Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Технология обработки материалов»

621.8 (07)

А953

В.В. Ахлюстина, Э.Р. Логунова

ДЕТАЛИ МАШИН

Учебное пособие для курсового

проектирования

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2008

УДК 621.8 (07)

А953

Одобрено

учебно-методической комиссией филиала в г. Кыштыме

Рецензенты:

Н.А. Дружинин, А.А. Комаров

Ахлюстина, В.В.

А953	Детали машин: учебное пособие для курсового проектирования / В.В. Ахлюстина, Э.Р. Логунова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. – 113 с.

В учебном пособии рассмотрены вопросы расчета и проектирования механических передач, валов, подшипников качения, муфт.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 151001 «Технология машиностроения», может быть использовано студентами немашиностроительных специальностей, изучающих дисциплину «Детали машин и основы проектирования»

УДК 621.8 (07)

© Издательство ЮУрГУ, 2008

Введение

Курсовое проектирование является одним из важных этапов в подготовке инженера. Курсовой проект по дисциплине «Детали машин и основы проектирования» – это первая самостоятельная творческая работа, в которой студент получает опыт инженерных расчетов, проектирования конструкций и оформление документаций. Задачей проекта является закрепление знаний, полученных при изучении общетехнических дисциплин. Важной задачей курсового проектирования является приобретение студентами опыта работы со справочной и учебной литературой. Опыт, приобретенный при выполнении проекта по дисциплине «Детали машин и основы проектирования», поможет студентам при выполнении проектов по специальным дисциплинам, а также в процессе дипломного проектирования.

1. Основные этапы курсового проектирования

1. Получение задания.

2. Выбор литературы.

3. Изучение требований к содержанию и оформлению пояснительной записки.

4. Изучение требований к содержанию и оформлению графической части проекта.

5. Выполнение расчетов и оформление записки.

6. Конструирование редуктора, привода, их узлов и деталей с выполнением сборочных, рабочих чертежей и спецификаций.

Проектирование начинают с ознакомления с заданием на проект.

Техническое задание на проектирование механизма или машины проектная организация получает от предприятия-изготовителя. В техническом задании перечислены основные требования: силовые, габаритные, экономические, эргономические и др., которые должны быть обеспечены при проектировании.

Задание на курсовой проект можно рассматривать как часть реального технического задания. Оно может, например, представлять собой кинематическую схему привода (включая схему редуктора) с исходными данными. Следует выполнить необходимые расчеты, выбрать наилучшие параметры схемы и разработать конструкторскую документацию (чертеж общего вида, чертежи сборочных единиц и деталей, пояснительную записку и др.), предназначенную для из­готовления привода.

Исходные данные (рис. 1, а – г): F_t (H) – окружная сила на барабане ленточного или на звездочке цепного конвейера; v (м/с) – скорость движения ленты или цепи; D (мм) – диаметр барабана; z_зв – число зубьев и p_зв (мм) – шаг тяговой звездочки; (рис. 1, д – ж): Тв (Нм) – вращающий момент и n_в (мин^–1) – частота вращения выходного вала редуктора.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

Рис. 1. Кинематические схемы приводов

2. Расчет привода исполнительного механизма

2.1. Расчет и выбор электродвигателя

Расчет и выбор электродвигателя [2, 3].

2.1.1. Мощность, необходимая для работы исполнительного механизма определяется по формуле:

.

Требуемая мощность электродвигателя

.

2.1.2. Коэффициент полезного действия привода:

,

где – коэффициент полезного действия зубчатой цилиндрической передачи;

где – коэффициент полезного действия зубчатой конической передачи;

– коэффициент полезного действия зубчатой цепной передачи;

– коэффициент полезного действия ременной передачи;

– коэффициент полезного действия муфты;

– коэффициент полезного действия пары подшипников;

– коэффициент полезного действия червячной передачи при однозаходном червяке;

– коэффициент полезного действия червячной передачи при двухзаходном червяке;

– коэффициент полезного действия червячной передачи при четырехзаходном червяке;

2.1.3. Частота вращения вала исполнительного механизма

,

где – диаметр барабана или делительный диаметр тяговой звездочки.

Делительный диаметр тяговой звездочки:

.

2.1.4. Рекомендуемый диапазон частот вращения вала электродвигателя:

.

2.1.5. Выбор электродвигателя.

На рисунке электродвигателя (рис. 2) необходимо указать габаритные, установочные и присоединительные размеры, диаметр вала двигателя.

Электродвигатель марки АИР/ , мощность, Р_дв , кВт; n – частота вращения вала электродвигателя, мин^–1.

Рис. 2. Эскиз электродвигателя

2.1.6. Рекомендуемый диапазон передаточного числа привода

,

где – рекомендуемый диапазон передаточного числа цилиндрической передачи;

– рекомендуемый диапазон передаточного числа конической передачи;

– рекомендуемый диапазон передаточного числа червячной передачи;

– рекомендуемый диапазон передаточного числа цепной передачи.

– рекомендуемый диапазон передаточного числа ременной передачи.

2.1.7. Передаточное число привода

.

2.1.8. Передаточное число зубчатого коническо-цилиндрического редуктора

.

2.1.9. Частоты вращения валов:

n_δ – частота вращения вала двигателя и быстроходного вала редуктора;

– частота вращения тихоходного вала редуктора;

– частота вращения вала исполнительного механизма.

На кинематической схеме привода (рис. 3) указать передаточные числа передач и данные задания F_t – окружное усилие; v – скорость; D_б – диаметр барабана; или z – число зубьев звездочки; p – шаг.

Рис. 3. Кинематическая схема привода ленточного конвейера

Выбрать электродвигатель для привода ленточного конвейера (рис. 3) по данным F_t, v, D_б. Термообработка зубчатых колес редуктора – улучшение (твердость зубьев < 350 НВ).

Мощность на валу исполнительного механизма

, кВт.

Общий КПД привода:

,

где – коэффициент полезного действия зубчатой цилиндрической передачи;

– коэффициент полезного действия цепной передачи;

– коэффициент полезного действия муфты;

– коэффициент полезного действия пары подшипников.

Требуемая мощность электродвигателя

P_э.тр = P/, кВт.

Частота вращения вала исполнительного механизма

n_в = 610⁴v/D_б , мин^–1.

Требуемую частоту вращения вала электродвигателя вычислим, подставляя в формулу для n_э.тр. средние значения передаточных чисел из рекомендуемого диапазона для цепной и двух зубчатых передач.

n_э.тр = n_в u_ц u_б u_T , мин^–1,

где u_ц – передаточное число цепной передачи;

u_T и u_б – передаточные числа тихоходной и быстроходной ступеней цилиндрического двухступенчатого редуктора.

Выбираем двигатель по таблицам в приложении 1...3. Параметры двигателя приложение 2, 3.

Уточнение передаточных чисел привода. После выбора n определяют общее передаточное число привода

u_общ = n/n_в.

Полученное расчетом общее передаточное число распределяют между редуктором и другими передачами, между отдельными ступенями редуктора.

Если в кинематической схеме кроме редуктора (коробки передач) имеется цепная или ременная передача, то предварительно назначенное передаточное число передачи не изменяют, принимая u_П = u_ц или u_П = u_р, а уточняют передаточное число редуктора (табл. 1)

u_ред= u_общ/u_П.

Таблица 1

Определение передаточного числа ступеней по схеме редуктора

Редуктор	Схема	Передаточное число
Двухступенчатый по развернутой схеме
Двухступенчатый соосный
Двухступенчатый соосный с внутренним зацеплением		2
Коническо-цилиндрический			0,63
Цилиндрическо- червячный		1,6...3,15
Планетарный двухступенчатый: 25		4	6,3

Если в схеме привода отсутствует ременная или цепная передача, то передаточное число редуктора

u_ред= u_общ.

Передаточные числа быстроходной и тихоходной ступеней двухступенчатых редукторов определяют по соотношениям табл. 1.

Частоты вращения выходного вала коробки передач представляют геометрическую прогрессию со знаменателем . Если минимальная частота вращения вала n₁, то частоты вращения на других передачах: п₂ = n₁; п₃= n₁₂ = n₂; n₄= n₁₃ = n₃ и т.д.

Наиболее употребительны значения  = 1,41; 1,34; 1,25; 1,18.