Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 2



 

РАЗДЕЛ 3 ДЕТАЛИ МАШИН

 

Задача 1

Выполнить расчеты в соответствии с заданием контрольной работы для механизма, изображенного на рисунке

Дано:

Число зубьев ведущей звездочки z1 = 20.

Число зубьев ведомой звездочки z2 = 80.

Шаг цепи t = 12,7 мм.

Число зубьев шестерни z3 = 18.

Число зубьев колеса z4 = 90.

Модуль зацепления mn = 3 мм.

Массы звездочек m1 = 0,8 кг, m2 = 4 кг.

Массы зубчатых колес m3 = 1,2 кг, m4 = 5 кг.

Радиус инерции ведомой звездочки i2 = 0,4 м.

Радиус инерции зубчатого колеса i4 = 0,5 м.

Ведущую звездочку и шестерню считаем сплошными однородными цилиндрами.

Частота вращения ведомого (выходного) вала n4 =145 об/мин.

Мощность на ведомом (выходном) валу P4 = 12 кВт.

Расчетное время работы передачи Lh = 30000 часов.

Допускаемое касательное напряжение при кручении вала [τ] = 14 МПа.

 

Решение

1 Механическая передача имеет две ступени. Первая ступень – цепная передача, вторая – зубчатая прямозубая передача.

Общее передаточное отношение механической передачи

u = uц*uз

где uц – передаточное отношение цепной передачи

uз – передаточное отношение зубчатой передачи

Тогда

Делительные диаметры ведущей и ведомой звездочек цепной передачи

Делительные диаметры шестерни и колеса зубчатой передачи определим по формуле

Имеем: для шестерни d3 = 3 * 18 = 54 мм, для колеса d4 = 3 * 90 = 270 мм.

2 При помощи известных передаточных отношений определим частоты вращения валов передачи.

Частота вращения ведущего вала

Частота вращения промежуточного вала

Определяем угловые скорости валов механической передачи:

Выполним обязательную проверку.

Скорость точки В на делительной окружности ведущей звездочки равна скорости точки А на делительной окружности ведомой звездочки: vA = vB.

Тогда выполняется соотношение

Отсюда получаем

Аналогично можно записать

Вывод: полученное значение угловой скорости ведомого вала ω4 соответствует заданному – задача определения угловых скоростей валов решена правильно.

3 Определим линейную скорость и линейное ускорение точки А, находящейся на делительной окружности ведомой звездочки:

В общем случае полное ускорение точки тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, слагается из двух составляющих – касательного и нормального ускорений

Так как угловая скорость вала постоянна, то угловое ускорение равно нулю и = 0. Тогда полное ускорение точки А равно нормальному

4 Определим потребную мощность электродвигателя по формуле

где η – коэффициент полезного действия (КПД) передачи.

Коэффициент полезного действия передачи определяется по формуле

где ηц – КПД цепной передачи, рекомендуется принимать ηц = 0,94 ;

ηз – КПД прямозубой зубчатой передачи, принимаем ηз = 0,98 ;

ηп – КПД одной пары подшипников, ηп = 0,99

η = 0,94 * 0,98* 0,993 = 0,894

По каталогу электродвигателей (Приложение 2) выбираем двигатель асинхронный трехфазный закрытого обдуваемого исполнения серии 4А160S2, имеющий ближайшую большую мощность к расчетному значению и ближайшую частоту вращения. Синхронная частота вращения подобранного электродвигателя 3000 об /мин , мощность 15 кВт, коэффициент скольжения s = 2,1 %. Определим частоту вращения вала выбранного электродвигателя с учетом скольжения

Расхождение с требуемым значением

Замечание– Допускаемое отклонение действительной частоты вращения от потребной – до 4 %.

5 Для расчета крутящих моментов на валах передачи применяем формулу

Крутящий момент на ведущем валу

Мощность на промежуточном валу

Тогда

На ведомом валу

Определим минимально необходимые диаметры валов из расчета на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [τ] = 14 МПа.

Условие прочности вала

где Wρ – полярный момент сопротивления площади поперечного сечения вала;

для сплошного круглого поперечного сечения

Подставляя значения, получаем

Диаметр ведущего вала

Диаметр промежуточного вала

Диаметр ведомого вала

6 Подшипники качения для валов механической передачи выбираем по динамической грузоподъемности, которая определяется по формуле

где Fэкв – эквивалентная нагрузка, приходящаяся на один подшипник;

р – показатель степени, равный 3 для шариковых подшипников и 3,33 для роликовых;

L – требуемая долговечность, млн оборотов.

Требуемая долговечность в млн оборотов определяется по формуле

где L h – требуемая долговечность передачи в часах. В соответствии с заданием передача рассчитывается на 30000 часов работы;

n – частота вращения вала, для которого подбирается подшипник.

Подставляя полученные ранее значения частот, получаем:

для ведущего вала

промежуточного вала

ведомого вала

Для вала, на котором установлена цепная передача, эквивалентную нагрузку можно определить по эмпирической формуле

где Ft – окружная сила, действующая в цепной передаче

P – передаваемая мощность, Вт;

v – скорость цепи, м/c.

Скорость движения цепи

где n – частота вращения звездочки, об / мин ;

z – число зубьев звездочки;

t – шаг цепи, м.

Для цилиндрической зубчатой передачи эквивалентную нагрузку можно рассчитать по формуле

где Fr – радиальная сила, действующая в зубчатом зацеплении прямозубых

цилиндрических колес

Ft – окружная сила, действующая в зубчатом зацеплении

αw – стандартный угол зацепления, αw = 20°.

Для ведущего вала, на котором установлена ведущая звездочка цепной передачи, имеем:

скорость движения цепи

окружная сила

эквивалентная нагрузка

На промежуточном валу установлены ведомая звездочка цепной передачи и шестерня цилиндрической прямозубой передачи. Поэтому эквивалентную нагрузку определяем путем суммирования

Выше получено, что

Определим эквивалентную нагрузку на подшипник от цилиндрической зубчатой передачи.

Окружная сила в зубчатом зацеплении

Радиальная сила

Тогда

Подставляя найденные значения в формулу, получаем

Эквивалентная нагрузка для подшипников ведомого вала, на котором установлено зубчатое колесо цилиндрической зубчатой передачи

Замечание– Для конической зубчатой передачи эквивалентную нагрузку можно определить по эмпирической формуле

где Fr – радиальная сила, действующая в зубчатом зацеплении прямозубых конических колес.

Радиальная сила для шестерни

для колеса

где δ1 , δ 2 – углы делительного конуса, δ1= 90o − δ2 , δ 2= arctg u .

Для ременной передачи эквивалентную нагрузку можно определить по эмпирической формуле

где Ft – окружная сила, действующая в ременной передаче

Для фрикционной передачи эквивалентная нагрузка Fэкв = Fn , причем сила прижатия катков фрикционной передачи определяется по формуле

где k – коэффициент запаса сцепления; для стальных колес рекомендуется принимать k = 1,2

f – коэффициент трения; для стальных колес рекомендуется принимать

f = 0,15 … 0,25; при обильной смазке полагают f = 0,01

Таким образом, подставляя значения в формулу для С, получаем требуемую динамическую грузоподъемность подшипников для ведущего вала

Из каталога подшипников для установки ведущего вала на опорах вращения по диаметру посадочного отверстия внутреннего кольца и динамической грузоподъемности выбираем радиальный шарикоподшипник особо легкой серии № 106. Его основные размеры d = 30 мм, D = 55 мм, B = 13 мм.

Динамическая грузоподъемность C превышает требуемую и равна 13,3 кН.

Требуемая динамическая грузоподъемность подшипников для промежуточного вала

Из каталога подшипников для установки промежуточного вала на опорах вращения по диаметру посадочного отверстия внутреннего кольца d = 40 мм и динамической грузоподъемности выбираем радиальный шарикоподшипник легкой серии № 208.

Замечание– При выборе руководствовались тем, что при d = 40 мм подшипник особо легкой серии № 108 имеет динамическую грузоподъемность C = 16,8 кН, что ниже требуемой. Динамическая грузоподъемность подшипника легкой серии № 208

C = 32 кН, средней серии № 308 C = 41 кН. Следовательно, ближайшей большей динамической грузоподъемностью обладает подшипник легкой серии № 208. Его основные размеры d = 40 мм, D = 80 мм, B = 18 мм.

Требуемая динамическая грузоподъемность подшипников для ведомого вала

Из каталога подшипников для установки ведущего вала на опорах вращения по диаметру посадочного отверстия внутреннего кольца и динамической грузоподъемности выбираем радиальный шарикоподшипник особо легкой серии № 114. Его основные размеры d = 70 мм, D = 110 мм, B = 20 мм.

Динамическая грузоподъемность C превышает требуемую и равна 37,7 кН.

7 Определим кинетическую энергию системы при установившемся режиме работы механической передачи:

T = T1 + T2 + T3 + T4

где Ti – кинетическая энергия соответствующих зубчатых колес, шкивов, катков, звездочек.

Тела системы совершают вращательные движения относительно неподвижных осей. В этом случае кинетическая энергия определяется по формуле

где Ji – момент инерции тела относительно оси вращения, кгм2.

Определим моменты инерции тел, составляющих механическую передачу.

Ведущую звездочку в соответствии с заданием считаем сплошным однородным диском радиусом

Для ведомой звездочки задан радиус инерции

Шестерню считаем однородным сплошным цилиндром и момент инерции шестерни определяем по формуле

Для ведомого колеса задан радиус инерции

Кинетическая энергия системы

Находим момент инерции механизма, приведенный к его ведущему звену

 


ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 1

Раздел «Теоретическая механика»

 

Задание 1

Определить величину и направление реакций связей для схемы, приведенной на рис. 1 по данным своего варианта (Таблица 1). Проверить правильность определения реакций.

 

Рисунок 1

 

 


Рисунок 1 Продолжение

Рисунок 1 Продолжение

 

Рисунок 1 Продолжение

Таблица 1

Вариант Схема Вариант Схема Вариант Схема Вариант Схема

Задание 2

В соответствии с исходными данными, приведенными в таблице 2, для балок, схемы которых находятся в левой колонке рисунка 2 (размеры даны в метрах), рассчитать реакции связей. Выполнить проверку правильности решения.

Рисунок 2

 


Рисунок 2 Продолжение

Рисунок 2 Продолжение

 

Рисунок 2 Продолжение

 

 

Рисунок 2 Продолжение

 

Таблица 2

 

Вариант 1,26, 51,76 2,27, 52,77 3,28, 53,78 4,29, 54,79 5,30, 55,80 6,31, 56,81 7,32, 57,82 8,33, 58,83 9,34, 59,84
Сила F, кН
Момент пары сил М, кН·м
№ схемы

 

Вариант 10,35, 60,85 11,36, 61,86 12,37, 62,87 13,38, 63,88 14,39, 64,89 15,40, 65,90 16,41, 66,91 17,42, 67,92 18,43, 68,93
Сила F,кН
Момент пары сил М, кН·м
№ схемы

 

Вариант 19,44, 69,94 20,45, 70,95 21,46, 71,96 22,47, 72,97 23,48, 73,98 24,49, 74,99 25,50, 75,00
Сила F,кН
Момент пары сил М, кН·м
№ схемы

 

Примечание – Во всех вариантах значения равномерно распределенной нагрузки, кН/м , определяются по формуле q = 5 + 0,15⋅ N , где N – номер варианта.

 


Задание 3

Определить координаты центра тяжести составного сечения. Сечения состоят из листов с поперечными размерами а×δ и прокатных профилей по ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89 и 8509-86. Уголок выбирается наименьшей толщины. Размеры стандартных профилей в Приложении 1.

Таблица 3

Параметр Вариант
1,46,91 2,47,92 3,48 4,49 5,50 6,51 7,52 8,53 9,54
№швеллера 6,5
№ двутавра 6,5
№ уголка
а, мм
δ, мм
Схема а б в г д е а б в

 

Параметр Вариант
10,55,93 11,56,94 12,57 13,58 14,59 15,60 16,61 17,62 18,63
№швеллера 6,5
№ двутавра 6,5
№ уголка
а, мм
δ, мм
Схема г д е а б в г д е

 

Параметр Вариант
19,64,95 20,65,96 21,66 22,67 23,68 24,69 25,70 26,71 27,72
№швеллера
№ двутавра
№ уголка
а, мм
δ, мм
Схема а б в г д е а б в

 

Таблица 3 Продолжение

Параметр Вариант
28,73,97 29,74,98 30,75 31,76 32,77 33,78 34,79 35,80 36,81
№швеллера 6,5
№ двутавра 6,5
№ уголка
а, мм
δ, мм
Схема г д е а б в г д е

 

Параметр Вариант
37,82,99 38,83,00 39,84 40,85 41,86 42,87 43,88 44,89 45,90
№швеллера
№ двутавра
№ уголка
а, мм
δ, мм
Схема а б в г д е а б в

 

 


Рисунок 3


ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 1

Раздел «Сопротивление материалов»

Задание 1

Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Определить перемещение свободного конца бруса. Двухступенчатый стальной брус нагружен силами F1, F2, F3. Площади поперечных сечений А1 и А2.

Рисунок 4

Таблица 4

Параметр Вариант
1,73 2,74 3,75 4,76 5,77 6,78 7,79 8,80 9,81
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
А2, см2 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8
а, м 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4
Схема а б в г д е а б в

 

 

Таблица 4 Продолжение

Параметр Вариант
10,82 11,83 12,84 13,85 14,86 15,87 16,88 17,89 18,90
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,3 2,2 2,1 1,9
А2, см2 3,9 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,4 4,3
а, м 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7
Схема г д е а б в г д е

 

Параметр Вариант
19,91 20,92 21,93 22,94 23,95 24,96 25,97 26,98 27,99
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 2,1 2,3
А2, см2 4,2 4,1 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4
а, м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,5 0,4 0,3
Схема а б в г д е а б в

 

Параметр Вариант
28,00
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 2,1 2,3
А2, см2 4,2 4,1 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4
а, м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,5 0,4 0,3
Схема г д е а б в г д е

 

Параметр Вариант
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 2,1 2,3
А2, см2 4,2 4,1 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4
а, м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,5 0,4 0,3
Схема б в г д е а б в г

Таблица 4 Продолжение

Параметр Вариант
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,3 2,2 2,1 1,9
А2, см2 3,9 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,4 4,3
а, м 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7
Схема а б в г д е а б в

 

Параметр Вариант
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,3 2,2 2,1 1,9
А2, см2 3,9 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,4 4,3
а, м 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7
Схема в г д е а б в г д

 

Параметр Вариант
F1,кН
F2,кН
F3,кН
А1, см2 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
А2, см2 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8
а, м 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4
Схема б в г д е а б в г

 


Задание 2

Выполнить расчеты на прочность для балок, изображенных в правой колонке рисунка 2 (номер схемы смотреть в задании 2, раздел «Теоретическая механика»). Исходные данные к задаче приведены в таблице 5. Считать, что балка выполнена из материала Ст3, для которого [σ] =160МПа. При решении задачи придерживаться следующей методики:

а) определить значения и направления реакций связей;

б) построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов;

в) подобрать поперечное сечение балки с формой, указанной в таблице 5 (сечение 1), вычертить его, указать размеры;

г) заменить подобранное сечение равным ему по площади (сечение 2), вычертить его, указать размеры. Установить, во сколько раз изменятся нормальные напряжения в балке в результате замены сечений, руководствуясь равенством площадей. Сделать вывод о правомерности такой замены.

 

Таблица 5

Параметр Вариант
1-25 26-50 51-75 76-99,00
Сила F, кН
Момент пары сил М, кН·м
Подбираемое поперечное сечение балки (сечение 1)
Заменяемое сечение бал- ки, равное по площади пер- воначальному (сечение 2)

Примечание – Во всех вариантах значения равномерно распределенной нагрузки, кН/м , определяются по формуле q = 4,5 + 0,15⋅ N , где N – номер варианта.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 2

Раздел «Детали машин»

Задание 1

Для механизмов, схемы которых приведены на рисунках 5.1–5.10:

1 Определить общее передаточное отношение двухступенчатой механической передачи и при необходимости – недостающие диаметры колес.

2 Определить угловые скорости ведущего и промежуточного валов передачи.

3 Найти линейную скорость и линейное ускорение точки А, выполнить проверку.

4 Определить потребную мощность электродвигателя. По каталогу электродвигателей выбрать наиболее подходящий двигатель для данной передачи.

5 Определить крутящие моменты на валах механической передачи. По известным значениям крутящих моментов определить минимально необходимые диаметры валов, полагая допускаемое касательное напряжение [τ] = 14 МПа.

6 Подобрать подшипники качения, исходя из расчетного времени работы передачи Lh = 30000 часов.

7 Определить кинетическую энергию системы при установившемся режиме работы механической передачи (если для какого-либо тела в исходных данных не указан радиус инерции, считать это тело сплошным однородным диском). Найти приведенный момент инерции механизма.

Исходные данные для расчета взять в соответствии с номером варианта из таблиц 5.1–5.10, в которых использованы следующие обозначения:

z1, z2, z3, z4 – числа зубьев соответствующих колес;

d1, d2, d3, d4 – диаметры шкивов или катков;

m1, m2, m3, m4 – массы зубчатых колес, катков, шкивов, звездочек;

i1, i2, i3, i4 – радиусы инерции тел вращения;

mn – нормальный модуль зацепления (mnкон, mnцил– для конической и цилиндрической передач соответственно);

t – шаг цепи;

n4 – частота вращения ведомого (выходного) вала;

P4 – мощность на ведомом (выходном) валу


Рисунок 5.1

Таблица 6.1 Исходные данные для схемы 1

Таблица 6.2 Исходные данные для схемы 2

 

 


Рисунок 5.2

Таблица 6.3 Исходные данные для схемы 3

Таблица 6.4 Исходные данные для схемы 4

 


Рисунок 5.3

Таблица 6.5 Исходные данные для схемы 5

Таблица 6.6 Исходные данные для схемы 6

 


Рисунок 5.4

Таблица 6.7 Исходные данные для схемы 7

Таблица 6.8 Исходные данные для схемы 8

 


Рисунок 5.5

Таблица 6.9 Исходные данные для схемы 9

Таблица 6.10 Исходные данные для схемы 10

 

 


Рисунок 5.6

Таблица 6.11 Исходные данные для схемы 11

Таблица 6.12 Исходные данные для схемы 12

 


Рисунок 5.7

Таблица 6.13 Исходные данные для схемы 13

Таблица 6.14 Исходные данные для схемы 14


Рисунок 5.8

Таблица 6.15 Исходные данные для схемы 15

Таблица 6.16 Исходные данные для схемы 16

 

 


Рисунок 5.9

Таблица 6.17 Исходные данные для схемы 17

Таблица 6.18 Исходные данные для схемы 18

 


Рисунок 5.10

Таблица 6.19 Исходные данные для схемы 19

Таблица 6.20 Исходные данные для схемы 20

 


Приложение 1

Приложение 1 Продолжение

 

 

Приложение 1 Продолжение

Приложение 1 Продолжение

 

 

Приложение 1 Продолжение

Приложение 1 Продолжение

 

Приложение 1 Продолжение

Приложение 1 Продолжение


Приложение 2

Примечания

1 Пример условного обозначения электродвигателя мощностью 11 кВт, синхронная частота вращения 1500 об/мин:

Электродвигатель 4А132М4У3

2 Значения символов в условных обозначениях: цифра 4 указывает порядковый номер серии, буква А – род двигателя – асинхронный. Следующие за буквой А числа (двух- или трехзначные) соответствуют высоте оси вращения, мм; буквы L, S и М относятся к установочным размерам по длине станины; буквы А и В – условные обозначения длины сердечника статора. Цифры 2, 4, 6 и 8 означают число полюсов. Последние два знака У3 показывают, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата.

3 В графе s указано скольжение, % ; в графе Tн/Tпданы значения отношения величин пускового и номинального вращающих моментов.

Приложение 3

Приложение 3 Продолжение

Приложение 3 Продолжение

Приложение 3 Продолжение




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.