|
|
Выбор схемы компоновки и определение передаточного числа12 МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт сервиса, туризма и дизайна (филиал) в г. Пятигорске
УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по учебной работе _____________ Мартыненко М.В. «___»__________________201_ г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ» ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ СЕРВИС профиль подготовки: Сервис транспортных средств квалификация (степень) выпускника: бакалавр Учебный план 2015 года
Квалификация выпускника: бакалавр
Пятигорск 2015 Содержание
Введение Проект – это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенный для его изготовления и содержащий расчёты, чертежи, описание с принципиальными обоснованиями и пр. Курсовой проект по дисциплине «Прикладная механика и основы конструирования транспортных средств» – это первая расчётно-конструкторская работа студентов, завершающая их общетехническую подготовку. Выполнения данного курсового проекта является непростым для студентов, не имеющих навыков выполнения таких работ. Работа над проектом будет успешной лишь тогда, когда студент проникнется ответственностью за принятые им решения. Временный недостаток знаний студент может устранить, изучая опыт проектирования, сведенный в справочники, атласы конструкций, учебники и пособия, широко представленные в библиотеке СКФУ. Необходимо обосновать каждый элемент конструкции и проставленный на чертеже размер, считая защищаемые решения собственной разработкой, имеющей, как и любые другие, вполне осознаваемые автором недостатки, но и существенные, более весомые, достоинства, позволяющие эффективнее и экономичнее решить поставленную задачу. Студенту предстоит постичь азы конструирования, сделать первый шаг в становлении инженерного мышления. В процессе курсового проектирования деталей машин студенты получают навыки общих основ инженерных расчетов и конструирования, работы со справочными материалами. Пособие призвано помочь студентам в усвоении знаний, необходимых для их будущей профессиональной деятельности, и предназначено для студентов инженерного факультета направления полготовки 43.03.01 «Сервис» и при выполнении конструкторских расчетов в выпускных квалификационных работах.
Цель, задачи и реализуемые компетенции Основные цели курсового проектирования: – закрепление и углубление знаний и умений выполнения расчётов деталей машин, разработки и оформления схем и чертежей; – обучение студентов пользованию технической литературой, справочниками и нормативно-техническими документами, в частности стандартами; – подготовка студентов к решению более сложных инженерных задач в курсовых проектах по специальным дисциплинам, а также к выполнению дипломного проекта и практической работы по окончании вуза. В процессе работы над проектом перед студентом ставятся следующие задачи: научиться выбирать материал деталей машин и его термическую обработку, рассчитывать их размеры в соответствии с основными критериями работоспособности и определять рациональные конструктивные формы, устанавливать точность изготовления и класс шероховатости, назначать допуски и посадки сопряженных поверхностей. В результате выполнения курсового проекта реализуются следующие компетенции:
2. Формулировка задания Каждый студент получает у преподавателя свой вариант технического задания на курсовое проектирование. Задание состоит из восьми показателей технических требований к изделию, которые должны быть учтены при проектировании редуктора.
Варианты заданий на курсовое проектирование Варианты заданий для проектирования одноступенчатого редуктора приведены в таблице 2.1. Все цилиндрические редукторы – реверсивные.
Таблица 2.1 Варианты заданий на курсовой проект по дисциплине «Прикладная механика и основы конструирования транспортных средств» на тему «Проектирование одноступенчатого зубчатого редуктора»
Продолжение таблицы 2.1.
Структура работы Курсовой проект, предъявляемый студентом к защите, должен состоять из следующих компонентов: а) Пояснительная записка отпечатанная (и переплетенная) на бумаге формата А4; Пояснительная записка должна содержать следующие основные разделы. ВВЕДЕНИЕ 1 Задание на курсовое проектирование 2 Выбор схемы компоновки редуктора и определение его передаточного числа 3 Выбор приводного электродвигателя редуктора и уточнение передаточного числа редуктора 4 Расчет зубчатой передачи 5 Расчет выходных концов валов 6 Выбор подшипников 7 Проверочный расчет валов 8 Проверочный расчет валов и подшипников. 9 Компоновка редуктора 10 Проверочный расчет крепежных деталей 11 Выбор допусков размеров, формы и расположения поверхностей 12 Смазка редуктора 13 Содержание графических материалов СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ: Спецификации редуктора в сборе и всех его составляющих сборочных единиц отпечатанные на бумаге формата А4.
б) чертежная документация (на бумаге) на двух листах формата А4 в том числе следующее: лист 1 – редуктор, сборочный чертеж, формат А1; лист 2 – Деталировка четырех деталей, формат А3. Чертежная документация (сборочные и рабочие чертежи), а также текстовые документы (спецификации сборочных единиц и расчетно-пояснительная записка) должны быть оформлены в соответствии с требованиями ЕСКД на бумаге любого качества.
4. Общие требования к написанию и оформления работы
Расчётно-пояснительную записку, содержащую пояснения и расчёты, выполняют в виде единого документа, сшивают или переплетают в общую папку. Ей присваивают наименование «Пояснительная записка» и шифр ПЗ. В пояснительной записке документы располагают в последовательности: титульный лист, содержание, основной текст, список использованных источников. Титульный лист является первым листом пояснительной записки. Его обычно совмещают с обложкой пояснительной записки. Текстовый документ (пояснительная записка) имеет на титульном листе название задания, например «Расчет одноступенчатого редуктора», шифр группы, фамилия студента, должность и ФИО руководителя курсового проекта В основной надписи на листе содержания делают запись КП-СКФУ-43.03.02.-П-СРВ-б-о-121-785-16 ПЗ. На сборочном чертеже редуктора в основной надписи делают запись по типу: КП-СКФУ-43.03.02.-П-СРВ-б-о-121-785-16 СБ. На чертежах деталей в основной надписи делают запись КП-СКФУ-43.03.02.-П-СРВ-б-о-121-785-16 01, где последние цифры обозначают номер детали на сборочном чертеже. Содержание работы дают в точном соответствии с названиями разделов, а при необходимости и пунктов в пояснительной записке, с указанием номеров страниц, соответствующих началу разделов и пунктов. Задания с червячными передачами содержат дополнительный раздел «Тепловой расчёт червячного редуктора». ПРИМЕР оформления титульного листа пояснительной записки представлен на рисунке 1. В нижней части листа располагают основную надпись для первого нумерованного листа текстовых документов по форме в соответствие с требованиями ЕСКД (Рис. 2). Такую же основную надпись используют для первого листа спецификации. Для последующих листов пояснительной записки, спецификации и чертежей используют основную надпись по форме 3 (рис. 4.3). Рисунок 2 - Форма основной надписи для первого нумерованного листа текстового документа (пояснительной записки, спецификации), (форма 2)
Рис. 4.3. Форма основной надписи для последующих листов текстовых и графических документов (форма 3)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГАОУ ВПО «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ СЕРВИСА, ТУРИЗМА И ДИЗАЙНА Филиал СКФУ в г. Пятигорске
КАФЕДРА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ПРОЦЕССОВ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Прикладная механика и основы конструирования транспортных средств»
на тему: «РАСЧЕТ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО РЕДУКТОРА»
Выполнил: ФИО студент 4 курса группы П-СРВ-б-о-121 направления 43.03.01 очной формы обучения ______________________
Руководитель работы: ФИО Доцент кафедры Транспортных средств и процессов
Работа допущена к защите _____________________ Дата __________________
Работа выполнена и защищена с оценкой Дата защиты ___________
Члены комиссии: Доцент кафедры ТСП __ ФИО Заведующий кафедрой ТСП ____________ ФИО
Пятигорск, 2015 г.
Пример оформления листа «Содержание» пояснительной записки приведен ниже.
СОДЕРЖАНИЕ Техническое задание ........................................................................................... 3 1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет .................................... 5 2. Выбор материалов конической зубчатой передачи ..................................... 7 3. Расчет конической зубчатой передачи .......................................................... 9 4. Ориентировочный расчет валов .................................................................... 21 5. Эскизная компоновка редуктора ................................................................... 24 6. Приближённый расчет валов ......................................................................... 26 7. Подбор подшипников качения ....................................................................... 30 8. Конструирование элементов корпуса редуктора и колёс ........................... 32 9. Подбор и проверка шпонок ............................................................................ 36 10. Выбор посадок ............................................................................................... 37 11. Уточнённый расчет валов ............................................................................. 39 12. Расчет шпонок ............................................................................................... 41 13. Выбор смазки. ................................................................................................ 42 Список использованных источников литературы............................................ 44
Пояснительную записку выполняют на одной стороне листов формата А4 (размер 210 × 297); рамка: 20 мм – слева, по 5 мм – с остальных сторон. Текст, рисунки и таблицы должны быть выполнены на ЭВМ и напечатаны на принтере. Текст набирать в текстовом редакторе Microsoft Word. Основной текст набирается через один интервал шрифтом Times New Roman (Cir) 14 кегля, с отступом первой строки 1,25 см, с автоматической расстановкой переносов и выравниванием по ширине. Пояснительная записка представляется на бумажном носителе. Допускается заполнение текста чернилами чёрного цвета (одинаковым во всей работе) с высотой букв и цифр не менее 2,5 мм при числе строк на странице 25…35. Также допускается вычерчивание иллюстраций и таблиц чёрными карандашом или пастой. Все листы пояснительной записки должны быть пронумерованы. Номер листа ставят в основной надписи для текстовых документов. Первым нумерованным является лист «Содержание». Расстояние от рамки до границы текста в начале и конце строк 3…5 мм. Расстояние от верхней и нижней строк до соответствующей линии рамки – 10 мм. Содержание пояснительной записки делят на разделы, пункты, при необходимости – подпункты. Названия их должны быть краткими, записываться в виде заголовка с порядковым номером. Названия разделов выделяют и отделяют от текста расстоянием 10…15 мм. Сокращения слов в тексте, наименованиях иллюстраций и таблиц не допускаются. Исключение составляют общепринятые в русском языке (КПД, т.е., и т.д., и др.). Все поясняющие расчёты иллюстрации (расчётные схемы, графики, фото, распечатки и др.) выполняют карандашом, пастой либо на компьютере на белой или масштабно-координатной (миллиметровой) бумаге и располагают возможно ближе к соответствующим частям текста. Масштаб допускается произвольный, но обеспечивающий возможность нанесения и чтения необходимой информации. Ксерокопии иллюстраций не допускаются. Все иллюстрации именуются рисунками. Они должны быть пронумерованы в пределах всей пояснительной записки по типу «Рисунок 3 – Кинематическая схема ремённой передачи». Запись располагают ниже рисунка и пояснительных данных (подрисуночного текста). Ссылки в основном тексте дают по типу «Кинематическая схема приведена на рис. 3». Текст излагают в прошедшем времени и обезличенной форме: «принят (принято)…, выбран…, получен…», т. е. стиль изложения должен соответствовать стилю отчёта о проделанной работе. Небольшие ошибки в работе допускается исправлять аккуратной подчисткой или забеливанием. Небольшие исправления (до пяти строк на листе) допускается делать на обратной стороне предыдущего листа. Листы, требующие значительных исправлений, вкладывают в конец пояснительной записки. На их место помещают правильно выполненные листы. Термины, определения и обозначения физических величин должны быть едиными во всей работе, стандартными либо общепринятыми в научно-технической литературе. Обязательно использование Международной системы единиц физических величин (СИ). Параметры основных критериев работоспособности и расчёта (прочность, износостойкость и др.) имеют единицу измерения МПа (мегапаскаль). В этой же единице в справочниках приведены механические характеристики машиностроительных материалов. Так как 1 МПа = 1 Н/мм 2 , то в расчётных зависимостях силы должны выражаться в ньютонах, а длины – в миллиметрах. Следовательно, исходные параметры и результаты расчётов будут иметь единицы измерения: Н, мм, Н∙мм и МПа. Для этих единиц рассчитаны коэффициенты межосевого расстояния в расчётных формулах зубчатых передач, поэтому вращающий момент, рассчитанный в Н ∙ м, необходимо переводить в Н В соответствии с ГОСТ 2.106 любой расчёт должен содержать: 1. Цель расчёта (если она не указана в заголовке). 2. Условия расчёта и исходные данные. В соответствии с этим требованием в каждом разделе должен быть пункт «Исходные данные». 3. Расчётную схему. Например, в расчётах передач необходимо приводить кинематическую схему по ГОСТ 2.703 с элементами по ГОСТ 2.770 в двух проекциях; другие разделы должны содержать эскизы и схемы. 4. Расчёт. Последовательность либо алгоритм расчёта должны приводиться с обозначениями разделов, пунктов, а при необходимости – подпунктов. 5. Выводы. В частности, для зубчатых передач необходимы выводы типа: «Контактная прочность достаточна»; «Изгибна прочность достаточна». Расчётные зависимости записывают и вычисления ведут в последовательности в соответствии с примером. Пример 1. Расчётное напряжение в зубьях шестерни, МПа:
где Ft – окружная сила, Н; m = модуль; b1 – ширина венца шестерни, мм; коэффициенты: YF – формы зуба; [1] Yβ – учитывающий наклон зубьев; KFα – учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями; KFβ – концентрации нагрузки; KFυ – динамической нагрузки; KFд – долговечности;
В приведенном примере: – в квадратных скобках указан номер источника по списку литературы; его отсутствие в пояснениях свидетельствует о том, что величина была определена в предыдущих расчётах; – формула пронумерована; номер ставят в круглых скобках на уровне формулы и в конце строки вблизи правой рамки; номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера; допускается сквозная нумерация в пределах ПЗ; – пояснения к обозначениям приведены под формулой в той последовательности, в какой они приведены в формуле; повторяющийся термин «коэффициент» записан только один раз; – расчёт искомого параметра выполнен на новой строке с записью чисел в соответствии с формулой без промежуточных вычислений; сокращения зачёркиванием не допускаются; окончательный результат приведен с указанием единицы вычисленной величины. Результаты вычислений округляют до трёх значащих цифр, если не требуется более высокая точность (88,2 МПа; 164 Н·м; 2,15·10 5 МПа). Линейные размеры элементов, полученные расчётом или принятые из конструктивных и иных соображений, округляют по специальному стандарту или по ГОСТ 6636. Следует отдавать предпочтение ряду Ra40. При наличии большого по объёму цифрового материала его следует оформлять в виде таблицы. В список использованных источников включают учебники, учебные пособия, методические указания, справочники, нормативно-технические документы, например стандарты, и др. Источники в списке располагают в порядке цитирования или в алфавитном порядке. Примеры оформления списка приведены в конце настоящего издания. 5. Последовательность выполнения задания.
Выбор схемы компоновки и определение передаточного числа
Первое с чего начинают, приступая к проектированию, – определяют вариант компоновочной схемы редуктора. Будет ли редуктор вертикальным или горизонтальным; способ изготовления корпуса (литой или сварной) и положение плоскости его разъема; вид подшипниковых узлов и тип подшипников на каждом из валов; тип уплотнений и способ фиксации валов от продольных перемещений; тип смазки зубчатой пары, вид масло указателя, сапуна и смотрового окна; способ установки редуктора на основании; тип выходных концов валов (цилиндрические или конические). Все это нужно хотя бы ориентировочно выбрать на начальном этапе проектирования. Для этого, желательно, например, в приложении А выбрать одну из компоновочных схем, наиболее полно соответствующую проектируемому редуктору. Можно также воспользоваться 2D библиотекой КОМПАСа «Библиотека редукторов» выбрав в меню библиотеки одноступенчатые редукторы, а затем опцию «Сборка». Здесь и далее для удобства его восприятия шрифтом выделен текст из меню, команд, операций и библиотек КОМПАСа, а рядом с их названиями стоят условные иконки (если они имеются). На любом этапе работы, отдельные элементы компоновки могут быть пересмотрены, поскольку студент должен выполнить их наиболее рациональным образом. Исходя из данных варианта задания, предварительно определяют передаточное число редуктора как отношение частот вращения входного (быстроходного) и выходного (тихоходного) валов
где n1c , n2 – частота вращения входного (синхронная) и выходного валов соответственно, мин-1. Величину передаточного числа следует также учитывать при выборе схемы компоновки редуктора, поскольку в зависимости от него внешний вид редукторов одного типа может быть разным.
5.2 Выбор приводного электродвигателя
Электродвигатель, который будет приводить в движение входной вал редуктора, выбирают из числа трехфазных асинхронных, которые наиболее часто используются для привода редукторов любого назначения. Можно также воспользоваться 2D библиотекой КОМПАСа – «Библиотека электродвигателей» и выбрать в ее меню двигатели «Переменного тока трехфазные», а затем опцию «Асинхронные общего применения» (это нужно делать в открытом файле КОМПАСа типа «Чертеж» или «Фрагмент»). Параметры двигателей наиболее распространенной серии 4А приведены в таблице 5.1. Мощность двигателя в киловаттах определяют по формуле:
где Т2 – крутящий момент на выходном валу, H∙мм (см.п 2.1, Варианты заданий на курсовое проектирование); …….ηΣ – общий КПД привода
где ηм – КПД соединительной муфты ( предварительно можно принять равным 0,98); ηр – КПД одноступенчатого зубчатого редуктора . Средние значения η передач различных типов с учетом потерь в опорах валов на подшипниках качения приведены в таблице 5.2. При выборе двигателя нужно помнить , что завышение его мощности приводит к росту реактивного сопротивления в электросети и снижает cos φ. Вместе с тем, допустима перегрузка электродвигателя от 5 % до 8 % при постоянной ее величине и от 10 % до 12 % от номинальной при переменных нагрузках. По мощности двигателя и синхронной частоте вращения его вала из справочной литературы выбирают подходящую модель.
Таблица 5.1 – Двигатели закрытые обдуваемые единой серии 4А
Затем в пояснительную записку выписывают следующие характеристики принятого электродвигателя: - обозначение; - номинальную мощность, кВт; - синхронную частоту вращения вала, мин -1 ; - отношение пускового момента к номинальному - габаритные размеры, мм; - тип, диаметр и длину выходного конца вала (если они указаны), мм; - точная (асинхронная) частота вращения n1 , которую находят, например, в колонке «Точная частота вращения» библиотеки электродвигателей КОМПАСа или в таблице 5.2.
Таблица 5.2 – Средние значения ηр передач различных типов с учетом потерь в опорах валов на подшипниках качения
Зная точную частоту вращения вала двигателя n1 при номинальной нагрузке, уточняют передаточное число редуктора
В пояснительной записке приводят тип АИР56А4, мощность 12 кВт, синхронная частота 1500 мин -1 , масса 3,5 кг, габаритные размеры.
5.3 Расчет цилиндрической зубчатой передачи
Расчет цилиндрической зубчатой передачи производят по несколько упрощенной традиционной методике используя следующие обозначения: Т – крутящий момент на валу, Н∙мм; M – изгибающий момент на валу, Н∙мм; Ft – окружная сила в зацеплении, Н; Fr – радиальная сила в зацеплении, Н; Fa – осевая сила в зацеплении, Н; n – частота вращения вала (зубчатого колеса), мин-1 ; v – окружная скорость зубчатого венца, м/с; u – передаточное число передачи; а – межосевое расстояние (делительное) передачи, мм; d – диаметр зубчатых колес, мм; m – модуль зубчатых колес, мм; z – число зубьев шестерни (колеса); α – угол зацепления, град.; β – угол наклона линии зуба шестерни (колеса), град.; σ – нормальное напряжение в материалах, МПа; σ0Hlim – предел длительной контактной выносливости, МПа; σ0Flim – предел длительной изгибной выносливости, МПа; ψa – коэффициент ширины зубчатого колеса; x – смещение исходного контура зубчатого зацепления. Указанная размерность величин должна соблюдаться при вычислениях. При вышеприведенных обозначениях нижние индексы обозначают следующее: i – индекс зубчатого колеса в передаче (1 – относящийся к шестерне, 2 – относящийся к колесу); H – относящийся к контактной прочности; F – относящийся к изгибной выносливости; t – окружной или торцовый; r – радиальный; a – осевой.
5.4 Выбор материалов для изготовления зубчатых колес
Для изготовления зубчатых колес используют стали, чугуны, неметаллические материалы (для легконагруженных и малошумящих передач) и реже сплавы цветных металлов. Колеса силовых передач делают, главным образом, из стали, реже из чугунного литья. Колеса больших диаметров (800 мм и более) изготавливают литыми, а меньших диаметров – из кованых или штампованных заготовок. Для колес с твердостью активных поверхностей зубьев меньше 350 единиц по Бринелю (НВ≤350) применяют стали марок 40, 45, 50, 50Г, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХН, 35ХМА, З0ХНЗА, 34ХМ и другие. Требуемую твердость активных поверхностей зубьев обеспечивают термообработкой нормализацией или улучшением. Эти стали позволяют изготовить колеса по упрощенной схеме с чистовой обработкой заготовки и зубьев после термообработки. Для получения повышенной нагрузочной способности, снижения габаритов и массы передачи целесообразно создавать высокую твердость активных поверхностей зубьев, чего достигают объемной поверхностной закалкой и химико-термической обработкой (цементация, азотирование, цианирование). Нарезание зубьев при этих видах обработки производят до термообработки, а возможные финишные операции – после нее. В таблице 5.3 приведены наиболее распространенные марки сталей, рекомендуемая термообработка и ориентировочная область применения. Основные механические характеристики наиболее распространенных сталей для изготовления зубчатых колес приведены в таблице 5.4.
Таблица 5.3 – Наиболее применяемые для зубчатых колес стали 
12 Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
мм.
, (2.24)
,
,
;
.