷5,0 мм. (67)
Полученное значение модуля m округляется до стандартного (табл. 9), причём численные значения предпочтительнее выбирать из первого ряда. Для силовых передач рекомендуется принимать модуль m ≥ 1,5 мм. Принимаем модуль 5 мм.
Затем определяют суммарное число зубьев zc = z1+ z2 для прямозубых передач по формуле
zc = . (68)
Таблица 9
Значения модулей m по ГОСТ 9563-60
m, мм 1 ряд 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8 10
2 ряд 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5 7 9 11
Чтобы избежать нарезания колес со смещением, значения модуля выбирают таким, чтобы zc в формуле (69) было целым числом и z1 ≥ zmin. Минимальное число зубьев для прямозубых колес составляет: zrnin = 14…17.
Число зубьев шестерни определяется по формуле
z1 = . (69)
Число зубьев колеса
z2 = zc z1 = 100 20 =80. (70)
После определения z1 и z2 уточняют передаточное число u .
Фактическое передаточное число
uф= = . (71)
Отклонение от заданного числа u
u= %. (72)
Допускается отклонение передаточного отношения для одноступенчатой зубчатой передачи Δu не более 3 %.
Рабочая ширина венца зубчатого колеса определяется по формуле: bw = ψba·aw = 0,4•250 = 100 мм. (73)
Полученное значение bw округляется до ближайшего стандартного по ГОСТ 6636-69 ряд Ra 40 (табл. 10), bw =100 мм. Ширина шестерни b1 для компенсации неточностей сборки часто выполняется несколько больше, примерно на 5…10 мм ширины колеса: b1 = 100 + 5…10 = 105…110 мм. Принимаем по ГОСТ 6636-69 ряд Ra 40 (табл.10) b1 = 110мм.
Таблица 10
Нормальные линейные размеры, мм (ГОСТ 6636-69)
Ra40
Дополнительные размеры
6,3
9,0
12
18
25
36
50
71
100
140
200
280
6,7
9,5
13
19
26
38
53
75
105
150
210
300
7,1
10
14
20
28
40
56
80
110
160
220
320
7,5
10,5
15
21
30
42
60
85
120
170
240
340 8,0
11
16
22
32
45
63
90
125
180
250
360 8,5
11,5
17
24
34
48
67
95
130
190
260
380 6,5
9,2
12,5
18,5
29
41
58
82
112
165
270
370
7,0
9,8
13,5
19,5
31
44
62
88
115
175
290
390 7,3
10,2
14,5
20,5
33
46
65
92
118
185
300
7,8
10,8
15,5
21,5
35
49
70
98
135
205
315
8,2
11,2
16,5
23
37
52
73
102
145
215
330
8,8
11,8
17,5
27
39
55
78
108
155
230
350
Примечание: далее размеры можно определить, если приведённые в таблице числа умножать на десять.
Диаметры начальных (dw ), делительных (d ) окружностей, окружностей вершин зубьев (da ) и впадин (df ) для зубчатых колёс, нарезанных без смещения, вычисляются по формулам, приведённым ниже (точность вычисления делительных диаметров колес до 0,01 мм) и вычисленные значения помещены в табл. 11:
Таблица 11
Геометрические параметры зубчатых колес
Параметр Обозначение Размер, мм
Межосевое расстояние aw 250
Ширина колеса bw 100
Ширина шестерни bw1 110
Модуль m 5
Число зубьев шестерни Z1 20
Число зубьев колеса Z2 80
Делительный диаметр:
- шестерни
- колеса
dw1
dw2
100
400
Диаметр выступов:
- шестерни
- колеса
da1
da2
110
410
Диаметр впадин:
- шестерни
- колеса
df1
df2
87,5
387,5
начальный шестерни ; (74)
начальный колеса ;
делительный шестерни ;
делительный колеса ;
вершин зубьев шестерни ;
вершин зубьев колеса ;
впадин зубьев шестерни ;
впадин зубьев колеса .
|