Учебное пособие 428

УДК 621.01:531.8(07) ББК 22.2:30.1я7

Составитель

канд. техн. наук В. А. Рябцев

Прикладная механика: методические указания к выполнению курсового проекта по теме «Проектирование зубчатого одноступенчатого редуктора» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (все профили) всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.А. Рябцев. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. - 27 с.

Методические указания содержат типовые задания для курсового проектирования по дисциплине «Прикладная механика». Выполнение заданий необходимо в рамках подготовки к сдаче зачета и экзамена.

Предназначены для студентов всех форм обучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле ПММКПЭЭТ.pdf.

Табл. 17. Ил. 10. Библиогр.: 4 назв.

УДК 621.01:531.8(07) ББК 22.2:30.1я7

Рецензент – Ю. Б. Рукин, канд. техн. наук, доцент кафедры прикладной математики и механики ВГТУ

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

Введение

Зубчатые передачи занимают доминирующее положение среди механических передач и являются важной составной частью большинства современных машин и приборов. Геометрические параметры цилиндрической зубчатой передачи определяют в соответствии с ГОСТ 16532-70, а расчеты на прочность выполняют согласно ГОСТ 21354-87.

Настоящие методические указания являются дополнением к учебным пособиям [1,4]. Они содержат задания на курсовое проектирование, сведения о содержании проекта и порядке его выполнения, а также некоторые вопросы, которые не излагаются в курсе прикладной механики.

Задание на курсовое проектирование выбирается студентом по его шифру, имеющемуся в ведомости группы и в зачетной книжке.

Например, строка ведомости имеет вид: 14 Иванов Дмитрий Борисович 20-збЭЭТ -18. Тогда для выбора варианта проекта используется число 18.

К этому числу слева нужно приписать цифру К, которую для всех студентов конкретной группы назначает преподаватель. Для выбора варианта проекта нужно использовать 3 цифры К, L, M, где L= 1, M= 8. Шифр для выбора задания – это число КLM. Величины K, L и М определяют параметры рассчитываемой системы.

Задание 1 выполняют студенты, у которых M = 1, 2, 3, 4, 5 и 6, а задание 2

– студенты у которых M = 7, 8. 9 и 0. Номер таблицы исходных данных выбирается по величине M. Номер варианта исходных данных выбирается по величине L. Номер рисунка, содержащего кинематическую схему привода выбирается по величине M, так что рис. 3,в соответствует M = 1, 2, 3, рис. 3,а –цифрам M = 4, 5, 6 и 7 и рис. 3,б – для цифр M = 8, 9 и 0. Время эксплуатации tg редуктора в

годах, коэффициенты суточного и годового использования выбираются из табл. 10 по величине M.

Если цифра К четная, то привод рассчитывается на реверсивную нагрузку. В противном случае нагрузка на привод является нереверсивной. Ноль считается числом четным.

Данные для графика нагрузки на привод выбираются по величине M по табл. 10.

Например, студент, с КLM= 076 выполняет курсовой проект по заданию 1 с кинематической схемой редуктора в соответствии с рис. 3,а, исходные данные берутся по таблице 6 по 7 – му варианту. Ресурс редуктора, коэффициенты суточного и годового использования привода и данные для построения графика нагрузки берутся из столбца 0 табл. 10. В данном случае нагрузка на привод реверсивная.

Расчет и проектирование цилиндрических и конических зубчатых передач является основным разделом курсового проекта по прикладной механике.

Курсовой проект состоит из графической части и расчетно – пояснительной записки.

3

Графическая часть состоит из сборочного чертежа редуктора на листе формата А1 и чертежей вала и зубчатого колеса редуктора на листах формата А3 или А4.

Ниже приведен перечень разделов расчетно-пояснительной записки, которые студент должен разработать в рамках курсового проектирования.

Рассмотрены сведения о точности размеров деталей редуктора и чистоте их механической обработки, необходимые для разработки сборочного чертежа редуктора и чертежей деталей.

Перед выполнением курсового проекта студент должен проанализировать условия работы деталей редуктора, редуктора и привода в целом. В процессе проектирования редуктора студент должен принимать конструкторские решения с учетом технологических и экономических требований, максимально использовать стандартные детали и сборочные единицы. При проектировании корпуса редуктора студент должен учитывать требования технологии, надежности, монтажа, эксплуатации и ремонтопригодности.

Все величины в формулах выражаются согласно ГОСТ 21354-87 и теории размерностей в следующих единицах: все виды моментов в Нмм, напряжения и модуль Юнга в МПа, размеры деталей - в мм, линейная скорость - в м/с, угловая скорость в рад/c. При выполнении расчетов зубчатых колес индексами "1" и "2" в формулах обозначают величины, относящиеся, соответственно, к шестерне и колесу. При расчете валов индекс "1" применяют для быстроходного вала, а индекс "2"-для тихоходного. В формулах, которые верны и для шестерни, и для колеса, индексы в обозначениях величин можно не ставить.

При выполнении расчетов следует использовать следующий порядок - сначала записывается формула для вычисления некоторой величины, затем с сохранением порядка расположения величин в формуле следует подстановка исходных величин в соответствующих размерностях и далее результат с указанием размерности и знак « , ». После результата с новой строки после слова где без отступа располагаются пояснения величин, использующихся в формуле.

Следует избегать слов типа подставляем, вычисляем, рассмотрим и т.д. Эти слова во многих случаях лишние.

Проекты, выполненные с нарушением этого правила будут возвращаться для доработки.

Например

Коэффициент полезного действия привода

η=η1*η23*η3*η4=0,98*0,993*0,99*0,97=0.913,

где согласно таблице 5[1] η1=0,98 – КПД зубчатой передачи; η2=0,99 – КПД па-

ры подшипников; η3=0,99 – КПД компенсирующей муфты;η4=0,97 – КПД ре-

менной передачи.

4

1. Варианты задания на курсовое проектирование

На рис. 1 изображена кинематическая схема привода ленточного транспортера с цилиндрическим горизонтальным редуктором. На рис. 3 изображены цилиндрический горизонтальный (рис. 3,а), цилиндрический вертикальный (рис. 3,б) и конический (рис. 3, в) редукторы.

Схема привода с другим редуктором получается путем замены изображения цилиндрического горизонтального редуктора изображением соответствующего редуктора.

Приняты следующие Рис. 1 Рис. 2 обозначения:

1 – электрический двигатель; 2 – ременная передача; 3 – зубчатый редук-

Рис. 3

тор; 4 – муфта упругая; 5 - барабан конвейера; P - сила натяжения конвейерной ленты; v - линейная скорость конвейерной ленты; D - диаметр барабана конвейера.

Работа привода характеризуется ресурсом, коэффициентом суточного использования привода K2 , коэффициентом годового использования K1 привода, графиком нагрузки на привод, характером нагрузки на привод, может происходить с изменением во времени направлений вращения деталей привода - реверсированием и без реверсирования.

Ресурсом tp называется время в часах, в течение которого должен экс-

плуатироваться привод.

Обычно задается время службы редуктора - tg , которое срок в годах, в те-

чение которого должен эксплуатироваться редуктор.

Коэффициент годового использования привода K1 определяется как отношение количество дней работы двигателя в год к количеству дней в году.

5

Коэффициент суточного использования привода K2 определяется как отношение времени работы привода за сутки к суточному времени (24 часа).

График нагрузки на привод показывает, какие нагрузки действуют на

воздействия на редуктор момента Mi .

Нагрузка на привод может быть спокойной без толчков, с легкими толчками, умеренными толчками, значительными толчками и сильными ударами.

Пии работе над курсовым проектом следует учесть, что ведомый шкив ременной передачи имеет собственные опоры.

Поэтому при расчете обоих валов редуктора следует полагать радиальную нагрузку со стороны соответствующих муфт равной нулю и считать, что выходные концы валов нагружены только крутящими моментами.

Задание №1 Подобрать электродвигатель привода к ленточному транспортеру. Спро-

ектировать одноступенчатый редуктор закрытого типа по схеме рис. 1,2 и 3. Заданы мощность N2 (Вт), передаваемая ведомым валом редуктора и час-

тота вращения ведомого вала редуктора n2 (об/мин), передаточное число редуктора u , тип передачи и график загрузки привода. Исходные данные приведены в таблицах 1– 6.

Задание №2 Подобрать электродвигатель привода к ленточному транспортеру. Спро-

ектировать одноступенчатый редуктор закрытого типа по схеме рис. 1,2 и 3. Заданы окружная сила P (Н) на барабане транспортера, окружная ско-

рость v (м/с) наружной точки барабана транспортера, диаметр D(мм) барабана, передаточное число u редуктора, тип передачи и график загрузки привода. Исходные данные приведены в таблицах 7– 9, 0.

Данные о сроке службы привода tg (год), коэффициенте годового использования привода K1 и коэффициенте суточного использования привода K2 приведены в табл. 10.

Предполагается, что год длится 365 дней.

Машинное время работы привода в часах tp (ресурс) определяется по формуле

tp 365tgK124K2 .

6

Таблица 0

7

Таблица 6

Предполагается, что работа привода происходит при спокойной нагрузке с кратковременными (пусковыми) перегрузками, что означает, что максимальная длительно действующая нагрузка на привод превышает номинальную нагрузку в 1, 3 1.5 раза.

2. Объем и содержание проекта

Курсовой проект состоит из графической части и расчетно – пояснительной записки.

Графическая часть состоит из сборочного чертежа редуктора на листе формата А1 и чертежей вала и зубчатого колеса редуктора на листах формата А3 или А4.

8

Таблица 10

Расчетно – пояснительная записка должна оформляться с учетом следующих требований.

1.Расчетно - графическое задание должно оформляться на отдельных листах стандартного размера А4 (2I0 x 297 мм).

2.На титульном листе приводятся данные в соответствии с приложением:

3.Титульный лист выполняется чертежным шрифтом простым карандашом или может быть отпечатан на принтере.

Цветные надписи не допускаются.

Расчетнопояснительная записка должна быть подписана исполнителем и руководителем проекта.

4.При брощюровке расчетно – пояснительной записки материал размещается в следующем порядке: титульный лист, задание на проектирование, текстовая часть, библиографический список.

5.Задание на курсовое проектирование должно включать расчетные схемы и числовые данные к ним в форме тех таблиц, в которых эти данные содержатся в данных методических указаниях.

6.Текст расчетно – пояснительной записки должен быть отпечатан на печатающем устройстве или написан от руки грамотно, сжато, в точных и ясных формулировках, четко, разборчиво, без помарок и исправлений чернилами или пастой только одного цвета (черными, синими или фиолетовыми).

Каждая страница должна иметь неочерченные поля: слева не менее 20 мм, справа – не менее 20 мм, сверху 20 мм и снизу 20 мм. Страницы текста и рисунки должны иметь сквозную нумерацию. Страницы нумеруются арабскими цифрами, которые проставляются внизу по центру страницы без черточек на

9

расстоянии 20 мм от края листа. Точка после номера страницы не ставится. Титульный лист является первым листом расчетно – пояснительной записки, вторым - задание на курсовое проектирование. Основной текст начинается со страницы "3".

Расстояние между заголовком и последующим текстом должно быть равно трем или четырем межстрочным интервалам. Расстояние между заголовком и последней строкой предыдущего текста - четырем интервалам. В рукописном тексте эти расстояния должны составлять 15 мм. Расстояние между заголовком раздела и подраздела - два интервала. В рукописном тексте это расстояние должно составлять 8 мм. При изложении текстового материала должно соблюдаться правило красной строки (начало абзаца). Отступ должен соответствовать 5 символам. Каждый раздел должен начинаться с новой страницы.

7. Все формулы должны вписываются в текст разборчиво, сначала обязательно в буквенном (символическом) виде. Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, должны быть пояснены. После формулы ставится запятая. Расшифровка названий величин должна производиться непосредственно под формулой в той последовательности, в которой символы даны в формуле. Значение каждого числового коэффициента и символа следует давать с новой строки. Первая строка расшифровки начинается со слова "где" без двоеточия.

При выполнении расчетов следует сначала привести формулу, подставить числовые значения величин в порядке их следования в формуле и записать конечный результат вычислений с указанием размерности. Промежуточные расчеты приводить не нужно. Размерность каждой величины во всей расчетно – пояснительной записки должна быть одинаковой. Применение в одной формуле машинописных и рукописных символов не допускается. Все величины в формулах должны выражаться в единицах СИ или в единицах, принятых в учебной литературе.

При размещении формулы на нескольких строках допускается разрывать формулу только на знаках операций. Обозначение знака повторяется до и после переноса. При разрыве формулы на знаке умножения используется символ «х». Для использования ссылок на формулы, формулы должны быть пронумерованы единой нумерацией арабскими цифрами, записанными на одном уровне с формулами справа от формул в круглых скобках.

Между числом и обозначением единицы результата ставится один пробел. Между обозначениями перемножаемых единиц, входящими в результат ставится жирная точка или звездочка (например, Н м или Н* м). В буквенных обозначениях отношений единиц косая черта, как знак деления может использоваться только один раз (например Н/(м2*Па)). В сложных выражениях лучше использовать степени физических единиц (например, Н*м-2).

Сложные расчеты желательно выполнять на электронных вычислительных машинах (ЭВМ). При проведении расчетов на ЭВМ в РГЗ необходимо указать тип ЭВМ, на которой производился расчет и привести программу расчета.

10