ДЕТАЛІ МАШИН

«Розрахунок і конструювання циліндричних передач з використанням Excel та Solidworks». Методичні вказівки до виконання курсового проекту для студентів напряму підготовки 6.050503 «Машинобудування» фахового спрямування «Обладнання лісового комплексу» машинобудівного факультету денної та заочної форм навчання

Луцьк

РВВ Луцького НТУ

УДК 621.833.001.24+621.084.4(075.6)

ББК 34.446я73

Д38

До друку _____________ Голова Навчально-методичної ради Луцького НТУ.

(підпис)

Електронна копія друкованого видання передана для внесення в репозитарій Луцького НТУ ________________ директор бібліотеки.

(підпис)

Затверджено Навчально-методичною радою Луцького НТУ,
протокол № ___ від «» 2014 року.

Рекомендовано до видання Навчально-методичною радою машинобудівного факультету Луцького НТУ, протокол № ___ від «» 2014 року.

_________ Голова Навчально-методичної ради машинобудівного факультету

(підпис)

Розглянуто і схвалено на засіданні методичного семінару кафедри ОЛК та ТММ Луцького НТУ, протокол № 9 від «15» травня 2014 року.

Укладачі: М.П. Ярошевич, доктор технічних наук, професор Луцького НТУ,

А.В. Силивонюк, асистент кафедри ОЛК та ТММ Луцького НТУ.

Рецензент: М.М. Толстушко, кандидат технічних наук, доцент Луцького НТУ.

Відповідальний за випуск:

М.П. Ярошевич, доктор технічних наук, професор Луцького НТУ.

Деталі машин. Розрахунок і конструювання циліндричних передач з використанням Excel та Solidworks [Текст]: Методичні вказівки до виконання курсового проекту

Викладена методика розрахунку зубчастих циліндричних передач зовнішнього зачеплення з урахуванням типових режимів навантаження. Ця методика відрізняється від загальнопоширених тим, що об’єднує в одне ціле розрахунки на міцність та визначення геометричних параметрів, дозволяє отримати оптимальні розміри передач за умови міцності по контактним напруженням та напруженням на згин. Наведені алгоритми та приклади комплексного розрахунку механічних передач зачепленням.

Вказівки можуть бути використані також і студентами, що вивчають інші загальноінженерні дисципліни, робочими програмами курсів яких передбачено виконання цих лабораторних робіт.

УДК 621.833.001.24+621.084.4(075.6)

ББК 34.446я73

© М.П. Ярошевич, А.В. Силивонюк, 2014

ЗМІСТ

Передмова. 5

Визначення, позначання й одиниці виміру. 6

1. Основні позначання і скорочення (одиниця виміру): 6

2. Індекси до позначань. 7

3. Терміни та визначення понять. 8

1. Проектування приводів машин. 10

1.1. Загальні відомості 10

2. Кінематичний та силовий розрахунок привода. 12

2.1. Загальні положення. 12

2.2. Визначення номінальної потужності і номінальної частоти обертання електродвигуна 12

2.3. Визначення передаточного числа редуктора і його розподіл між ступенями 14

2.4. Визначення крутних моментів, частот обертання та кутових швидкостей валів привода 18

2.5. Приклад кінематичного розрахунку приводу з використанням MS Excel 18

3. Циліндричні зубчасті передачі зовнішнього зачеплення. 21

3.1. Загальні положення. 21

3.2. Критерії розрахунку. 21

3.3. Матеріали зубчастих коліс та способи зміцнення зубців. 22

3.4. Режими роботи передачі. Визначення розрахункового навантаження 25

3.4.1. Метод еквівалентних циклів 27

3.4.2. Метод еквівалентних моментів 28

3.5. Вплив помилок виготовлення та пружних деформацій на роботу зубчастої передачі 28

3.6. Допустимі напруження. 32

3.7. Розрахунок допустимих напружень. 35

3.8. Послідовність розрахунку циліндричних евольвентних зубчастих передач 37

4. Компоновка редуктора. 46

4.1. Загальні відомості 46

4.2. Компоновка двоступінчастого редуктора за розгорнутою схемою.. 46

5. Основи використання графічної системи SolidWorks. 51

5.1. Вступ. 51

5.2. Основні функціональні можливості 52

5.3. Терміни SolidWorks. 52

5.4. Запуск SolidWorks 2000. 53

5.5. Панелі інструментів. 53

5.6. Дерево конструювання FeatureManager 55

5.7. Символи і умовні позначки. 56

5.8. Параметри дерева конструювання FeatureManager 57

6. Конструювання типових деталей редуктора з використанням Solidworks. 59

6.1. Вали, фланці, кришки. 59

6.2. Шестерні 60

Рекомендована література. 63

Передмова

Викладання дисципліни “Деталі машин” має на меті розвиток у студента інженерного мислення з точки зору вивчення та вдосконалення сучасних методів, правил та норм розрахунку й конструювання деталей і машин загального призначення.

У процесі відшукання складних інженерних рішень далеко не все може бути формалізовано. Тому потрібно розвивати інженерні підходи, у тому числі вміння синтезувати попередній досвід, знаходити нові ідеї, моделювати з використанням аналогів. Розвиткові цих якостей у великій мірі сприяє дисципліна “Деталі машин”, яка базується на основах таких дисциплін, як: “Теоретична механіка”, “Опір матеріалів”, “Теорія механізмів і машин” і “Деталі машин”. Перехід від формальної логіки теоретичних дисциплін до евристичної діяльності бакалавра є однією із складових того важливого якісного стрибка, який належить здійснити студенту під час вивчення дисципліни “Деталі машин”.

Метою викладання дисципліни “Деталі машин” є надання знань для створення розрахункових схем механізмів, розвиток у фахівців навичок для самостійного вирішування технічних задач, надання знань та вмінь необхідних для проведення розрахунків елементів машин і механізмів на міцність та жорсткість. Задачі вивчення дисципліни “Деталі машин” полягають у засвоєнні студентом методів, правил та норм конструювання деталей і машин, виходячи із заданих умов їхньої роботи у виробництві, що забезпечували б надання деталям найвигідніших форм та розмірів, вибір найраціональніших матеріалів, ступеня точності та шорсткості поверхонь, призначення технічних умов виготовлення деталей і машин.

В Луцькому НТУ курс “Деталі машин”, який читається студентам спеціальності 6.050503 «Машинобудування» фахового спрямування «Обладнання лісового комплексу», логічно розділений на дві частини. Викладання першої частини курсу, яка складається з елементів теоретичної механіки та опору матеріалів, забезпечується кафедрою “Технічна механіка”. Друга частина курсу, що складається з елементів теорії механізмів і машин та деталей машин, викладається на кафедрі “ОЛК та ТММ ”. Вивчення другої частини курсу супроводжується виконанням курсового проекту та розв’язанням певної кількості задач.

Визначення, позначання й одиниці виміру

1. Основні позначання і скорочення (одиниця виміру):

a – міжосьова відстань (мм);

b – ширина вінця зубчастого колеса (мм);

c – постійна;

d – діаметр (мм);

e – допоміжна величина;

f – відхил (мм), деформація зуба;

h – висота зуба (мм);

i – передатне відношення; порядковий номер;

j– порядковий номер;

l – прогін між підшипниками (мм);

m – модуль (мм); маса (кг);

n – частота обертання (об/хв);

p – тиск (МПа); торцевий крок (мм);

q – коефіцієнт;

r – радіус (мм);

s – товщина зуба (мм), відстань між середньою площиною шестерні й серединою прогону між підшипниками;

t – крок (мм); висота бурту (мм);

u – передатне число;

v – швидкість (м/с);

w – питоме навантаження (на одиницю довжини вінця) (Н/мм);

x – коефіцієнт зміщення вихідного контуру;

y – коефіцієнт сприймального зміщення;

z – кількість зубців;

A – площа (м²);

B – загальна ширина вінця шевронного зубчастого колеса, враховуючи ширину канавки (мм); ширина редуктора (мм);

C – постійна; вантажопідйомність (Н);

D – діаметр (мм);

E – модуль пружності (МПа);

F – сила (Н);

G – модуль поперечної пружності (МПа);

H – твердість:

• HB – твердість за Брінелем;

• HRC – твердість за Роквелом (шкала C);

• HV – твердість за Віккерсом;

K – постійна;

L – довжина (мм), ресурс (оберт.);

M – момент сили, момент вигину (Нм);

N – номер; показник степеня; кількість циклів навантаження;

P – потужність (кВт); імовірність;

R – радіус (мм);

S – коефіцієнт безпеки (запасу міцності);

T – крутний момент (Н⋅м);

V – об’єм (м³);

W – коефіцієнт навантаження;

Y – коефіцієнт, що стосується напруження вигину;

Z – коефіцієнт, що стосується контактних напружень;

α – кут профілю зуба (град);

β – кут нахилу лінії зуба (град);

γ – допоміжний кут (град); відносна маса (кг/(Нм));

δ – прогин (мкм);

ε – коефіцієнт перекриття;

η – коефіцієнт корисної дії;

θ – температура (°С);

μ – коефіцієнт тертя;

ν – коефіцієнт Пуассона, кінематична в’язкість мастила (мм²/с);

ρ – радіус кривизни (мм); густина (кг/м³);

σ – нормальне напруження (МПа);

τ – напруження дотичне/зсуву (МПа);

χ – коефіцієнт припрацювання;

ψ – відносна величина;

ω – кутова швидкість (рад/с≡с^-1);

ККД – коефіцієнт корисної дії (%);

ПВ – тривалість включення (%);

2. Індекси до позначань

a – головка зуба, вершина зуба; амплітудне значення;

b – основне коло, ширина вінця зубчастого колеса;

e – зовнішній;

f – ніжка;

h – годинний;

i – внутрішній;

k – серцевинний;

lim – граничне значення;

m – середній;

max – максимальне значення;

min – мінімальне значення;

n – номінальне значення;

sh – стосується вала;

t – тангенційний; коловий;

v – втрати; стосується динамічності навантаження;

w – робочий;

A – зовнішні ударні навантаження, вхідний;

B – вихідний;

E – еквівалентний;

F – напруження вигину;

H – контактні напруження (напруження Герца);

P – допустиме значення;

T – термічний, температурний;

X – розмір (абсолютний);

α – торцевий; стосується розподілу навантаження;

β – осьовий; стосується концентрації навантаження;

в – межа міцності;

дв – стосується двигуна;

заг – загальний;

р – розрахунковий; режим роботи;

ред – стосується редуктора;

т – межа текучості;

П – проміжний;

Т – тихохідний;

Ш – швидкохідний;

0 – базове значення, інструмент;

1 – вхідна ланка передачі;

2 – вихідна ланка передачі.

3. Терміни та визначення понять

Виріб – предмет або набір предметів, що їх виробляють на підприємстві.

Деталь – виріб, що його виготовляють з матеріалу одної марки, не виконуючи складальних операцій[1].

Складанна одиниця – виріб, складові частини якого з’єднують між собою на підприємстві-виробнику.

Вузол – складанна одиниця, яка може виконувати визначену функцію у виробі одного призначення тільки сумісно з другими складовими частинами виробу.

Агрегат – складанна одиниця, яка має повну взаємозамінність, можливість складання окремо від інших складових частин виробу.

Машина – механічний пристрій, що виконує рух для перетворення енергії, матеріалів та інформації з метою заміни чи полегшення фізичної та розумової праці людини, підвищення її продуктивності.

Механізм – сукупність ланок, з’єднаних кінематичними парами, яка призначена для перетворення одного виду руху у інший.

Ланка механізму – одна або декілька жорстко з’єднаних між собою деталей, які входять до складу механізму.

Привод – механізм чи сукупність механізмів, призначених урухомлювати машини чи механізми. П. складається з джерела енергії, передатного механізму та апарату керування.

Навантажувальна здатність привода – повна механічна номінальна навантажувальна здатність усіх статичних і обертових елементів у межах привода.

Навантажувальна здатність редуктора – повна механічна потужність усіх статичних і обертових елементів в межах редуктора.

Навантажувальна здатність привода – повна механічна потужність всіх статичних і обертових елементів у межах привода.

Мінімальна номінальна потужність редуктора – найменше значення потужності, яке визначається зубцями передачі, валами, різьбовим з’єднанням, корпусом та іншими складовими редуктора. М. н. п. р. встановлює навантажувальну здатність редуктора.

Термічна потужність – максимальна потужність, яка може бути передана через редуктор без перевищення встановленої температури масляної ванни.

Номінальний крутний момент – допустимий крутний момент на вихідному валу веденої машини, при дії якого сумісно з номінальним радіальним навантаженням на вал забезпечується 90 %-ий ресурс передач, валів і підшипників при постійному чи змінному навантаженнях одного напрямку або з періодичним реверсом, не нижче регламентованого відповідним стандартом.

Поиск по сайту: