Ю.Д. Морозов, В.Г. Лейбенко - Проектирование деталей машин

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА»

Ю.Д. Морозов, В.Г. Лейбенко

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Учебное пособие

Москва 2012

- 2 -

УДК 621.81.001.66

Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия

редакционно-издательским советом МГУПИ

Рецензент: д.т.н., проф. Ермаков Ю. М.

Морозов Ю.Д., Лейбенко В.Г.

Проектирование деталей машин: учебное пособие. – М.: МГУПИ, 2012. 48 с.

В пособии изложена инженерная методика проектирования конструкций машин на примерах разработки приводов конвейера в курсовом проекте по деталям машин, включая обоснование материалов и размеров основных деталей и методику конструирования приводов. Представлены варианты конструкций приводов, их узлов и деталей и примеры оформления технической документации на стадиях эскизного, технического и рабочего проектов.

Предназначено студентам, изучающим курс «Детали машин и основы конструирования» по кафедре «Прикладная механика».

Табл.:50. Ил.:53. Библиограф.: 4 назв.

- 3 -

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задания на курсовое проектирование……………………………………………………….4 2. Энергосиловой и кинематический расчеты привода………………………………………5 3. Расчеты зубчатых цилиндрических передач………………………………………………..6 4. Расчеты прямозубой конической передачи………………………………………………..10 5. Расчеты червячной передачи………………………………………………………………...12 6. Расчет цепной передачи с роликовой цепью………………………………………………16 7. Расчет клиноременной передачи……………………………………………………………18 8. Выбор муфт и проектное обоснование диаметров валов и подшипников редуктора…..20 9. Основы конструирования редукторов (эскизный проект)…………………………………22 10. Проверочные расчеты валов на прочность………………………………………………….24 11. Расчеты (подбор) подшипников качения……………………………………………………28 12. Расчеты резьбовых соединений………………………………………………………………32 13. Расчет штифтовых соединений………………………………………………………………33 14. Расчет соединений призматическими шпонками…………………………………………...33 15. Расчет соединения вала с втулкой посадкой с натягом…………………………………….34 16. Состав и оформление курсового проекта……………………………………………………35 17. Примеры конструкций приводов и их элементов…………………………………………..37 Список литературы……………………………………………………………………………47 Приложение 1. Технические данные электродвигателей единой серии 4А ГОСТ 19523-814……………………………………………………………………...48 Приложение 2. Пример оформления титульного листа пояснительной записки и листа “Задание на курсовой проект”…………………………………….48

Основные обозначения и принятые размерности

P – мощность, кВт ( P₁ - на ведущем элементе передачи, P₂ - на ведомом );

Т – крутящий момент, Нм (Т₁ - на ведущем элементе передачи, Т₂ - на ведомом);

n - частота вращения, об/мин ( n₁ - ведущего элемента передачи, n₂ - ведомого );

u - передаточное число;

η - коэффициент полезного действия;

F – сила, Н ( F_t - окружная, F_r - радиальная, F_a – осевая );

σ и [σ] – нормальное напряжение расчетное и допускаемое, МПа

(σ_H - контактное , σ_F – изгиба зубьев);

p - давление, МПа;

v - скорость, м/с;

a – межосевое расстояние, мм;

d – диаметр, мм (d₁ - делительный ведущего элемента передачи,

d₂ – … ведомого);

m – модуль зацепления, мм ;

L_h - ресурс, час;

Обозначения со знаком ' (штрих) - предварительно обоснованные, ожидаемые характеристики.

Прочие обозначения пояснены в тексте.

- 4 -

1. Задания* на курсовое проектирование по ДМ

Спроектировать привод конвейера по заданным кинематической схеме и параметрам, предназначенный для работы в закрытом отапливаемом помещении с единичными перегрузками К_п=Т_мах/Т_ном=1,5.

Производство приводов серийное.

С хема

к инематическая: 1 2 3 4

5 6 7 8

Параметры привода	В А Р И А Н Т Ы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
PВЫХ, кВт	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3,2	3,6	4	4,5	5	5,6	6,3	7,1	8	9	10	11
u	2,8	3,15	3,55	4	4,5	5	5,6	6,3	8	14	16	18	20	25	28	31,5	35,5
nС, об/мин	750	1000	1500	3000

Варианты	θ1	λ1	θ2	λ2	θ 3	λ3	Lh, час
1	1	1	-	-	-	-	8000
2	1	0,1	0,8	0,9	-	-	10000
3	1	0,1	0,9	0,3	0,7	0,6	12000

θ₁ T₁ 1.

График нагружения ……………………………….

.

* № задания состоит из номеров вариантов: кинематической схемы, P_ВЫХ , u, n_С, графика нагружения.

Пример оформления 1. Техническое задание (по варианту № 5.13.10.3.2)

С проектировать привод конвейера по схеме - рис. 1.1 с указанными ниже характеристиками и графиком нагружения - рис.1.2, предназначенный для работы в закрытом отапливаемом помещении.

P _ВЫХ=7,1 кВт– мощность на выходном

валу привода;

u=14 – передаточное число привода;

n_С=1500 об/мин – синхронная частота

двигателя;

K_п=1,5 – коэффициент единичных

перегрузок;

L_h=10000 час – ресурс привода. Рис. 1.1 Рис. 1.2

- 5 -

2. Энергосиловой и кинематический расчеты привода

Исходные данные*: кинематическая схема (например, рис. 1.1); P_вых; u; n_с.

Цель расчета - определение характеристик валов P_i, n_i, T_i (здесь i - порядковый номер вала), для передач и муфт u_i, η_i (i - номер ведомого вала передачи или муфты, см. рис.2.1).

Для этого принять КПД передач η_i привода согласно рекомендаций (табл. 2.1), и определить общий КПД привода η_ПР= η₁·η₂·η₃… и мощности на валах P_i-1= P_i / η_i.

Таблица2.1

Тип передачи	КПД одной ступени		U*РЕКОМЕНДУЕМОЕ (UМАХ)
	закрытая	открытая
Зубчатая: цилиндрическая коническая	0,97 0,96	0,96 0,95	2…6,3 (7,1) 2…4 (6,3)
Червячная	≈1-u/200	-	8…60 (80)
Цепная	0,95	0,93	1,5…5 (10)
Клиноременная	-	0,95	1,5…4 (8)
Муфта	0,98 … 0,99		1

Рис. 2.1

Выбрать стандартный электродвигатель (см. приложение 1) с номинальной мощностью P_Э≥P₀/1,05= =P_ВЫХ /η_ПР/ 1,05 (допуская его перегрузку до 5%) и номинальной частотой вращения n_Э≈n_С.

Для многоступенчатого привода произвести разбивку заданного передаточного числа u по сту- пеням*, соблюдая ограничения по величине u_i (табл. 2.1) и обеспечивая равенство u=u₁·u₂… .

Определить частоты вращения валов n₀ = n_Э, n_i+1= n_i / u_i и подсчитать крутящие моменты на валах по формуле T_i = 9550·P_i / n_i , Нм.

Найденные значения использовать в последующих расчетах в качестве исходных данных.

Если техническое задание содержит кинематическую схему и параметры исполнительного органа машины, например, ленточного конвейера: скорость V_л и тяговое усилие F_л ленты, диаметр D_б приводного барабана (рис. 1.1), то, сохраняя принцип расчета, последовательно определить:

- мощности на выходном валу P_вых=10^-3·F_л ·V_л и на других валах привода P_i-1= P_i / η_i ,используя рекомен- дуемые значения КПД η_i ступеней передач (табл. 2.1);