Динамика машин
Содержание
Задание……………………………………………………………
Введение…………………………………………………………
I. Кинематический
расчет привода…………………………………………. 5
2. Расчет тихоходной
цилиндрической зубчатой передачи……………...... 9
3. Расчет быстроходной
конической зубчатой передачи…………………. 15
4. Расчет валов………………………………………………………………
5. Расчет подшипников на долговечность……………………………......
б. Выбор муфты…………………………………………………………… 4
7. Проверка прочности шпоночных соединений………………………… 42
8. Выбор сорта масла………………………………………………………. 44
9. Тепловой расчет
редуктора………………………………………………. 4
10. Определение конструктивных размеров корпуса редуктора………... ..46
11. Расчет ремённой передачи………………
Литература…………………………………………………
Задание 10.
График нагрузки
Срок службы - 6 лет
К сут = 0,33. К год = 0,8
F=4,0 кH; V=0,5
;D=300мм.
Введение
Курсовой проект по деталям машин является самостоятельной расчетно-конструкторской работой студентов. Он имеет целью получение ими умения и навыков расчетов и конструирования отдельных узлов машин и их деталей на основе современных данных в области науки о деталях машин и материалах с использованием нормализованных и других, освоенных промышленностью, узлов деталей и их элементов. Для успешного выполнения курсового проекта необходимо знание таких дисциплин, как инженерная графика и автоматизация проектирования, теоретические основы прогрессивной технологии, теоретической механики, сопротивления материалов, теории механизмов и машин, основы материаловедения и технологии машиностроительного производства, поскольку при выполнении проекта укрепляются и закрепляются полученные в процессе обучения знания всех указанных общетехнических дисциплин.
1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
Проведем кинематический расчет привода цепного конвейера, схема которого изображена в задании, при заданном окружном усилии на звездочке F=4,0 кН, окружной скорости V=0,5 м/с и диаметре ленты конвейера D=300мм.
1.1. Кинематический анализ схемы привода.
Привод состоит из электродвигателя, ременной передачи, двухступенчатого редуктора с цилиндрической и конической зубчатыми передачами, ленты конвейера. Таким образом, редуктор содержит две ступени передач:
-закрытая коническая зубчатая передача, передающая мощность от первого вала (2) ко второму (3);
-закрытая цилиндрическая зубчатая передача, передающая мощность от второго (3) вала к третьему (4);
При передаче мощности, имеют место ее потери на преодоление сил вредного сопротивления. Такие сопротивления имеют место и в нашем приводе: в ремённой передаче, в зубчатых передачах, в опорах валов, в муфте. Ввиду этого, мощность на приводном валу будет меньше мощности, развиваемой двигателем, на величину потерь.
1.2. Определяем мощность на приводном валу конвейера:
,
где F – окружное усилие; V – скорость вращения звёздочек конвейера.
1.3. Определяем коэффициент полезного действия привода:
-КПД конической передачи;
-КПД пары подшипников;
-КПД цилиндрической передачи;
-КПД муфты;
-КПД ременной передачи;
1.4. Приводим мощность на приводном валу конвейера к мощности на приводе:
,
где - мощность на звёздочках конвейера; - коэффициент полезного действия привода.
1.5. Ориентировочно назначаем передаточные числа ступеней:
,
где передаточное число ременной передачи - передаточное число конической передач ; - передаточное число цилиндрической передачи.
1.6. Определяем обороты вала конвейера:
,
где - диаметр шкива приводного вала.
1.7. Определяем число оборотов для электродвигателя:
,
где - обороты электродвигателя.
По таблице П1 /4/ выбираем электродвигатель – 4А112МА6УЗ
1.8. Определяем мощности на валах:
Мощности на валах привода определяются с учетом потерь в элементах привода.
Мощность на первом валу привода должна быть равна потребной мощности (Рпот).
1.9. Находим общее передаточное число:
Общее передаточное число редуктора:
up=u0/u
где u=5 - общее передаточное число открытых передач.
Передаточные числа ступеней передач привода:
1.10. Рассчитываем число оборотов для каждого вала:
1.11. Определяем моменты на валах:
1.12. Определяем угловые скорости вращения валов:
1.13. Результаты кинематического анализа:
Расчетные параметры |
Номера валов | |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | ||||
Обороты n, об/мин |
955 |
191 |
127,248 |
31,804 |
31,804 | |||
Мощность Р,кВт |
2,352 |
2,281 |
2,190 |
2,103 |
2 | |||
Угловая скорость |
599,74 |
171,35 |
99,86 |
24,95 |
24 | |||
Момент Т,Нм |
23,52 |
114,05 |
164,36 |
631,481 |
600,533 | |||
Передаточное число ступени |
5 |
1,501 |
4,001 |
0 | ||||
По результатам
2. РАСЧЕТ ТИХОХОДНОЙ
ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗУБЧАТОЙ
2.1. Исходные данные для расчета.
При расчете на прочность цилиндрических зубчатых передач будем считать известными из технического задания на проектируемый привод и предварительно выполненного кинематического расчета следующие параметры:
а) вращающий момент на колесе Т2=631,481 Нм;
б) скорость вращения колеса n2=31,804 об/мин;
в) передаточное число передачи u=4,001;
г) продолжительность работы передачи под нагрузкой t,ч;
д) циклограмма нагружения (задание).
2.2. Выбор материалов
зубчатых колес и определение допускаемых
напряжений.
Материалы для изготовления колес выбираются в зависимости от мощности, требований предъявляемых к размерам и массе передачи, окружной скорости и требуемой точности изготовления колес.
Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Наибольшую твердость, а, следовательно, и наименьшие габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из сталей, подвергнутых термообработке. Стали рекомендуемые для зубчатых колес, вида их термообработки и механические характеристики приведены в таблице 1/2/.
Зуб шестерни чаще входит в зацепление: материал шестерни должен быть более твердым, чем материал колеса.
Примем для материала шестерни сталь 40Х улучшение со следующими механическими характеристиками, которые выбираем из таблицы 1, методических указаний /2/:
Примем для материала колеса сталь 45 нормализация со следующими механическими характеристиками, которые выбираем из таблицы 1, методических указаний /2/:
2.3. Определяем допускаемые контактные напряжения:
Расчет проводим на контактную прочность, так как данная передача – закрытая:
,
Где предельный длительный предел выносливости материала по контактному напряжению; коэффициент запаса прочности при расчете на контактную прочность; коэффициент, который учитывает чистоту рабочей поверхности зубьев; коэффициент долговечности зубьев.
2.4. Определяем - предельный длительный предел выносливости материала по контактному напряжению:
- зависит от твёрдости:
2.5. Определяем коэффициент , который учитывает чистоту рабочей поверхности зубьев:
Примем , такой коэффициент получается при шлифованных зубьях.
2.6. Определим коэффициент запаса прочности при расчете на контактную прочность из таблицы 1, методических указаний /2/:
2.7. Определяем коэффициент долговечности зубьев :
,
Где - показатель кривой усталости материала для НВ<350;
- базовое число циклов наружения зубьев (табл 2/2/);
- базовое число циклов
- время работы в часах (за 6 лет).
-число циклов при моменте
2.8. Определяем напряжения при изгибе:
где - пределы выносливости зубьев; , коэффициент запаса прочности; - коэффициенты, учитывающие шероховатость переходной поверхности зуба; - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки.
2.9. Определяем допускаемое
2.10. Определяем межосевое
,
Где - вспомогательный коэффициент, принятый для косозубых колес; u – передаточное число; - вращающий момент на колесе; - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца; - коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния.
Примем , как ближайшее число из ряда стандартных значений.
2.11. Нормальный модуль зацепления:
2.12. Определяем суммарное число зубьев:
2.13. Определяем числа зубьев шестерни и колеса:
2.14. Уточняем передаточное число:
Отклонение передаточного числа-
2.15. Действительный угол наклона линий зуба:
2.16. Угол наклона линий зуба:
2.17. Рассчитываем диаметры
,
где - коэффициенты смещений; , - диаметры начальной окружности, выступов и впадин зубьев соответственно.
,
Где , - ширина зубчатого венца.
Делаем проверочный расчет:
По окружной скорости назначаем степень точности: 9.
Определяем усилия в зацеплении:
,
Проводим проверочный расчет на контактную прочность:
Для полюса зацепления контактное напряжение определяется по формуле:
Где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; , - коэффициент динамической нагрузки, возникающий в зацеплении; - числовой коэффициент.
Условие прочности выполняется.
Проводим проверочный расчет на выносливость при напряжении изгиба:
,
где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца; - коэффициент динамической нагрузки; - коэффициент формы зуба; - учитывающий повышение изгибной прочности косого зуба по сравнению с прямым.
Условие выносливости выполняется.
3. РАСЧЕТ БЫСТРОХОДНОЙ КОНИЧЕСКОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.
3.1. Исходные данные для расчета.
При расчете на прочность цилиндрических зубчатых передач будем считать известными из технического задания на проектируемый привод и предварительно выполненного кинематического расчета следующие параметры:
а) вращающий момент на колесе Т2=114,05 Нм;
б) скорость вращения колеса n2=191 об/мин;
в) передаточное число передачи u=1,5;
г) продолжительность работы передачи под нагрузкой t,ч;
д) циклограмма нагружения (задание).
3.2. Выбор материалов
зубчатых колес и определение допускаемых
напряжений.
Материалы для изготовления колес выбираются в зависимости от мощности, требований предъявляемых к размерам и массе передачи, окружной скорости и требуемой точности изготовления колес.
Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Наибольшую твердость, а следовательно, и наименьшие габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из сталей, подвергнутых термообработке. Стали рекомендуемые для зубчатых колес, вида их термообработки и механические характеристики приведены в таблице 1 /2/.
Зуб шестерни чаще входит в зацепление: материал шестерни должен быть более твердым, чем материал колеса.
Примем для материала шестерни сталь 40Х улучшение со следующими механическими характеристиками, которые выбираем из таблицы 1, методических указаний /2/:
Примем для материала колеса сталь 45 нормализация со следующими механическими характеристиками, которые выбираем из таблицы 1, методических указаний /2/:
3.3. Определяем допускаемые контактные напряжения:
Расчет проводим на контактную прочность, так как данная передача – закрытая:
На усталостный изгиб-открытие:
,
Где предельный длительный предел выносливости материала по контактному напряжению; коэффициент запаса прочности при расчете на контактную прочность; коэффициент, который учитывает чистоту рабочей поверхности зубьев; коэффициент долговечности зубьев.
3.4. Определяем - предельный длительный предел выносливости материала по контактному напряжению:
- зависит от твёрдости, для
закаленных сталей она
3.5. Определяем коэффициент , который учитывает чистоту рабочей поверхности зубьев:
Примем , такой коэффициент получается при шлифованных зубьях при шероховатости Ra 2,5.
3.6. Определим коэффициент запаса прочности при расчете на контактную прочность:
3.7. Определяем коэффициент долговечности зубьев :
,
, примем равным 1.
, примем равным 1.
Где - показатель кривой усталости материала при НВ<350;
, - базовые числа циклов нагружения зубьев;
где - действительные числа нагружения зубьев за весь срок службы;
- время работы.
-число циклов при моменте
3.8. Определяем напряжения при изгибе:
где - пределы выносливости зубьев; , коэффициент запаса прочности; - коэффициенты, учитывающие шероховатость переходной поверхности зуба=1,2; - коэффициент, учитывающий влияние одностороннего приложения нагрузки.
3.9. Определяем допускаемое напряжение:
,
3.10.Выбор типа зубьев конической передачи:
По полученному значению скорости определяем из таблицы 14 методических указаний /2/, что тип зубьев передачи – прямой, а степень точности – 8.
По таблице 15 методических указаний /2/ определяем осевую форму зубьев: Пропорционально понижающиеся зубья. Вершины конусов делительного и впадин совпадают, так как у нас прямозубая коническая передача.
3.11. Проектный расчет передачи на контактную выносливость:
Определяем диаметр внешней делительной окружности конического колеса:
,
Где - опытный коэффициент для прямозубых передач; -коэффициент неравномерности распределения по длине зуба; - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого венца, которые определяем по таблице 4 методических указаний /2/, в зависимости от коэффициента ; - передаточное число; - момент на коническом колесе.
3.12. Геометрический расчет конической передачи:
Определяем ориентировочное значение ;
По графику из методических указаний /2/ определяем число зубьев
Число зубьев шестерни принимаем согласно зависимости:
, так как .
Принимаем число зубьев колеса конической передачи:
Определяем фактическое передаточное число: .
3.13. Определяем основные геометрические параметры конической передачи:
1.Внешний делительный диаметр колеса:
2. Числа зубьев:
3. Внешний окружной модуль:
, примем равным 5(по табл 5/2/)
4. Внешние делительные диаметры:
5. Внешнее конусное расстояние:
6. Ширина зубчатого венца:
7. Углы делительных конусов:
8. Коэффициенты смещения:
9. Коэффициенты изменения расчетной толщины зубьев:
10. Средние делительные диаметры:
11. Средний окружной модуль:
12. Внешняя высота головки зуба:
13. Внешняя высота ножки зуба:
14. Внешняя высота зуба:
15. Внешняя окружная толщина зуба:
16. Угол конуса вершин:
17. Угол конуса впадин:
18. Внешний диаметр вершин зубьев:
19. Расстояние
от вершины до плоскости
20. Внешняя постоянная хорда:
21. Высота до постоянной хорды:
3.14. Определяем окружную скорость в зацеплении:
3.15. Определяем усилия в зацеплении:
Окружная сила:
Осевая сила:
Радиальная сила:
3.16. Проверочный расчет по напряжениям изгиба:
Напряжения изгиба в зубьях колеса:
Напряжения изгиба в зубьях шестерни:
,
Где - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба; - коэффициент динамической нагрузки; - коэффициенты формы зубьев (из табл 12 /2/).
3.17. Проверочный расчет по контактным напряжениям:
Величина перегрузки составляет: , но отклонение в пределах 5%.
3.18. Проверка прочности зубьев при перегрузках:
-колесо
Условие прочности для зубьев колеса выполняется.
-шестерня
Условие прочности для зубьев шестерни выполняется.
4. РАСЧЕТ ВАЛОВ.
4.1Проверочный расчет вала II:
4.1.1 Выбор материала
Принимаем материал вала – сталь 45улучшение.
4.1.2 Проектный расчет
Вращающий момент : Т=51083 Нмм
допускаемые напряжения: [τ]=15МПа
По стандартному ряду примем d=26
4.1.3 Определение диаметров участков вала
Параметры: t=2,2; r=2; (табл.2/3/)
d1=d+2t= 26+4,4=30,4(мм) принимаем d1 =30
d2= d1+3,2r= 30+4=34(мм) принимаем dn=35мм
dδn= dn+3,2r=35+6,4=41,4(мм) принимаем dδn =42мм
4.1.4 Определение реакций в опорах и построение эпюры изгибающих моментов:
Исходные данные:
a=50мм
b=60мм
d=68мм
RAY= Fr + RBY =522+1159=1681H
RAX= Ft + RBX =1493+1244=2
=
Определяем изгибающий момент в опасном сечении:
M1-1=
4.1.5 Выполним проверочный расчет вала в опасном сечении:
Момент сопротивления изгибу:
Полярный момент сопротивления:
4.1.6 Напряжения изгиба и кручения в сечении 1-1
4.1.7 Коэффициенты для расчета на сопротивление усталости
, где
,- коэффициент чувствительности м
- коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжений(табл.4/3/)
- коэффициенты влияния
- коэффициент влияния
- коэффициент влияние
4.1.8 Коэффициенты запаса
Пределы выносливости материала:
δ-1 =250МПа(табл.3/3/);
τ-1 =150МПа(табл.3/3/)
Sδ – коэффициент запаса по нормальным напряжениям
Sτ- коэффициент запаса по касательным напряжениям
S-общий коэффициент запаса сопротивлению усталости
4.1.9 Провека статической прочности вала при пиковых нагрузках
Изгибающий момент при пиковых нагрузках
Mmax1-1= = =104625Hмм
Вращающий момент при пиковых нагрузках
Tmax = = =68962,05H
Напряжения изгиба
Напряжения кручения
Эквивалентные напряжения
Допускаемые напряжения
Оценка прочности
условие прочности выполняется
4.2: Проектный расчет вала III:
4.2.1 Выбор материала
Принимаем материал вала – сталь 45улучшение.
4.2.2 Проектный расчет
Вращающий момент : Т=171710 Нмм
допускаемые напряжения: [τ]=20МПа
По стандартному ряду примем d=35
4.2.3 Определение диаметров участков вала
Параметры: t=2,2; r=2,5; (табл.2/3/)
dn=d=35(мм)
dk= dn+3,2r= 36+8=44(мм) принимаем dk=35мм
4.2.4 Определение реакций в опорах и построение эпюры изгибающих моментов:
Исходные данные:
a=50мм l=220
b=60мм t1= t2=5,5мм
d=68мм
Fa1= 522H
RAX= Ft2 + Ft1-RBX =4455+1493-1083=4865H
RAY= Fr2 – Fr1 + RBY =1622-155+131=1605H
=
Определяем изгибающий момент в опасном сечении:
M1-1=
M2-2=
4.2.5 Выполним проверочный расчет вала в опасном сечении 1-1:
Момент сопротивления изгибу:
Полярный момент сопротивления:
4.2.6 Напряжения изгиба и кручения в сечении 1-1:
4.2.7 Коэффициенты для расчета на сопротивление усталости
, где
,- коэффициент чувствительности м
- коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжений(табл.4/3/)
- коэффициенты влияния
- коэффициент влияния
- коэффициент влияние
4.2.8 Коэффициенты запаса:
Пределы выносливости материала:
δ-1 =320МПа (табл.3[5]);
τ-1 =200МПа (табл.3[5])
Sδ – коэффициент запаса по нормальным напряжениям
Sτ- коэффициент запаса по касательным напряжениям
S-общий коэффициент запаса сопротивлению усталости
4.2.9 Провека статической прочности вала при пиковых нагрузках
Изгибающий момент при пиковых нагрузках
Mmax1-1= = =98000Hмм
Вращающий момент при пиковых нагрузках
Tmax = =231808Hмм
Напряжения изгиба
Напряжения кручения
Эквивалентные напряжения
Допускаемые напряжения
Оценка прочности
условие прочности выполняется
4.3.1 Выполним проверочный расчет вала в опасном сечении 2-2:
Момент сопротивления изгибу:
Полярный момент сопротивления:
4.3.2 Напряжения изгиба и кручения в сечении 2-2
4.3.3 Коэффициенты запаса
Пределы выносливости материала:
δ-1 =320МПа(табл.3/3/);
τ-1 =200МПа(табл.3/3/)
Sδ – коэффициент запаса по нормальным напряжениям
Sτ- коэффициент запаса по касательным напряжениям
S-общий коэффициент запаса сопротивлению усталости
4.4Проверочный расчет вала IV:
4.4.1 Выбор материала
Принимаем материал вала – сталь 45улучшение.
4.4.2 Проектный расчет:
Вращающий момент : Т=946871 Нмм
допускаемые напряжения: [τ]=30МПа
По стандартному ряду примем d=55
4.4.3 Определение диаметров участков вала
Параметры: t=2,2; r=2,5; f=2 (табл.2/3/)
dn= db+2f=55+6=61(мм) принимаем dn=60мм
dk=65(мм)
dδk= dk+3f= 65+6=71(мм)
dδn= dn+3,2r= 60+9,6=69,9(мм) принимаем dδn=68мм
4.4.4 Определение реакций в опорах и построение эпюры изгибающих моментов:
Исходные данные:
a=70мм C=220
b=150мм
d=425мм
Вычисляем изгибающие моменты в опасном сечении:
4.4.5 Выполним проверочный расчет вала в опасном сечении 1-1:
Момент сопротивления изгибу:
Полярный момент сопротивления:
4.4.6 Напряжения изгиба и кручения в сечении 1-1
Пределы выносливости материала:
δ-1 =410МПа(табл.3/3/);
τ-1 =240МПа(табл.3/3/])
4.4.7 Коэффициенты для расчета на сопротивление усталости
, где
,- коэффициент чувствительности материала к ассиметрии цикла;
- коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжений; - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;
- коэффициент влияния
4.4.8 Коэффициенты запаса
Sδ – коэффициент запаса по нормальным напряжениям
Sτ- коэффициент запаса по касательным напряжениям
S-общий коэффициент запаса сопротивлению усталости
4.4.9 Провека статической прочности вала при пиковых нагрузках в сечении 1-1
Изгибающий момент при пиковых нагрузках
= =266625Hмм
Вращающий момент при пиковых нагрузках
= 1278275Hмм
Напряжения изгиба
Напряжения кручения
Эквивалентные напряжения
Допускаемые напряжения

- Динамика налоговых доходов государственного бюджета и ее связь с ВВП
- Динамика НХТ в ХХ веке
- Динамика объема выполненных подрядных работ и цен
- Динамика объема денежной массы во взаимосвязи с кредитно-денежной политикой
- Динамика объёма производимой электроэнергии по субъектам Российской Федерации
- Динамика объемов погрузочно-разгрузочных работ и тарифов за переработку 1 т груза
- Динамика организационного поведения в условиях стресса, связь с эффективностью на примере ООО «ГАП РИТЕЙЛ»
- Динамика качества и уровня жизни населения России
- Динамика кислотности почв Павловского района и ее действие в период с 2006 по 2009 год
- Динамика кредитования физических лиц, предприятий и организаций
- Динамика кризисного состояния предприятия
- Динамика кулисного механизма
- Динамика личности осужденного и воспитательный процесс
- Динамикалық кітапханалар