1305

2

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з теорії механізмів і машин ”Розрахунок і проектування механізмів авіаційних двигунів” для студентів денного і заочного відділень спеціальностей 7.090260 та 8.090202 / Укл.: О.Ф.Коляда - Запоріжжя: ЗНТУ, 2004.- 36 с.

Укладач О.Ф.Коляда, доцент, к.т.н.

Рецензент: В.К.Яценко, професор, д.т.н., зав. кафедрою ТМ і ТАД

Відповідальний за випуск : Л.М.Мартовицький

2004

3

ЗМІСТ

1 Загальна характеристика курсового проекту ......................…4

2 Обсяг та зміст курсового проекту............................……...…..4

3 Початкові дані до КП.............................................…........……5

4 Методи розрахунків, що використовуються в КП..…............5

4

Мета курсового проекту - сприяти закріпленню та поглибленню теоретичних знань з курсу “Теорія механізмів і машин” шляхом вирішення задач кінематичного, силового та енергетичного розрахунків, динаміки, оптимізації механізмів авіаційного двигуна та синтезу його елементів.

1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Об’єктом курсового поекту (КП) є механізми авіаційних двигунів, які мають турбіну, компресор, головний редуктор, гвинт та передачі до агрегатів. При роботі двигуна, обертання від турбіни передається до валу компресора, далі до головного редуктора, вихідний вал якого з’єднаний з гвинтом. В початкових даних до КП наведені схеми і параметри механізмів силових передач і їх можливі варіанти для двигунів АИ-20, Д-27.

Завдання вимагає визначення передаточного відношення зубчатих механізмів аналітичним, графічним та енергетичним методами, числа обертів коліс, оптимізації схеми і параметрів, розрахунок діючих сил в механізмах та визначення механічного к.к.д. Розглядаються режими руху ротора: розгін від стартера, сталий режим та вибіг. Розраховуються геометричні розміри та якісні показники зубчастого зачеплення.

2 ОБСЯГ ТА ЗМІСТ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Курсовий проект виконується на трьох аркушах форматів А1, А2, А1 за установленим кафедрою планом, доповнюється пояснювальною запискою (ПЗ) об’ємом 20-30 сторінок та подається не пізніше, ніж за 15 днів до початку екзаменаційної сесії. ПЗ та креслення повинні бути оформлені відповідно з вимогами ЕСКД. Допускається виконувати КП за допомогою графічного пакету програм та текстового редактору ЕОМ. В цьому випадку об’єм ПЗ складає 12-15 сторінок (розмір шрифта Times New Roman - 12).

КП має такі розділи:

1. Кінематичний, силовий та енергетичний розрахунки, оптимізація схеми та парамерів головного редуктора двигуна.

5

2. Розрахунок динаміки жорсткого ротора двигуна: розгін, сталий рух, вибіг.

3. Синтез зубчастої передачі.

3 ПОЧАТКОВІ ДАНІ ДО КП

Початкові дані для виконання КП приведені в додатку А. Для виконання кінематичного, силового та енергетичного розрахунків головного редуктора в додатку А наведені схеми редукторів (рис.А.1, завдання 1, 2), числа зубців коліс (табл. А.1) та величини кутової швидкості сталого руху вхідного вала (табл. А.2). Для завдання 1 схему можна побудувати, якщо об’єднати частини схем, що позначені цифрою та буквою в напрямку пунктирних ліній (наприклад, 1А, 1Б,...,3В,...). В завданні 2 приймається, що вихідні вали редукторів обертаються з одинаковою величиною кутових швидкостей і в різних напрямках. Числа зубців коліс і величини кутової швидкості вибираються за наданим варіантом. Оптимізація виконується для забезпечення числа обертів гвинтів 1000 хв-1, заданого роподілу потужності по контурам (завдання 1), найближчого до одинакового значення потужності на гвинтах (варіант 2) і найменших габаритів.

Для розрахунку динаміки жорсткого ротора використовується одержане раніш передаточне відношення оптимального головного редуктора, силові (моменти сил на турбіні, компресорі, гвинті та стартеру) характеристики, моменти інерції (турбіни, компресора, редуктора, гвинта), та початкові дані руху (табл. А.2).

Для зубчастої передачі геометричні розміри та якісні показники зачеплення (коефіцієнт перекриття та коефіцієнти питомих ковзань) визначаються по початковим даним (характер зачеплення, числа зубців коліс, коефіцієнт зміщення та інше), поданим в додатку А.3.

4 МЕТОДИ РОЗРАХУНКІВ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В КП

4.1 Кінематичний, силовий та енергетичний розрахунки і оптимізація головного редуктора

В цьому розділі розраховуються:

-загальне передаточне відношення редуктора методом Віліса;

6

-загальне передаточне відношення та розподіл потужності по контурам редуктора енергетичним методом;

-загальне передаточне відношення та числа обертів коліс редуктора графічним методом;

-оптимізація схеми та параметрів редуктора; -силовий розрахунок редуктора; -визначення к.к.д.

Приклади розрахунків приведені в додатках Б, В, Г, Д.

4.2Розрахунок руху жорсткого ротора авіадвигуна

Вцьому розділі розраховуються:

-зміна за часом кутової швидкості ротора при розгоні стартером; -зміна за часом кутової швидкості ротора при сталому режимі

руху і дії збурень на гвинті; -зміна за часом кутової швидкості при вибігу ротора, коли

рушійні сили відсутні.

При вирішені задач використовується рівняння руху жорсткого ротора в диференціальній формі. Приклади розрахунків і програма у MathCAD наведені в додатках Е, К.

4.3 Розрахунок геометричних розмірів та якісних показників зачеплення зубчастих передач двигуна

В цьому розділі для прямозубих циліндричних евольвентних коліс із зовнішнім та внутрішнім зачепленням розраховуються геометричні параметри, коефіцієнт перекриття та коефіцієнти питомих ковзань. Порядок розрахунку і програми у MathCAD наведені в додатках Ж, Л.

5 ЗМІСТ ГРАФІЧНОЇ ЧАСТИНИ КП

Графічна частина КП виконується на трьох аркушах формату А1,

А2, А1.

На першому аркуші (формат А1) повинні бути подані:

-схема заданого головного редуктора авіаційного двигуна та початкові дані;

-розрахунок (картину швидкостей) чисел обертів коліс редуктора; -результати розрахунків передаточного відношення та чисел

7

обертання коліс редуктора методом Віліса, енергетичним методом та графічним методом;

-схема оптимального редуктора; -результати силового розрахунку редуктора і к.к.д.

На другому аркуші (формат А2) повинні бути подані: графіки розгону, сталого режиму та вибігу ротора турбогвинтового авіадвигуна;

На третьому аркуші (формат А1) повинні бути подані: геометрія зубців коліс, коефіцієнти перекриття та питомих ковзань.

6 ЗМІСТ ПОЯСНЮВАЛЬНОЇ ЗАПИСКИ

Пояснювальна записка повинна писатись коротко (обсяг 20-30 стор.) чорнилами, або пастою з одного боку аркуша паперу формату А4. Відстань між рядками повинна бути 8-12 мм. Сторінки ПЗ повинні мати поля: ліворуч - не менше 30 мм; праворуч - 10 мм; зверху та знизу - 20 мм. Нумерація сторінок повинна бути наступною: перша сторінка - титульний аркуш, номер не ставиться, друга - завдання на КП, третя - реферат і т.д. Номера сторінок ставляться арабськими цифрами у правому верхньому кутку. Список використаних джерел та додатки також вимагаються в наскрізній нумерації. Рівняння та розрахункові формули наводяться в загальному вигляді, потім підставляються числові значення та дописується кінцевий результат (одиниці вимірювання наводяться тільки у кінцевому результаті). Зміст ПЗ поділяється на розділи, підрозділи та пункти, які позначаються арабськими цифрами. Матеріал у ПЗ повинен бути наданий у такій послідовності: титульний аркуш, завдання на КП, реферат, зміст, вступ, основна частина, висновки, список використаних джерел, додатки.

Зразковий перелік заголовків пояснювальної записки

Вступ

1.Опис роботи механізмів авіадвигуна та вимоги до них

2.Початкові дані до розрахунків

3.Кінематичний розрахунок редуктора авіадвигуна

3.1Розрахунок передаточного відношення методом Віліса

3.2Розрахунок передаточного відношення енергетичним методом

3.3Визначення чисел обертання коліс графоаналітичним методом

8

4.Оптимізація схеми та параметрів редуктора

5.Силовий розрахунок оптимального редуктора

6.Визначення кутових швидкостей коліс оптимального редуктора

7.Визначення к.к.д. редуктора

8.Розрахунок руху жорсткого ротора ТАД

8.1Розрахунок розгону ротора

8.2Розрахунок сталого руху ротора

8.3Розрахунок вибігу ротора

9.Розрахунок геометричних розмірів та якісних показників зубчастого зачеплення.

9.1Визначення геометричних розмірів коліс та профілів зубців

9.2Визначення коефіцієнта перекриття

9.3Визначення коефіцієнтів питомих ковзань

Висновки Список використання джерел Додатки

9

Додаток А

Початкові дані до КП

А.1 Схеми головних редукторів авіадвигунів

Z6

Завдання 2. Схеми головних редукторів авіадвигунів типу Д-27

Рисунок А.1 - Схеми редукторів до КП

Для схем редукторів 4,5,6 кутові швидкості ω3 = −ωh .

А.2 Параметри жорсткого ротора, діючи моменти сил та початкові дані руху.