МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ (ТУ)

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине:

«Теоретическая и прикладная механика»

на тему:

Выполнил: Кулешов С.И.

Руководитель: Угольников С.В.

Москва 2003.

Содержание:

Содержание: 2

Кинематический расчет привода. 3

Расчет зубчатых передач редуктора 4

Проектный расчет валов 9

Проверочный расчет выходного вала 9

Расчет подшипников выходного вала на долговечность 13

Допуски и посадки 14

Список литературы: 16

Кинематический расчет привода.

, .

1. Мощность на выходном валу редуктора

; ;

.

2. Определяем КПД привода

.

3. Требуемая мощность электродвигателя

.

4. Выбираем электродвигатель 4АА56А

; ;

Диаметр вала электродвигателя , длина хвостовика , габаритные размеры электродвигателя , , расстояние от оси вала до основания .

5. Передаточное число привода

.

6. Разбиваем передаточное число по ступеням

;

;

;

7. Угловая скорость вращения всех валов

;

;

;

8. Крутящие моменты на валах

;

;

Расчет зубчатых передач редуктора

Червячная передача

Исходные данные:

Крутящий момент на червячном колесе, равный моменту на валу редуктора, .

Угловая скорость колеса .

Передаточное число 8.

1.Назначаем число заходов червяка z₁=2.

2. Определяем число зубьев червячного колеса и округляем до ближайшего целого числа ;

Во избежание подреза принимают . Что выполняется.

3. Уточняем передаточное число:

;

4.Угловая скорость червяка ;

Скорость скольжения

Выбираем материалы червяка и червячного колеса:

Червяк изготавливаем из стали 45 с улучшением;

Червячное колесо из высокооловянистой бронзы с присадками фосфора и никеля

Бр.ОФ 10-1 с отливкой в металлическую форму;

5. Назначаем коэффициент диаметра q=16;

6. Определяем межосевое расстояние передачи

7.Вычисляем осевой модуль.

Округляем до ближайшего большего значения по ГОСТу 19036-73, m=1,25;

8.Уточняем межосевое настроение:

9.Определяем делительные диаметры червяка и колеса:

10.Определяем окружную скорость червяка:

11.Определяем угол подъёма винтовой линии червяка

12.Определяем скорость скольжения в зацеплении:

13.Вычисляем КПД червячной передачи:

где -угол трения;

где f-коэффициент трения в зацеплении;

По таблице выбираем f=0,04,=2⁰35’=2,58⁰;

Получаем

14.Определяем окружное усилие на колесе и равное ему осевое усилие на червяке:

Н

Радиальное усилие:

Н

Осевое усилие на колесе и равное ему окружное усилие на червяке:

Н

15.Берём 8-ую степень точности. Уточняем коэффициент расчётной нагрузки;

-коэффициент концентрации нагрузки;

-коэффициент динамичности;

16.Проверяем действительные значения контактных напряжений на рабочей поверхности зубьев червячного колеса:

= =180МПа;

;

17.Геометрический расчёт червячной передачи.

Делительный диаметр:

Червяка

Колеса

Диаметр вершин зубьев:

Червяка

Колеса

Диаметр впадин:

Червяка

Колеса

Наружный диаметр

Червячного колеса

Длина нарезанной части червяка:

Ширина колеса:

Угол охвата червяка колесом:

18.Проверяем напряжение изгиба в зубьях червячного колеса

Используя z_v, по таблице определяем Y_F=1,40

;

Открытая цилиндрическая передача

Исходные данные: крутящий момент на ведомом колесе . Угловая скорость колеса . Передаточное число .

1. Выбираем материалы зубчатых колес.

Для шестерни (ведущего колеса) сталь 45 нормализованная ;

Для колеса (ведомого) сталь 35 нормализованная .

Термообработка материала колеса и шестерни – нормализация.

2. Определяем допускаемые контактные напряжения для колеса и шестерни.

Для шестерни

;

;

Для колеса

;

.

В качестве расчетного допускаемого напряжения принимаем меньшее из двух, т. е. соответствующее материалу ведомого колеса .

3. Определяем допускаемые напряжения изгиба.

Для шестерни

;

.

По рекомендации § 3 главы III первой части пособия принимаем , .

Для колеса

;

.

Допускаемые контактные напряжения для зубьев открытой передачи меньше в раз, чем для закрытых передач. Принимаем , тогда , допускаемые напряжения изгиба зубьев для шестерни , для колеса .

3. Межосевое расстояние передачи определяется по формуле

.

Для прямозубой передачи .

Приняв ; тогда

;

, (согласно таблице 3.1 первой части методических рекомендаций),

.

3. Модуль передачи . По ГОСТу 9563-60 принимаем .

4. Число зубьев колес , принимаем .

.

5. Уточняем межосевое расстояние

.

6. Делительные диаметры:

;

.

Расчетная ширина колеса

.

7. Усилия в зацеплении

;

.

8. Окружная скорость

.

Назначаем 8 степень точности передачи, тогда, согласно таблице 3.2 первой чисти методического пособия, .

9. Расчетная удельная окружная сила

.

10. Фактическое контактное напряжение

.

Допустимое напряжение , следовательно .

11. Проверочный расчет по напряжениям изгиба.

По таблице 3.8 первой части методических рекомендаций определяем , .

; .

Проверку ведем по материалу колеса

.

.

12. Окончательные размеры зубчатых колес

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Проектный расчет валов

Минимальный диаметр вала определяется из расчета на кручение по формуле

;

;

;

Проверочный расчет выходного вала

Из расчета передач известно: ; ; ; ; ; ; .

Эскизное проектирование дает конструкцию вала, откуда находим размеры вала: ; ; ; ; ; ; .

1. Назначаем материал вала: сталь 45 нормализованная, , .

2. Определяем угол : ; ; .

3. Изображаем расчетную схему вала в плоскостях XOZ (рис.1).

4. Определяем реакции опор.

;

;

;

.

Проверяем правильность решения:

.

5. Строим эпюры изгибающих моментов (рис.1).

;

;

;

.

Рис. 1 Расчетная схема вала и эпюры изгибающих моментов в плоскостях XOZ

6. Изображаем расчетную схему вала в плоскости YOZ. (рис.2).

7. Определяем реакции опор:

;

;

;

.

Проверяем правильность решения:

.

8. Строим эпюры изгибающих моментов (рис.2).

;

;

;

.

Рис. 2 Расчетная схема вала и эпюры изгибающих моментов в плоскости YOZ

9. Находим полное значение изгибающих моментов:

;

.

Эпюра крутящих моментов показана на рис.3.

Рис. 3 Эпюра крутящих моментов

10. Расчет вала на статическую прочность. Находим напряжения изгиба в точках C и D: ;

.

Напряжение изгиба в точке D больше. Находим касательное напряжение в этом сечении:

.

.

11 Выполняем расчет вала на выносливость.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Расчет подшипников выходного вала на долговечность

Выходной вал редуктора укреплен на радиальных однорядных шарикоподшипниках легкой серии 204. Частота вращения вала . Срок службы – 2 года двухсменной работы. Радиальные нагрузки на подшипники равны , ,

1. Определяем динамическую и статическую грузоподъемность данного подшипника , .

2. Определяем эквивалентную нагрузку первого и второго подшипников.

.

Принимаем V=1, , .

; ; ; , X=0,45, Y=2,1.

;

.

3. Определяем долговечность второго шарикоподшипника, как более нагруженного

.

4. Определяем заданный срок службы (2 года двухсменной работы):

.

Следовательно, подшипники с запасом выдержат заданный срок службы.

Допуски и посадки

11H7/h6

; ;

; ;

;

;

;

;

Посадка переходная в системе отверстия.

20H7/k6

; ;

; ;

;

;

;

;

Посадка переходная в системе отверстия.

20Js6/d11

; ;

; ;

;

;

;

;

Посадка с зазором в системе отверстия.

34H7/k6

; ;

; ;

;

;

;

;

Посадка переходная в системе отверстия.

Список литературы:

Альбом конструкций. Пособие по курсовому проектированию под редакцией доц. Н.П. Нестеровой — М: Изд. МИЭТ 1977г.

Альбом конструкций механических устройств. Методические указания для курсового проектирования по дисциплинам «Прикладная механика» и «Детали машин и приборов». Часть VI под редакцией А.А. Дегтярева — М.: Изд. МИЭТ 1987г.

Методические указания по курсовому проектированию по прикладной механике. Часть I под редакцией к.т.н. Е.В. Николаевского — М.: Изд. МИЭТ 1979г.

Методические указания по курсовому проектированию по прикладной механике. Часть II под редакцией доцента Н.П. Нестеровой — М.: Изд. МИЭТ 1982г.

Методические указания по курсовому проектированию по прикладной механике. Часть III под редакцией к.т.н. Е.В. Николаевского — М.: Изд. МИЭТ 1983г.

Методические указания по курсовому проектированию по прикладной механике. Часть IV под редакцией к.т.н. В.С. Сергеева — М.: Изд. МИЭТ 1985г.

16