Порядок выполнения курсовой работы
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)
А. У. Ибрагимов,
В.А. Глазырин
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению курсовой работы
По дисциплине «Основы машиноведения» для студентов направлений
Управление качеством», 100800.62 «Товароведение»
Ижевск 2012
Авторы:
Ибрагимов Анвар Усманович, кандидат технических наук, доцент.
Глазырин Владимир Александрович, кандидат технических наук, доцент.
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы машиноведения» для студентов направлений 221400.62 «Управление качеством», 100800.62 «Товароведение».
Утверждено на заседании кафедры «Управление качеством»
Протокол №3 от 21.11.2012 г.
Заведующий кафедрой А.У. Ибрагимов
Ученый секретарь кафедры Г.И. Гильмуллина
Решением кафедры методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы машиноведения» рекомендованы для студентов направления 221400.62 «Управление качеством», 100800.62 «Товароведение». В методических указаниях приведены цели курсовой работы, порядок выполнения, требования и этапы курсовой работы.
|
|
|
© ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», 2012
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………..………....…4
Цель курсовой работы и ее объем………………….……………………. ..…4
Задание на курсовую работу ………………...…………………………….…4
Порядок выполнения курсовой работы…………………….………………..5
Требования к выполнению курсовой работы……………………………..…13
Рекомендуемая литература……………………………………………………13
Примерный перечень контрольных вопросов
для подготовки к зачету……………...………….………………………...…..13
Приложение…………………………………………………………….……....16
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания предназначены для студентов направлений 221400.62 «Управление качеством», 100800.62 «Товароведение», выполняющих курсовую работу по курсу «Машиноведение».
При выполнении курсовой работы студент должен изучить конструкцию предлагаемого редуктора (механизма), провести его проверочный расчет, спроектировать устройство с использованием заданного механизма (редуктора). Этой курсовой работой завершается общеинженерная подготовка специалистов.
|
|
|
В методических указаниях приведены порядок выполнения работ с указанием рекомендуемой литературы, справочные материалы, предложен примерный перечень вопросов для подготовки к защите курсовой работы.
Справочный материал необходимый для выполнения курсовой работы приведен в приложении. Источник информации указан в квадратных скобках.
Цель курсовой работы и её объём
Курсовая работа по курсу «Машиноведение» является первой самостоятельной расчетно-конструкторской работой. Цель курсовой работы – развитие навыков технического анализа конструкций и проектирования (конструирования) механизмов, проведение инженерных расчетов, закрепление и углубление знаний по изучаемому предмету.
Курсовая работа состоит из двух листов чертежей и расчетно-пояснительной записки объемом 15...20 страниц.
На первом листе формата А1 вычерчивается заданная конструкция редуктора, на втором листе формата А3 выполняется рабочий чертеж выходного вала редуктора и зубчатого или червячного колеса.
В качестве задания выдаются чертежи конструкции одноступенчатых или двухступенчатых редукторов, выполненных студентами машиностроительных специальностей при курсовом проектировании по курсу «Основы конструирования машин».
|
|
|
Задание на курсовую работу
Задание «Проектирование двухступенчатого механического привода» выполняется на базе одноступенчатых и двухступенчатых редукторов, чертежи которых выдаются. Предполагается длительный срок эксплуатации и не реверсивный режим работы привода.
Варианты задания отличаются особенностями исполнения редуктора (твердость зубьев, передаточные числа, модуль зацепления и др.), частотой вращения выходного вала, коэффициентом внешней нагрузки, типом применяемой муфты и др.
Исходные данные на проектирование оформляются в виде таблицы 1:
Таблица 1. Исходные параметры для проектирования
| Тихоходная передача | Быстроходная передача | n3 об/мин | |||||||||||
| зубчатая | червячная | зубчатая | ременная | ||||||||||
| m | Z1 | Z2 | H1 | H2 | m | Z1 | Z2 | q | Z1 | Z2 | D1 | D2 | |
В таблице приняты следующие обозначения:
для зубчатой передачи:
|
|
|
m – модуль нормальный, мм
Z1 – число зубьев шестерни
Z2 – число зубьев колеса
Н1 – твердостьшестерни, НВ или HRC
H2 – твердость колеса, НВ или HRC
для червячной передачи:
m – модуль, мм
Z1 – число заходов червяка
Z2 – число зубьев червячного колеса
q – коэффициент диаметра червяка
для ременной передачи:
D1 – диаметр ведущего шкива, мм
D2 – диаметр ведомого шкива, мм
При наличии в задании цепной передачи в таблице 1 в разделе, быстроходная передача вместо параметров ременной передачи указываются параметры цепной передачи:
Z1 – число зубьев ведущей звездочки
Z2 – число зубьев ведомой звездочки
п3 – частота вращения тихоходного вала редуктора, об/мин.
Порядок выполнения курсовой работы
3.1. Изучить конструкцию заданного редуктора, принцип работы, назначение каждой детали.
3.2. Выполнить сборочный чертеж редуктора на листе формата А1. При вычерчивании проанализировать конструкцию редуктора и предложить оптимальный вариант конструкции.
3.3. Рассчитать передаточное число тихоходной ступени.
3.3.1. Передаточное число зубчатой передачи:
U2=Z2/Z1,
Z1 и Z2 – число зубьев шестерни и колеса.
3.3.2. Передаточное число червячной передачи:
U2=Z2/Z1,
где Z1 – число заходов червяка; Z2 – число зубьев червячного колеса.
3.4. Частота вращения промежуточного вала:
n2=n3 ×U2
3.5. Геометрические параметры тихоходной передачи
3.5.1. Зубчатая передача
3.5.1.1. Угол наклона зуба:
β 
где а W – межосевое расстояние, которое берется из чертежа и при необходимости округляется до стандартного значения, [таблица 1П];
m – модуль нормальный, мм.
3.5.1.2. Делительные диаметры, d1 и d2 шестерни и колеса, соответственно:
.
3.5.1.3. Диаметры выступов шестерни и колеса:
.
Диаметры впадин шестерни и колеса:
3.5.1.4.Окружная скорость передачи:
.
п2 – частота вращения вала, на который насаживается шестерня, об/мин.
Примечание: диаметры окружностей указывать до третьей цифры после запятой.
3.5.1.5. Степень точности передачи
Степень точности по ГОСТ 1643 – 81 выбирается в зависимости от окружной скорости [2.табл.8.2], таб.2 П.
3.5.1.6. Коэффициент ширины колеса
,
где b2 – ширина колеса, берется из чертежа.
Коэффициент ширины колеса округляется до ближайшего из ряда стандарта чисел: 0,1;0,16;0,2;0,25;0,315;0,4;0,5;0,63;0,8.
3.5.2.Червячная передача
3.5.2.1. Коэффициент смещения инструмента при нарезании червячного колеса
где q – коэффициент делительного диаметра червяка(стандартное значение);
a w – стандартное межосевое расстояние, мм
Коэффициент смещения должен лежать в интервале
–1 ≤ X ≤ +1
3.5.2.2. Диаметры червяка:
делительный d1=mq;
начальный dw1=d1+2mx;
выступов da1=d1+2m;
впадин df1 = d1 – 2,4mx.
3.5.2.3. Диаметры колеса:
делительный d2 = mZ2;
начальный dw2 = d2;
выступов da2 = d2+2m+2mx;
впадин df2 = d2 – 2,4m+2mx.
3.5.2.4. Угол подъема винтовой линии червяка на начальном диаметре:
.
3.5.2.5. Скорость скольжения в зацеплении
.
3.5.2.6. Степень точности передачи выбирается в зависимости от скорости скольжения [2,таб.9.2.],таб.3 П.
3.5.2.7. Коэффициент полезного действия передачи
где j - угол трения, зависит от Vск [1,таб.11.2],таб.4 П.
3.6. Подбор материал для изготовления зубчатых колес или червячной пары тихоходной передачи и определение допускаемых контактных напряжений и допускаемых напряжений изгиба.
3.6.1. Зубчатые колеса
3.6.1.1. Материалы зубчатых колес и их термообработка
Материал зубчатых колес и термообработка выбирается исходя из твердости зубчатых колес, указанных в исходных параметрах (таблица 1).
3.6.1.2. Допускаемые контактные напряжения при длительном сроке эксплуатации для шестерни[s]н1 и колеса [s]н2
, 
,
где sн lim1,sн lim2 – пределы контактной выносливости материала шестерни и колеса рассчитываются по формулам, приведенным в таблице 5П
SH – коэффициент безопасности [2,табл 8,9] (таб. 5 П).
3.6.1.3. Расчетные допускаемые контактные напряжения [1]
Для косозубых и шевронных передач:
Для прямозубых - [s]Н определяется минимальным значением, определяемым в п.3.6.1.2.
3.6.1.4. Допускаемые напряжения при расчете зубьев на изгиб с достаточной степенью точности для длительного срока эксплуатации при нереверсивной нагрузке для шестерни [s]F1 и колеса [s]F2 [1]
,
где [s]Flim1 и [s]F lim2 – пределы выносливости по напряжениям изгиба материала шестерни и колеса определяется по таблице 5П.
SF – коэффициент безопасности [2, таб.8.9], табл. 5 П.
3.6.2. Червячная передача
3.6.2.1. Материалы [1]
Материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Червяки выполняются из сталей термически обработанных до твердости 45…65HRC. Широко применяются стали 40X; 40XH; 35XГСА; 18ХГТ; 12ХН3А и др.
Венцы червячных колес при скоростях скольжения Vск ³ 4м/с выполняют из оловянисто – фосфористых бронз Бр010Н1Ф1, Бр О10Ф1. При скорости скольжения менее Vск < 4м/с применяют алюминиево – железистые бронзы Бр А9ЖЗЛ, Бр А10Ж4Н4Л и латуни. Механические характеристики бронз sв – предел прочности и sт – предел текучести по [1,2] представлены в приложении, таб.6 П.
3.6.2.2. Допускаемые контактные напряжения [2]
Для оловянистых бронз [s]н = (0,85…0,9) Сv sв – при шлифованном и полированном червяке с твердостью HRC ³45; [s]н=Сv×0,75 sв – при закалке ТВЧ.
Сv – коэффициент, учитывающий скорость скольжения, таб.7 П.
Для безоловянистых бронз [s]н = (300…275)- 25·Vск
300 – для цементированных червяков
275 – для червяков, подвергаемых ТВЧ
где sв - предел прочности бронзы (таблица 6П)
sт – предел текучести.
3.6.2.3. Допускаемые напряжения изгиба
Для всех марок бронз [s]F=0,25sт + 0,08sв.
3.7. Определить нагрузочную способность редуктора
Нагрузочная способность определяется величиной крутящего момента на выходном валу Т3, Нм.
3.7.1. Тихоходная пара – зубчатая передача
где aw – межосевое расстояние тихоходной передачи мм;
Kа = 450 – для прямозубой передачи;
Kа = 410 – для косозубых передачи;
yа=b/aw – коэффициент ширины колеса,
где b – ширина колеса тихоходной пары, взять из чертежа;
КH= Кнb × Кн n - коэффициент нагрузки при расчете на контактную прочность,
где Кнb - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии. Определяется по графикам (2,рис.8.15) в зависимости от схемы редуктора, коэффициентам 
и твердости рабочих поверхностей, [таб.8 П];
К HV – коэффициент динамической нагрузки учитывает внутреннюю динамику [1, таб.10.5] и зависит от окружной скорости, степени точности, расположения зубьев (прямые или косые) и твердости рабочих поверхностей, [таб. 9 П].
3.7.2. Тихоходная пара – червячная передача
KH= KHb KHV – коэффициент нагрузки,
KHb=1,05…1,2;
KHV=1 при Vск £ 3 м/с;
KHV=1…1,3 при Vск > 3 м/с.
3.8. Проверочный расчет зубьев тихоходной передачи на усталостную прочность по напряжениям изгиба
3.8.1. Зубчатая передача
Для зубчатой передачи определяются действующие напряжения изгиба у ножки зуба шестерни sF1 и колеса sF2 и сравниваются с допускаемыми.
,
где 
- окружная сила в зацеплении, Н;
- коэффициент формы зуба для шестерни YF1 и колеса YF2.
- эквивалентное число зубьев шестерни ZV1 и колеса ZV2;
- коэффициент нагрузки при расчете на изгиб, определяется аналогично KH.
b – ширина зубчатого колеса, мм
m – модуль, мм
3.8.2. Червячная передача
Для червячной определяются действующие напряжения изгиба у ножки зуба червячного колеса и сравниваются с допускаемыми
где 
- окружная сила на червячном колесе;
YF – коэффициент формы зуба червячного колеса [2, табл. 11.3],
определяется по таблице 10 П; в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса Zv = Z2/cos3g;
KF – коэффициент нагрузки при расчете на изгиб, принимается
равным 1…1,1.
3.9. Определить мощность на выходном валу
, кВт.
где Т3 – крутящий момент на выходном валу, н·м
η3 – частота вращения выходного вала, об/мин.
3.10. Определить мощность на ведущем валу
,
где h1 – КПД быстроходной передачи;
h2 – КПД тихоходной передачи.
Можно принять [3]:
hрем=0,94…0,96;
hзуб=0,96…0,97.
КПД червячной передачи берется из пункта 3.5.2.7.
Потери в опорах валов входят в указанные значения КПД.
3.11. Определение передаточных чисел:
Для зубчатой передачи
,
где z1 и z2 – числа зубьев шестерни и колеса, быстроходной передачи, соответственно
для червячной передачи
для ременной передачи без учета упругого скольжения
,
где D1 и D2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов, соответственно
для цепной передачи
3.12. Расчетная частота вращения быстроходного вала
.
3.13. Выбор электродвигателя
Двигатель выбирается по каталогу [3], таб.11 П, в зависимости от необходимой мощности P1 и частоты вращения n1 по условию
Рдв ³ Р1 ,
где Рдв – мощность двигателя по каталогу.
Частота вращения двигателя выбирается ближайшая относительно расчетной.
Заполнить таблицу
| Марка электродвигателя | Мощность, КВт | Частота вращения n, об/мин | Диаметр вала d, мм | Длина посадочной поверхности l, мм. |
Размеры d и l взять в таб.12 П.
3.14. Определить фактическую частоту вращения выходного вала и оценить величину отклонения от заданной
3.14.1. Фактическая частота вращения вала
.
3.14.2. Отклонение фактической частоты вращения от заданной
.
Допустимое отклонение ±10%.
3.15. Подобрать материал для изготовления тихоходного вала и определить минимальный диаметр
3.15.1. Материал вала
Для большинства валов, применяемых в общем машиностроении применяют конструкционных стали: 35, 40, 40Х, 45, 50, 40 ХН.
3.15.2. Минимальный диаметр тихоходного вала
,
где [t]кр – допускаемое напряжение кручения.
Для расчета тихоходных валов из конструкционных сталей принимают [t]кр=20…25 МПа.
Полученное значение dmin сравнить с диаметром выходного вала и сделать заключение о прочности вала на чертеже.
3.16. Проверить правильность подбора шпонок выходного вала
3.16.1. По чертежу определить диаметры вала, на которых устанавливаются шпонки, и из ГОСТ 23360-78 [3], [таб.13 П] взять размеры призматической шпонки: ширина b, мм и высота h, мм. Сравнить с размерами указанными на чертеже.
3.16.2. Проверочный расчет шпоночных соединений по условию
,
где d – диаметр вала в месте установки шпонки;
lp=( l - b) – рабочая длина шпонки;
l – длина шпонки, в мм
[s]см – допустимое напряжение смятия, Мпа
Т3 – крутящий момент выходного вала, в Н·М
Для неподвижных соединений [s]см=100…150 МПа.
3.17. Дать описание конструкции редуктора, ответив на вопросы, приведенные в пункте 6.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 209; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!