2653

2

УДК 621.81

Быков, В. С. Детали машин и основы конструирования: методические указания к выполнению практических работ для студентов специальности 190601 – Автомобили и автомобильное хозяйство / В. С Быков., Г. Н.Вахнина, В. В. Ткачев ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО

«ВГЛТА». – Воронеж, 2009. – 27 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ВГЛТА (протокол № 10 от 18 июня 2008 г.)

3

Введение

Целью практических работ по курсу «Детали машин и основы конструирования» является закрепление полученных теоретических знаний и применение их при проведении конкретных расчетов механических передач или соединений.

Расчет механической передачи или решение задачи по расчету данной механической передачи или соединения на основе заданных исходных данных должен проводиться с соблюдением следующей методики:

-внимательно прочитать условие задачи или задания;

-определиться с тем, какие исходные величины или параметры даны, что они собой представляют;

-выяснить, какие параметры или величины требуется рассчитать, а какие выбрать из справочных материалов;

-понять, какие дополнительные исходные данные можно получить из справочных материалов;

-большое внимание обращать на единицы измерения всех величин, фигурирующих в задаче или задании;

-понять алгоритм решения данной задачи (при необходимости построить схему или чертеж согласно условиям задачи; проанализировать формулы, используемые при решении);

-использовать достаточное количество учебной и справочной литера-

туры.

Темы занятий предполагают выполнение заданий, согласно варианту. Решение каждого задания оформляется студентом в его тетради для

практических занятий.

При необходимости получения дополнительных сведений или значений каких-либо величин студент может использовать литературные источники, указанные в квадратных скобках под номером, согласно библиографическому списку.

4

Тема № 1. Расчет ременной передачи [1, 2, 3, 4.]

Задание 1. Дать определение терминам и понятиям:

а) ременная передача - _______;

б) шкив - ___________________; в) сечение ремня - ___________.

Задание 2. Определить частоту вращения ведущего n1, об/мин и ведомого n2, об/мин шкивов, зная их угловые скорости (табл. 1.1):

Задание 3. По заданным и рассчитанным значениям величин из задания 2 вычислить передаточное число ременной передачи і:

i = n1/ n2 = ω1/ ω2.

Из табл. 1.2 выбрать тип сечения ремня и его параметры: А, м2 – площадь сечения ремня; q, кг/м – масса 1 м длины; lр, мм – расчетная длина ремня по нейтральному слою; h, мм – высота профиля в сечении ремня; b0, мм – максимальная ширина сечения ремня; bр, мм – ширина сечения в нейтральном слое; dmin, мм – минимальный диаметр малого шкива.

Задание 4. Рассчитать скорость движения ремня V, м/с, и в зависимости от ее величины убедиться в правильности выбора типа сечения ремня по табл. 1.3:

V = πd1 n1/60000,

где d1 – диаметр малого шкива, м (из табл. 1.2).

Задание 5. Рассчитать диаметр ведомого шкива d2, мм, учитывая найденное в задании 3 передаточное число и величину выбранного диаметра ведущего шкива по табл. 1.2:

d2 = d1 · і.

Задание 6. Найти по формуле расчетную длину ремня Lр, мм. Задаться межосевым расстоянием а, мм, учитывая следующие рекомендации:

Принять длину ремня, согласно стандартному ряду: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000, 6000 мм.

Задание 7. Определить расчетную мощность Рр, кВт, передаваемую одним ремнем. Значения необходимых величин выбрать из табл. 1.4.

Рр = (Р0 ·Сα ·СL ·Сі) / Ср,

где Р0 – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем, кВт; Сα – коэффициент угла обхвата, выбирается в зависимости от угла

обхвата ремнем малого шкива, который определяется по формуле:

α1 = 180° - 57(d2 - d1)/а;

Ср – коэффициент режима нагрузки, выбирается в зависимости от условий работы передачи;

Сі – коэффициент передаточного отношения, выбирается в зависимости от величины передаточного числа;

СL – коэффициент длины ремня, выбирается в зависимости от величины длины ремня.

О, А, Б, В, Г – сечения ремня.

6

Таблица 1.4

Задание 8. Вычислить число ремней в комплекте клиноременной передачи z, используя значение мощности Р, кВт электродвигателя (табл. 1.5), от которого передается вращение, и выбрав величины: Р0, кВт - мощности, передаваемой одним ремнем; Сα – коэффициента угла обхвата; Ср - коэффициента режима нагрузки из табл. 1.4.

z = Р/Р0СαСр.

Таблица 1.5

Полученное значение числа ремней округлить до целого числа.

Задание 9. Определить усилие F, Н , действующее на вал от z клиновых ремней:

F = 2δ0zАsin(α1 /2),

где δ0 = 1,8 МПа – напряжение для одного ремня; А – площадь поперечного сечения ремня, м2 (из табл. 1.2); α1 - угол обхвата ремнем малого шкива, град.

7

При уменьшении скорости возрастают сечение ремня и габариты, поэтому при проектировании ременной передачи в механическом приводе нецелесообразно размещать ее после редуктора.

Тема № 2. Расчет цепной передачи [1, 2, 3, 4.]

Задание 1. Дать определение терминам и понятиям:

а) цепная передача - _______;

б) шаг цепи - _____________ ; в) шарнир - _______________.

Задание 2. Определить частоту вращения меньшей звездочки n1, об/мин, и большей звездочки n2, об/мин, используя их угловые скорости из табл. 2.1.

Задание 3. Приняв минимально возможное значение числа меньшей звездочки z1, рассчитать число зубьев большей звездочки, предварительно вычислив передаточное число і, зная частоту вращения звездочек.

z1min = 29 - 2і,

z2 = z1 · і.

Задание 4. Выбрать тип цепи и задаться ее параметрами (табл. 2.2): рц, мм – шаг цепи; d, мм – диаметр валика; В, мм – длина втулки; [Рр], кВт – допускаемая мощность; [u], 1/сек – допускаемое число ударов цепи.

Задание 5. Рассчитать среднюю скорость движения цепи V, м/с:

V = z1 pц n1/60000 = z2 pц n2/60000.

Задание 6. Определить расчетную мощность Рр, кВт для проектируемой цепной передачи по формуле:

Рр = Р · Кэ · Кz · Кn ≤ [Рр],

где Р – заданная мощность цепи в условиях работы, кВт;

Кэ = КДКаКнКрегКсКреж – коэффициент эксплуатации;

Кz = z01/z1 – коэффициент числа зубьев;

Кn = n01/n1 – коэффициент частоты вращения;

[Рр] – допускаемая мощность из табл. 2.2, кВт.

z01 = 25 – стандартное значение числа зубьев меньшей звездочки; z1 – число зубьев меньшей звездочки;

n01 – ближайшая к расчетной частота вращения меньшей звездочки из ряда: 50, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1600 об/мин.;

n1 – частота вращения меньшей звездочки, об/мин.; КД – коэффициент динамической нагрузки из табл. 2.3;

Ка – коэффициент межосевого расстояния или длины цепи из табл. 3;

Кн – коэффициент наклона передачи к горизонту из табл. 2.3; Крег – коэффициент способа регулировки натяжения цепи

из табл. 2.3; Кс – коэффициент смазки и загрязнения передачи из табл.2.3;

Креж – коэффициент режима или продолжительности работы передачи в течение суток из табл. 2.3.

Задание 7. Найти длину цепи L, мм, которая представляет собой произведение длины цепи, выраженной в шагах или числом звеньев цепи Lр, и шага цепи рц, мм:

L = Lр · рц = [2а/рц + (z1 + z2)/2 + ((z2 - z1)/2π)2 · рц/а] · рц.

Задание 8. Рассчитать уточненное межосевое расстояние цепной пере-

дачи:

а = 0,25рц ·﴾Lр – (z1 + z2)/2 + [(Lр - (z1 + z2)/2)2 – 8·((z2 - z1)/2π)2]1/2.﴿

Для обеспечения провисания цепи уменьшить значение межосевого расстояния на величину: ∆а = 0,003а.

Задание 9. Вычислить делительные диаметры ведущей звездочки d1, мм, и ведомой звездочки d2, мм, по формулам:

d1 = рц/sin(180°/z1); d2 = рц/sin(180°/z2).

10

Задание 10. Вычислить наружные диаметры звездочек:

dе1 = рц(ctg(180°/z1) + 0,6); dе2 = рц(ctg(180°/z2) + 0,6).

Задание 11. Проверка цепи по числу ударов в секунду u, 1/сек, которое для обеспечения долговечности цепи не должно превышать допускаемого

[u], 1/сек (из табл. 2.2):

u = 4z1 n1 /60Lр ≤ [u].

Задание 12. Определить окружное усилие F, Н по формуле: F = 1000Рр/V.

Нерационально применять цепные передачи при резких колебаниях нагрузки, так как при этом остаточные деформации цепи (увеличение ее шага по сравнению с шагом зубьев звездочек) и значительный износ шарниров возникают уже при кратковременной ее эксплуатации.

Тема № 3. Расчет зубчатой цилиндрической передачи [1, 2, 3, 4.]

Закрытые зубчатые передачи рассчитывают на выносливость рабочих поверхностей зубьев по контактным напряжениям и на выносливость зубьев по напряжениям изгиба. Расчет по контактным напряжениям должен обеспечить отсутствие усталостного выкрашивания рабочих поверхностей зубьев.

Расчет по напряжениям изгиба служит для того, чтобы обеспечить достаточную усталостную прочность зубьев на изгиб, т.е. надежность передачи при отсутствии опасности усталостного разрушения зубьев.

Задание 1. Выбрать материал зубчатых цилиндрических колес, твердость НВ и вид термической обработки ТО (табл. 3.1): σт, МПа – предел текучести материала колес; σВ, МПа – предел прочности материала колес; [σ]Нlim, МПа – предел контактной выносливости; [σ]Flim, МПа – предел выносливости по изгибу; (1) – для шестерни; (2) – для колеса.

Таблица 3.1