БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА: УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

Анализ и синтез передаточных элементов в технических системах

Проектирование привода технической системы

Выполнил студент гр. УИТ-42

Допущен к защите

Руководитель проекта Защитил с оценкой __________

Козлова С. Н. ______________ Козлова С. Н. ______________

________________2003 г. ________________2003 г.

2003

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание 3

Введение 4

1. Расчет электромеханического привода………………………………. 5

2. Расчет муфты и соединения с валом………………………………... 8

3. Расчет цилиндрической передачи……………………………………. 10

Список используемых источников 16

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать привод и фланцевую муфту с призматической шпонкой, соединяющую вал двигателя с валом двух ступенчатого цилиндрического редуктора.

Исходные данные:

F_t=2,2 (кН) – сила

 = 1 (м/с) – скорость вращения выходного вала;

t = 125 (мм) – шаг зуба;

z = 9 – количество зубьев;

Схема привода дана на рисунке.

Электромеханический привод.

1 – электродвигатель; 2 – фланцевая муфта; 3 – ведущая шестерня входного вала редуктора; 4 – ведомое колесо промежуточного вала редуктора; 5 – ведущая шестерня промежуточного вала редуктора; 6 – ведомое колесо выходного вала редуктора; 7 – цепная передача.

Зубчатые передачи.

Принцип действия зубчатой передачи основан на зацеплении пары зубчатых колес.

Основные преимущества зубчатых передач: высокая нагрузочная способность и, как следствие малые габариты; большая долговечность и надежность работы; высокий КПД; постоянство передаточного отношения; возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений.

Среди недостатков зубчатых передач можно отметить повышенные требования к точности изготовления, шум при больших скоростях. Отмеченные недостатки не снижают существенного преимущества зубчатых передач перед другими. Вследствие этого зубчатые передачи наиболее широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Наиболее распространены передачи с цилиндрическими колесами, конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.

Фланцевые муфты

Фланцевые муфты рекомендуют применять для соеди­нения соосных валов. Полумуфты насаживают на концы соединяемых валов с небольшим натягом и стягивают болтами.

Центрирование полумуфт обеспечивают цилиндрическим вы­ступом на одной полумуфте и цилиндрической расточкой - или применением специальных центрирующих полуколец.

Открытые муфты отличаются от закрытых отсутст­вием буртиков, ограждающих болты.

Фланцевые муфты обеспечивают надежное соединение валов, просты по конструкции, дешевы и поэтому широко распространены в машиностроении. К их недостаткам можно отнести необходимость строгого соблюдения перпендикулярности стыкуемых поверхностей полумуфт к осям валов и сравнительно большие габариты по диа­метру.

1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1.1 Определим требуемую мощность электродвигателя:

(1)

где P_треб – требуемая мощность электродвигателя;

_общ – общий КПД электропривода.

P_з = F *  = 2,2 * 1 = 2,2 кВт (2)

P_з - Заданная мощность двигателя

F - сила

 - скорость вращения

Найдем общий КПД электропривода:

, (3)

где _з.ц. = 0,97 – КПД зубчатой цилиндрической передачи с учетом потерь в подшипниках [1,т.3];

По требуемой мощности подбираем электродвигатель: Р_двигР_треб.

Выбираем электродвигатель А0Л 2-31-6.

Параметры двигателя [1, т.4]:

Р_дв=1,5 кВт – мощность на ведущем валу привода;

n_дв=950 об/мин – частота вращения на ведущем валу привода;

d=28 мм – диаметр вала двигателя. [1, т.6]

1.2 Определим мощность на каждом валу привода:

P_дв=Р₁=1,5 (кВт) –мощность на ведущем валу привода;

(кВт) (4)

Р₂ – мощность на промежуточном валу цилиндрического редуктора;

(кВт) (5)

Р₃ – мощность на выходном валу привода.

1.3 Определим передаточные числа привода:

, (6)

где ₁ – угловая скорость вращения вала двигателя;

₃ – угловая скорость вращения выходного вала привода;

– общее передаточное число.

(рад/с). (7)

где n₁ = n_дв – частота вращения вала двигателя.

(8)

где S – длина начальной окружности;

t – шаг зуба;

z – кол-во зубьев

(9)

(рад/с) (10)

 - скорость вращения выходного вала;

Разбиваем передаточное отношение по ступеням привода:

U_общ=U₁*U₂=17,799 (11)

U₁=4 – передаточное число быстроходной цилиндрической передачи;

U₂=4,5 – передаточное число тихоходной цилиндрической передачи [2,т. 5.6].

U_общ=18

1.4 Определяем число оборотов и угловые скорости вращения на каждом валу привода:

n₁=950 (об/мин) – частота вращения вала двигателя;

₁=99,43 (рад/с) – угловая скорость вращения вала двигателя.

(об/мин), (12)

n₂ – частота вращения промежуточного вала цилиндрического редуктора;

(рад/с), (13)

₂ – угловая скорость вращения промежуточного вала цилиндрического редуктора;

(об/мин), (14)

n₃ – частота вращения выходного вала привода;

(рад/с), (15)

₃ – угловая скорость вращения выходного вала привода.

1.5 Определяем крутящие моменты на каждом валу привода:

(Н*м), (16)

Т₁ – крутящий момент на ведущем валу привода.

(Н*м), (17)

Т₂ – крутящий момент на промежуточном валу цилиндрического редуктора.

(Н*м), (18)

Т₃ – крутящий момент на выходном валу привода.

2 РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВОЙ МУФТЫ С ПРИЗМАТИЧЕСКОЙ ШПОНКОЙ

2.1 Подбор муфты

Муфта подбирается по диаметру вала и расчетному крутящему моменту:

, (19)

Т_р – расчетный крутящий момент;

К_р=1,5 – коэффициент режима [2, т.17.1];

d=28(мм) – диаметр вала двигателя.

Получим расчетный крутящий момент:

(Н*м).

Допустимый расчетный крутящий момент:

[T_p] = 63 (Н*м).

Фланцевая муфта имеет следующие размеры: [2, т.17.2]

D = 100 (мм) – диаметр муфты;

L = 124 (мм) – длина муфты;

l = 60 (мм) – длина полумуфты;

D₀ = 85 (мм) – расстояние между болтами;

d₀ = 20 (мм) – диаметр облегчающих отверстий;

d_ст = 50 (мм) – диаметр станины;

B = 30 (мм) – ширина соединяемой детали

2.2 Проведем расчет болтов на прочность:

(20)

где D₀ – расстояние между болтами;

Т_ – крутящий момент;

z – число болтов;

f =0,15 – коэффициент трения;

Принимаем болты М8 выполненные из стали Ст 3

[F_з] = 1,45 кН - допустимая сила затяжки [2. т 3,4]

F_з < [F_з] – условие выполняется

2.3 Подбор шпонки

Призматическая шпонка имеет следующие размеры: [2, т. 4.1]

b=8 мм – ширина шпонки;

h=7 мм – высота шпонки;

l=50 мм – длина шпонки;

t₁=4 мм – глубина паза вала;

t₂=3,3 мм – глубина паза втулки.

2.4 Проведем расчет шпонки на смятие:

, (21)

где _см – напряжение смятия;

[_см]=60-100 МПа – допустимое напряжение смятия;

А_см – площадь смятия;

F_см – сила смятия.

. (22)

Т_ – крутящий момент;

d – диаметр вала двигателя.

А_см=(l – b)*h₁, (23)

где (l – b) – рабочая длина шпонки;

h₁=h-t₁ – высота шпонки над валом.

(Н).

А_см=42*(7-4)=126 (мм²).

Напряжение смятия:

(МПа).

_см=12,827<[_см] – условие прочности выполняется.