Расчет элементов привода (аппарата, устройства)

Расчет элементов привода (аппарата, устройства)

Контрольная работа

по дисциплине «Прикладная механика»

тема: «Расчёт элементов привода (аппарата, устройства)»

Содержание

Введение

. Расчет и выбор электродвигателя

. Определение общего передаточного числа

. Проверка числа ступеней механизма

. Определение передаточных чисел по номограмме

. Определение числа зубьев по ступеням

. Определение диаметров делительных окружностей колёс и геометрических размеров зубчатого колеса на последнем валу

. Уточнённый расчет мощности двигателя

. Определение геометрических размеров вала и расчёт на прочность

. Подбор подшипников качения

. Расчет штифта

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Прикладная механика - это область науки и техники, которая включает совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на создание и применение новой техники, машин, конструкций, сооружений, приборов, технических систем и технологий новых материалов. Она интегрирует с одной стороны циклы общеобразовательных дисциплин таких как: физика, математика, теоретическая механика, материаловедение, инженерная графика, а с другой стороны - это первая инженерная дисциплина, которая преподается студентам технических специальностей.

И не случайно курсовая работа по прикладной механике является первой значительной по всем параметрам расчетно-графической работой в плане подготовки будущих специалистов. Зачастую объектами курсового проектирования являются приводы различных машин и механизмов (например, ленточных и цепных конвейеров, индивидуальные, испытательных стендов), использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения. Конструирование - процесс творческий. Известно, что каждая конструкторская задача может иметь несколько решений. Важно по определенным критериям сопоставить конкурирующие варианты и выбрать один из них - оптимальный для данных конкретных условий.

При выполнении курсового проекта студент последовательно проходит от выбора схемы механизма через многовариантность проектных решений до его воплощения в рабочих чертежах; приобщаясь к инженерному творчеству, осваивая предшествующий опыт, учится предвидеть новые идеи в создании машин, надежных и долговечных, экономичных в изготовлении и эксплуатации, удобных и безопасных в обслуживании.

1. Расчет и выбор электродвигателя

Для проектируемого механизма при параллельном разветвлении потока мощность на входе P₁ равна:

,

где  и  - полезная мощность на выходе редуктора, соответственно на валах 4 и 3;

 и  - Общие КПД передачи от двигателя до объекта потребления мощности.

 и

где , ,  - КПД соответственно пары конических и цилиндрических колёс и пары подшипников качения,

=0,96...0,98,

=0,97...0,99,

=0,98...0,995.

.

._двиг =P₁=(18/0,941431)+(28,8/0,95572)=49,259 Вт

По таблице 1 выбираем двигатель, мощность которого близка к расчётной. Данному значению мощности удовлетворяет двигатель АПН-011-4, полезная мощность 50 Вт, скорость вращения 1390 об/мин, пусковой момент 0,45 Нм. Напряжение питания у данного двигателя стандартное для России (220 В).

2. Определение общего передаточного числа

;

;

где и  - соответственно угловые скорости ведущего и ведомого звеньев;

 и  - техническая угловая скорость, мин^-1.

ω₁ =₁₄=

. Проверка числа ступеней механизма

=1,85*lg i₁₄,

где - передаточное число редуктора.=1,85*lg(36,37)=2,89.

Принимаем q = 3.

. Определение передаточных чисел по номограмме

По номограмме определяем передаточное число каждой ступени. i₁₂=2,45. Передаточное отношение оставшихся двух ступеней:

i₂₃=3,4

Эта методика даёт возможность разработать кинематическую схему механизма с малым приведённым моментом инерции, малым мёртвым ходом при умеренных его габаритах: .

. Определение числа зубьев по ступеням

Общее передаточное число редуктора:

.

Передаточные числа определяем по номограмме:

; ; ,

принимаем z_min=20

Тогда ; ; .

6. Определение диаметров делительных окружностей колёс и геометрических размеров зубчатого колеса на последнем валу

Принимаем модуль m=1

Тогда: D₁=m*z₁=1*20=20₂=1*49=49₃=1*20=20₄=1*68=68₅=1*20=20₆=1*88=88

Эскиз зубчатого колеса

По таблице для m=1 подбираем размеры колеса.

. Уточнённый расчет мощности двигателя

Аналогично:

_двиг=

Уточненный расчёт двигателя показал, что выбранный ранее двигатель, подходит для этого механизма.

. Определение геометрических размеров вала и расчёт на прочность

Оси и валы предназначены для крепления вращающихся деталей механизмов.

Осью называют деталь, поддерживающую часть механизма; валом - деталь, вращающуюся в опорах и предназначенную для передачи крутящих моментов. Главным отличием оси от вала является то, что она, поддерживая деталь, не участвует в передаче механической энергии. При работе ось испытывает только деформацию изгиба, тогда как вал подвергается ещё и деформации кручения. Вал всегда вращается.

Ось же может быть как вращающейся, так и неподвижной. Конструктивно оси можно разделить на сплошные и полые. Валы различают по следующим признакам: по конструкции (жесткие и гибкие) и по нагрузкам (легко и тяжело нагруженные). Жесткие валы, так же как оси, бывают сплошные и полые. Так как валы передают крутящие моменты, то они испытывают напряжение от совместного действия изгиба и кручения. Легко нагруженными валами считают такие, у которых крутящие моменты значительно больше изгибающих, а тяжело нагруженными - такие, у которых крутящие и изгибающие моменты соизмеримы.

Расчёт валов на прочность.

Исходя из расчёта на прочность, производим расчёт только на кручение при пониженном допускающем напряжении:

,

где T - крутящий момент, действующий в расчётном сечении вала;

- допускаемое касательное напряжение при кручении (для стальных валов = 20 МПа);

- момент сопротивления кручению.

.

Выбираем ближайший стандартный подшипник.

Это подшипник с внутренним диаметром кольца 12 мм.

Уточнённый расчёт на прочность.

При передаче движения от шестерни 9 к колесу 4 от силы движения по линии зацепления действуют силы:

Рассчитаем точный диаметр подшипника.

Ближайший стандарт 12 мм.

Расчёт валов на жесткость.

Жесткость

. Подбор подшипников качения

=12 мм;

Подшипник №201=12 мм (внутренний диаметр)=32 мм (внешний диаметр)=10 мм (ширина подшипника)

Грузоподъёмность

. Расчет штифта

Ближайший стандарт штифта d_шт=1,2 мм. Выбираем его.

Заключение

электродвигатель колесо механизм геометрический

Осью называют деталь, поддерживающую часть механизма; валом - деталь, вращающуюся в опорах и предназначенную для передачи крутящих моментов. Главным отличием оси от вала является то, что она, поддерживая деталь, не участвует в передаче механической энергии. При работе ось испытывает только деформацию изгиба, тогда как вал подвергается ещё и деформации кручения. Вал всегда вращается. Ось же может быть как вращающейся, так и неподвижной. Конструктивно оси можно разделить на сплошные и полые. Валы различают по следующим признакам: по конструкции (жесткие и гибкие) и по нагрузкам (легко и тяжело нагруженные). Жесткие валы, так же как оси, бывают сплошные и полые. Так как валы передают крутящие моменты, то они испытывают напряжение от совместного действия изгиба и кручения. Легко нагруженными валами считают такие, у которых крутящие моменты значительно больше изгибающих, а тяжело нагруженными - такие, у которых крутящие и изгибающие моменты соизмеримы.

Курсовая работа по прикладной механике является первой значительной по всем параметрам расчетно-графической работой в плане подготовки будущих специалистов. Зачастую объектами курсового проектирования являются приводы различных машин и механизмов (например, ленточных и цепных конвейеров, индивидуальные, испытательных стендов), использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения.

При выполнении курсового проекта студент последовательно проходит от выбора схемы механизма через многовариантность проектных решений до его воплощения в рабочих чертежах; приобщаясь к инженерному творчеству, осваивая предшествующий опыт, учится предвидеть новые идеи в создании машин, надежных и долговечных, экономичных в изготовлении и эксплуатации, удобных и безопасных в обслуживании.

Список используемой литературы

1.       Вопилкин Е.А. Расчёт и конструирование механизмов приборов и систем. М.: Высшая школа, 2010.

2.      Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. - 5 изд. 2008.

.        Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчёт и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем. М.: Высшая школа, 1983.