Основы проектирования и конструирования машин

Скачать работу - Основы проектирования и конструирования машин

Методические указания предназначены для студентов, выполняющих курсовую работу по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”. Представлена методика структурного, кинематического анализа шарнирно-рычажного механизма.

Приведенные расчетные зависимости позволяют студентам рассчитать и построить планы скоростей и ускорений, а также выполнить эскизную компоновку цилиндрического редуктора.

Рабочая тетрадь подготовлена в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле: Экстернат.doc. Табл.4. Ил.20. Библиогр.: 7 назв.

Рецензент: канд. тех. наук В.Я. Иволгин Ответственный за выпуск зав. кафедрой, канд. техн. наук В.А. Нилов Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета © Воронежский государственный технический университет, 2002 СОДЕРЖАНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ Курсовая работа по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин” для студентов-экстернатников специальности 060800 “Экономика и управление на предприятии” состоит из графической части, которая выполняется на двух листах плотной чертежной бумаге формата A 1 (594 x 841) в карандаше и расчетно-пояснительной записки, написанной от руки или набранной машинописным текстом на листах писчей бумаги формата A 4 (210 x 297) на одной стороне страниц где приводятся все расчеты по заданию. 1 ЛИСТ – Структурный и кинематический анализ рычажного механизма . Примеры оформления 1-го листа представлены в приложениях В, Г, Д и выбираются в зависимости от номера задания. В расчетно-пояснительной записке к первому листу должны быть отражены следующие вопросы: 1. Назвать все звенья механизма. 2. Построить план механизма. 3. Построить план скоростей. 4. Построить план ускорений. 2 ЛИСТ – Сборочный чертеж редуктора . Пример оформления 2-го листа представлен в приложении Е. В расчетно-пояснительной записке к первому листу должны быть отражены следующие вопросы: 1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя. 2. Выбор материала колес редуктора. 3. Расчет закрытой зубчатой пары. 4. Расчет основных параметров и размеров зубчатых колес. 5. Расчет диаметров валов редуктора. 6. Выбор подшипников. 7. Выбор шпоночных соединений. РАСЧЕТ 1-го ЛИСТА СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА Кривошипно-рычажный механизм состоит из звеньев: 0 - стоек A и D, ось X - X 1 - кривошипа AB, 2 - шатуна ВС, 3 - кривошипа DE, 4 - шатуна FE, 5 - ползуна F. Количество подвижных звеньев n=5; количество кинематических пар 5-го класса p =7. ПЛАН МЕХАНИЗМА При известных размерах звеньев механизма построение механизма в каком-либо положении осуществляется методом засечек, который заключается в геометрическом построении положения на плоскости центра вращательных пар.

Последовательность построения (см. приложение A ), с учетом заранее выбранного масштаба построения m плана механизма (для задания №1): 1) расположить на плоскости по заданным размерам элементы изображения стойки (точки A и D , ось x - x ); 2) в одном из заданных углом j положений присоединить ведущее звено АВ; 3) из точки В и точки D провести дуги радиусом соответствующих заданных размеров ( L BC , L CD ), пересечение которых определит положение вращательной пары С; 4) на продолжении отрезка DC радиусом L DE найти точки Е; 5) из точки Е радиусом L EF провести дугу до пересечения с линией x - x движения ползуна, пересечение которых определит положение поступательной пары, в точке F . Ориентировочный интервал масштаба плана построения механизма ; ; ; , здесь и далее величина в скобках обозначает размер в миллиметрах на чертеже. ПЛАН СКОРОСТЕЙ Построение планов скоростей и ускорений проводится на основе последовательного составления векторных уравнений для точек звеньев механизма, начиная с ведущего звена, угловая скорость w 1 которого задана.

Находим численное значение скорости точки B из выражения: (м/ c ) Для того чтобы начать построение плана скоростей необходимо выбрать масштаб построения где мм (чем больше Выбираем на чертеже точку P - полюс плана скоростей.

Строим вектор скорости точки B (рис.12, 16, 19). Вектор скорости точки B направлен в сторону вращения ведущего звена ( см. направление w 1 ) , перпендикулярно звену АВ. Скорость точки C определяется из векторной системы уравнений: (1) где - векторы абсолютных скоростей точек; - векторы относительных скоростей (скорость точки С вокруг B и скорость точки С вокруг опоры D ). Система уравнений (1) решается графическим способом. При этом учитывается, что Скорость точки D равна нулю (на плане скорость совпала с полюсом P ). Выполним построения для нахождения точки C : 1) Построим скорость , т.е. скорость точки С вокруг точки D – проведем на плане направление вектора P проведем линию перпендикулярно звену CD . 2) Построим скорость , т.е. скорость точки С вокруг точки B – проведем на плане направление вектора через точку b плана скоростей. 3) Точка плана скоростей лежит на пересечении двух направлений и - скорость точки С. 4) Находим величину скорости точки С из плана скоростей: (м/ c ) где - длина вектора на плане скоростей в миллиметрах.

Построим скорость точки Е для заданий №1,3 (рис.12, 19): Т.к. точка Е принадлежит звену CD, значит направления скоростей точек С и Е совпадают, а длина вектора находится из пропорции: (мм) Откладываем из полюса P параллельно вектору длину вектора - получаем точку E на плане скоростей.

Построим скорость точки Е для задания №2 (рис.16): Т.к. точка Е принадлежит звену CD, и находится между точками C и D , то найдем координаты конца вектора pc из пропорции: (мм) Соединяем на плане скоростей точки b и c , и откладываем на этой линии из точки b найденную длину отрезка e на плане.

Соединяя полюс P с точкой e , построим вектор Находим величину скорости точки E из плана: (м/ c ) Скорость точки F определяется с помощью графического решения системы векторных уравнений: (2) где - векторы абсолютных скоростей точек; - векторы относительных скоростей; - скорость движения системы координат (прямой x - x ), . При решении уравнений (2) учитываем, что , // x - x . Выполним построения для нахождения точки F (рис.12, 16, 19): 1) Построим скорость F вокруг точки E – проведем на плане направление вектора через точку e на плане скоростей. 2) Через полюс P проведем линию параллельную направляющей оси x - x . 3) Точка F плана скоростей лежит на пересечении двух направлений (см. п.1 и 2). Достраиваем вектор - скорость точки F . 4) Находим величину скорости точки F из плана скоростей: (м/ c ) Из построенного плана найдем некоторые значения скоростей: (м/ c ) (м/ c ) Скорости центров масс звеньев лежат на серединах соответствующих отрезков: S 1 на S 2 - S 3 - S 4 - S 5 = ПЛАН УСКОРЕНИЙ Определим ускорение точки B, совершающей равномерное движение по окружности с радиусом кривошипа AB: (м/ c 2 ) Для того чтобы начать построение плана скоростей необходимо выбрать масштаб построения где мм (чем больше Выбираем на плоскости точку p - полюс плана ускорений.

Строим вектор ускорения точки B (рис.13, 15, 18). Вектор направлен параллельно звену AB. Откладываем из полюса p длину вектора в направлении к центру вращения точки B (т.е. от точки B к точке A). Ускорение точки C определяется из векторных уравнений: (3) где - векторы абсолютных ускорений точек, при чем - векторы нормальных ускорений; - векторы тангенсальных ускорений.

Определим значения и длины отрезков нормальных ускорений: (м/с 2 ), в масштабе плана (мм). (м/с 2 ), в масштабе плана (мм). Выполним построения для нахождения точки C (рис.13, 15, 18): 1) Для этого из точки b плана ускорений откладываем параллельно звену BC отрезок (нормальное направление ускорения) по направлению в сторону движения от точки С к точке В. Перпендикулярно BC проводим через конец этого отрезка линию - тангенсальное направление ускорения. 2) Из полюса p плана ускорений откладываем параллельно звену CD отрезок (нормальное направление ускорения) по направлению в сторону движения от точки С к точке D . Перпендикулярно C D проводим через конец этого отрезка линию - тангенсальное направление ускорения. 3) Пересечением 2-линий тангенсальных направлений получится точка C – вектор 4) Находим величину ускорения точки С из плана ускорений: (м/ c ) Построим ускорение точки Е для заданий №1,3 (рис.13, 18) : Ход построения ускорения точки Е аналогичен скорости. Т.к. точка Е принадлежит звену CD, значит, направления ускорений точек С и Е совпадают, а длина вектора находится из пропорции: (мм) Откладываем из полюса параллельно вектору длину вектора - получаем точку E на плане ускорений.

Построим ускорение точки Е для задания №2 (рис.15) : Ход построения ускорения точки Е аналогичен скорости, поэтому: (мм) Находим величину ускорения точки E из плана: (м/ c ) Определим значение и длину отрезка на плане нормального ускорения (м/с 2 ), в масштабе плана (мм). Выполним построения для нахождения ускорения точки F (рис.13, 15, 18): 1) Для этого из точки e плана ускорений откладываем параллельно звену EF отрезок (нормальное направление ускорения) по направлению в сторону движения от точки F к точке E . Перпендикулярно EF проводим через конец этого отрезка линию - тангенсальное направление ускорения. 2) Через полюс p плана ускорений проводим линию параллельную оси x - x . 3) Пересечением 2-х направлений получится точка F – вектор 4) Находим величину ускорения точки F из плана ускорений: (м/ c ) Ускорения центров масс звеньев лежат на серединах соответствующих отрезков: S 1 на S 2 - S 3 - S 4 - S 5 = РАСЧЕТ 2-го ЛИСТА КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. Для того, чтобы привести в движение рычажный исполнительный механизм применяют электродвигатели. По найденному уравновешивающему моменту исполнительного механизма), определяют вращающий момент на входном валу привода: (Нм) где – уравновешивающая сила, – длина кривошипа AB , – коэффициент запаса, определяемый в зависимости от неучтённых нагрузок, степени влияния сил и моментов трения, ошибки в положении силового расчета, условий эксплуатации и др. Находим мощность на валу кривошипа: (Вт) где

Рисунок 1 - Кинематическая схема

Определяют мощность на валу электродвигателя: (Вт) где где – КПД открытой зубчатой цилиндрической передачи; – КПД подшипников качения. По найденной мощности определяют тип трехфазного асинхронного электродвигателя, наиболее подходящего для конкретных условий работы (Таблица 1). Трехфазные асинхронные электродвигатели, наиболее распространенные в различных отраслях народного хозяйства; их преимущества по сравнению с двигателями других типов: простота конструкции, меньшая стоимость, более высокая эксплуатационная надежность. При выполнении курсовых проектов следует выбирать для приводов именно эти двигатели.

Рисунок 2 - Внешний вид электродвигателя

Таблица 1 - Трехфазные асинхронные электродвигатели общего назначения

Мощность, КВт	Частота вращения, 1500 об/мин
Типоразмер Двигателя
0,55	4А71А4У3
0,75	4А71В4У3
1,1	4А80А4У3
1,5	4А80В4У3
2,2	4А90 L 4У3
3,0	4А100 S 4У3
4,0	4А100 L 4У3
5,5	4А112 M 4У3
7,5	4А132 S 4У3
11,0	4А132М4У3
15,0	4А160 S 4У3
18,5	4А160М4У3
22	4А180 S 4У3
30	4А180М4У3
37	4А200М4У3
45	4А200 L 4У3
55	4А225М4У3
75	4А250 S 4У3
95	4А250М4У3
110	4А280 S 4У3
132	4А280 M 4У3
160	4А315 S 4У3
200	4А 315S 4У3

По требуемой мощности выберем ближайший двигатель.

Выбираем из табл.1 электродвигатель: _____ кВт; Найдем частоту вращения вала кривошипа: (об / мин) Определим общее передаточное отношение всего привода: где – число об/мин электродвигателя; – число об/мин кривошипа.

Разбиваем общее передаточное число по ступеням по правилу: Пусть u 2 = (выбираем из интервала стандартного ряда 3.15, 3.55, 4, 4.5, 5, 5.6, 6.3, 7.1, 8), тогда Рассчитаем частоты вращения всех валов привода: 1500 (об/мин) (об/мин) (об/мин) Рассчитаем крутящие (вращающие) моменты привода: (Нм) (Нм) (Нм) ВЫБОР МАТЕРИАЛА КОЛЕС РЕДУКТОРА Для материала Сталь 45 выбираем термообработку – улучшение.

Выбираем твердость: шестерни НВ 1 269…302 колеса НВ 2 235…262 Определяем средние твердости зубьев: Шестерни Колеса Вычисляем контактные напряжения: (МПа) (МПа) Выбираем минимальное из значений и (МПа) – допускаемое контактное напряжение. РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЗУБЧАТОЙ ПАРЫ (КОЛЕСО + ШЕСТЕРНЯ) Зубчатые передачи предназначены для передачи движения с соответствующим изменением угловой скорости (момента) по величине и направлению.

Усилие от одного элемента сцепляющейся пары к другому передается посредством зубьев, последовательно вступающих в зацепление.

Меньшее из зубчатых колес сцепляющейся пары называется шестерней, а большее – колесом.

Термин зубчатое колесо относится как к шестерне, так и к колесу.

Буквенные обозначения, общие для обоих зубчатых колес сцепляющейся пары, отмечаются индексом 1 для шестерни и индексом 2 для колеса.

оценка аренды в Москве
оценка грузового автомобиля цена в Калуге
оценка нематериальных активов в Туле