43534

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН И ОСНАСТКИ

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Цепной передачи одноступенчатого редуктора ременной передачи.Проектировочный и проверочный расчет цепной передачи.Проектировочный и проверочный расчет зубчатой передачи.Проектировочный и проверочный расчет ременной передачи.

Русский

2013-11-05

465.5 KB

11 чел.

ПК_КР_Руководство_290212          АПК                 Страница 9/9   Дата Wednesday October 23, 20132011-02-17T13:42:00Z (29.02.12)

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ

КУРСОВАЯ  РАБОТА: РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН И ОСНАСТКИ

Изменено: 17.02.11

СОДЕРЖАНИЕ

1.Расчет и проектирование привода ленточного конвейера.

2.Расчет и проектирование пространственной ферменной конструкции по допускаемым напряжениям.

3.Расчет и проектирование каркаса стапеля сборки панелей фюзеляжа.

4.Оформление пояснительной записки.

Часть 1.Расчет и проектирование привода ленточного конвейера.

1.1.Расчет передаточных отношений привода (см. Рис.1): цепной передачи, одноступенчатого редуктора, ременной передачи.

1.2.Проектировочный и проверочный расчет цепной передачи.

1.3.Проектировочный и проверочный расчет зубчатой передачи.

1.4.Проектировочный и проверочный расчет ременной передачи.

1.5.Проектировочный расчет валов одноступенчатого редуктора. Проверить валы на усталостную и статическую прочность.

1.6.Построение пространственной модели привода ленточного конвейера. По полученным данным построить в APM Graph и АРМ Studio 3D модель привода ленточного конвейера, включая цепную передачу, зубчатую передачу, ременную передачу, валы редуктора.

1.1.РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ ПРИВОДА

Привод ленточного конвейера включает следующие передачи (см. Рис.1): цепную, зубчатую и ременную.

Устройство, приводящее в движение машину или механизм, носит название привода. В общем виде привод включает в себя двигатель и передаточный механизм.

Привод состоит: электродвигатель - 1, ременная передача - 2, зубчатая передача – 3, цепная передача - 4.

Частота вращения на входе равна n1, на выходе – n4.

1. Подбор и расчет передаточного отношения  u (у).

Под передаточным отношением u понимается отношение угловых скоростей (или частоты вращения) на входе и выходе кинематической цепи. Для схемы, изображенной на Рис. 1, передаточное отношение равно:

       u = n1 / n4 = (n1/n2)•(n2/n3)•(n3/n4)=u1•u2•u3                                                     (1)

Т.е. передаточное отношение кинематической цепи, состоящей из N последовательно установленных пар, равно произведению передаточных отношений этих пар.

Практический подход к выбору передаточных отношений сводится к их подбору по средним значениям из некоторого рекомендованного диапазона.


Таблица 1.

Тип передачи

КПД  η[эта]

Передаточное

отношение u 

Зубчатая

0.95÷0.97

2÷6

Червячная

0.70÷0.90

10÷40

Цепная

0.94÷0.96

2÷6

Ременная

0.94÷0.96

2÷5

Фрикционная

0.90÷0.95

2÷4

В соответствии с таблицей 1 подбираем передаточные отношения U для соответствующих передач.

Подбор передаточных отношений начинается с оси 4 (или с оси 1):

Цепная передача (оси 4 и 3) – U3.

Прямозубая зубчатая передача (оси 3 и 2) - U2.

Ременная передача (оси 2 и 1) - U1.

Значение величины передаточного отношения U может быть не только целым, но и дробным. Например: 2.00, 3.34, 4.563

2. Частота вращения n, измеряется в оборотах в минуту [n]=об/мин

Частота вращения осей 3, 2 и 1 привода определяется в соответствии с формулой (1).

             u = n1 / n4 = (n1/n2)•(n2/n3)•(n3/n4)=u1•u2•u3                                                (2)

Частота вращения n4 должна совпадать с частотой вращения заданной в исходных данных с точностью до целых чисел.

3. Момент вращения М,  [М] = Н/М.

Момент вращения определяется в соответствии с передаточным отношением U.

                             М3=М4/U3, M2=M3/U2, M1=M2/U1                                                 (3)

2. Мощность вращательного движения в киловаттах Р, [Р]=кВт.

                  Р= (М π n 10ˉ³) / 30                                                                                     (4)

М – момент вращения, [ М ]=Н м, n – частота вращения.

Величины моментов на осях определяем без учета коэффициента полезного действия (КПД).

По полученным моментам определяем необходимую мощность Р по осям 4, 3, 2 и 1 в киловаттах (см. формулу 4). Значения мощности Р для осей 4, 3, 2, и 1 должны быть одинаковыми.

Расчеты выполняются с помощью электронных таблиц Microsoft Office Excel.

В результате расчетов формируется итоговая таблица включающая следующие данные: обозначения осей (ось 4, ось 3, ось 2, ось 1), передаточные отношения (U3, U2, U1), частота вращения (n4, n3, n2, n1), момент вращения (М4, М3, М2, М1), мощность вращательного движения (Р4, Р3, Р2, Р1)

Пример формирования итоговой таблицы:

п/п

Наименование

передачи

U

Оси

Частота

вращения

Момент

вращения

Мощность

4

1

Цепная передача

3

2

Зубчатая передача

2

3

Ременная передача

1

1.2.ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

1.Ввести исходные данные (дополнительно задать межосевое расстояние цепной передачи) и выполнить проектировочный расчет. Записать основные параметры рассчитанной цепи (число зубьев, межосевое расстояние) для выполнения проверочного расчета.

2.Рядность цепи. Тип смазки. Тип цепи. Тип звена. Режим работы. Выбирается проектировщиком исходя из условий работы передачи.

Рядность цепи берется равной 1 или 2. Тип смазки выбирается из предложенного списка (наиболее благоприятный для работы цепи). Тип цепи необходимо выбрать из предложенного списка, наиболее широко распространенные. Втулочные цепи и специальные выбирать не рекомендуется. Режим работы выбирается исходя из условия работы привода: привод ленточного конвейера предназначен для перемещения различных грузов (ящиков, мешков, сыпучих материалов)

3.Исходя из полученных параметров цепи, выполнить проверочный расчет по моменту с подбором цепи из базы данных.  Сохранить результаты расчета: таблицу исходных данных для проверочного расчета, таблицу моментов и сил действующих на оси цепной передачи.

4.Откорректировать конструктивные данные в чертеже ведущей и ведомой звездочек и сохранить чертеж ведущей и ведомой звездочек цепной передачи.

В чертежах ведущей и ведомой звездочек цепной передачи выполнить следующие условия: размер ступиц звездочек цепной передачи должен быть равен ширине венца соответствующего колеса плюс 10÷15 мм (исходя из стандартного ряда размеров 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 и т.д.); диаметр отверстия под вал в ступице ведущей звездочки задать равным 30 мм для обеспечения необходимой геометрии вала редуктора.

5.Сохранить результаты проектирования в виде: исходные данные и результаты проектировочного расчета, исходные данные и результаты проверочного расчета (таблицы: результаты расчета по моменту, силы), графической файл чертежей звездочек цепной передачи.

1.3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

1.Проектирование зубчатой передачи производим в системе APM Trans (Передачи вращения). Выбираем следующий тип передачи: Прямозубая цилиндрическая передача с внешним зацеплением.

2.Исходные данные: момент на выходе; обороты на выходе;  межосевое расстояние аw; передаточное отношение (из раздела 1.1); число зацеплений 1 ; крепление на валу, термообработка и режим работы выбирается самостоятельно.

Модуль зубчатой передачи m=10.

3.После выполнения проектировочного расчета сохранить таблицы: исходные данные; основные геометрические параметры; силы действующие в передаче.

4.Для выполнения проверочного расчета задать следующие параметры: Z – число зубьев,  bw  –  ширина  зубчатых  колес,  m – модуль,  Х –  коэффициент  смещения,  aw – межосевое расстояние.

5.Выполнить проверочный расчет по ресурсу и моменту. Сохранить: Исходные данные для проверочного расчета. Таблицы результатов расчета по ресурсу и моменту.

6.При выполнении чертежей необходимо выполнить следующие условия: Размер ступицы ведущего и ведомого колес при создании чертежа сделать равным ширине соответствующих зубчатых колес bw плюс 10÷15 мм (до ближайшего стандартного размера: 20, 30, …, 100, 110, 120). Сохранить чертежи ведущего и ведомого зубчатых колес.

1.4.ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

1.Проектирование ременной передачи производим в системе APM Trans (Передачи вращения). Выбираем следующий тип передачи: клиноременная передача.

2.Исходные данные:

-Мощность на ведущем валу, обороты на ведущем валу.

-Число ремней клиноременной от 1 до 6. Задается из Базы Данных (БД) и уточняется при проверочном расчете.

-Передаточное отношение U (рассчитано в пункте 1.1).

-Коэффициент динамики от 1 до 3 ( 1-спокойный режим работы). Выбирается равный 1.

-Тип регулировки. Данная ременная передача выполняется без натяжения ремня.

-Дополнительные параметры передачи. Задается межосевое расстояние В.

3.После выполнения проектировочного расчета сохраняются следующие данные:

Исходные данные передачи; Таблица ремней передачи; Силы действующие в передаче.

4.Проверочный расчет. При проверочном расчете выполняется подбор количества и необходимого типа ремня, исходя из рассчитанной величины передаваемого момента (см.Раздел 1.1).

5.При выполнении чертежей ведущего и ведомых колес необходимо выполнить следующие условия: ширина венца ведущего и ведомого колес должна быть одинакова; размер ступицы ведущего и ведомого колес должен быть больше ширины венца соответствующего колеса на 10÷15 мм, с увеличением размера до ближайшего стандартного (30, 40 50, 60, 70, 80, 90, 100, и т.д.); диаметр под вал у ведомого колеса выполнить равным 30 мм (вместо стандартного размера 40 мм).

Сохранить чертежи ведущего и ведомого колес.

1.5.Проектировочный расчет валов зубчатой передачи

Производим расчет валов зубчатой передачи по осям 3 и 2 (см. рис.1, рис.2 и рис.3) по системе АПМ Shaft (Расчет валов и осей).

Расчет вала по оси 3 зубчатой передачи (см. рис.2):

1.Выполняем рисунок вала в системе АПМ Shaft в соответствии с эскизом вала и используя результаты расчетов в разделах 1.2 и 1.3 курсовой работы.

Диаметр первой секции вала выполняется равным 30 мм, длина секции берется по длине ступицы ведомого колеса цепной передачи.

Диаметры второй и четвертой секций вала выполняются равными 35 мм, длина секции стандартная и равна 50 мм.

Диаметр третьей секции вала равен 40мм, а длина секции берется по длине ступицы ведомого колеса зубчатой передачи.

2.Подвижные опоры вала устанавливаются в середине второй и четвертой секции вала. Подвижными опорами вала являются подшипники, обеспечивающие вращение вала при работе привода ленточного конвейера.

3.При расчете вал загружается следующими силами и моментами (направление действия сил определяется по рис.1):

-Сила, действующая на ведущее колесо цепной передачи. Задается без учета угла наклона вектора силы и располагается в середине секции.

-Сила, действующая на ведомое колесо зубчатой передачи. Указывается составляющая силы, направленной к оси зубчатого колеса, и располагается в середине секции 3.

-Крутящий момент (ось 3), направлен в разные стороны (по часовой и против часовой стрелки), и приложен в середине секций 1 и 3.

Секция 1 – это место установки ведущего колеса цепной передачи, секция 3 – это место установки ведомого колеса зубчатой передачи.

4.Проводится общий расчет вала, и анализируются следующие результаты: напряжения и усталостная прочность вала.

Максимальные напряжения не должны превышать допустимые для выбранного материала вала (превышение может быть не более 3-5%). Если максимальные напряжения превышают допустимые, то следует изменить материал вала. Если не удается подобрать более прочный материал, то необходимо увеличение диаметра вала по всем секциям.

Величина усталостной прочности не должна быть меньше 1. Если усталостная прочность меньше 1, то следует изменить материал вала (или геометрию вала).

Расчет вала по оси 2 зубчатой передачи (Рис.3):

1.Выполняем рисунок вала в системе АПМ Shaft в соответствии с эскизом вала и используя результаты расчетов в разделах 1.3 и 1.4 курсовой работы. Эскиз вала аналогичен эскизу вала по оси 3, только отражен относительно вертикальной прямой.

Диаметры первой и третьей секций вала выполняются равными 35 мм, длина секции стандартная и равна 50 мм.

Диаметр второй секции вала равен 40мм, а длина секции берется по длине ступицы ведущего колеса зубчатой передачи.

Диаметр четвертой секции вала выполняется равным 30 мм, длина секции берется по длине ступицы ведомого колеса ременной передачи.

2.Подвижные опоры вала устанавливаются в середине первой и третьей секций вала. Подвижными опорами вала являются подшипники, обеспечивающие вращение вала при работе привода ленточного конвейера.

3.При расчете вал загружается следующими силами и моментами (направление действия сил определяется по рис.1):

-Сила, действующая на ведомое колесо ременной передачи. Задается без учета угла наклона вектора силы и располагается в середине секции.

-Сила, действующая на ведущее колесо зубчатой передачи. Указывается составляющая силы, направленной к оси зубчатого колеса, и располагается в середине секции 2.

-Крутящий момент (ось 2) направлен в разные стороны (по часовой и против часовой стрелки), и приложен в середине секций 2 и 4.

Секция 4 – это место установки ведомого колеса ременной передачи, секция 2 – это место установки ведущего колеса зубчатой передачи.

4.Проводится общий расчет вала, и анализируются следующие результаты: напряжения и усталостная прочность вала.

Максимальные напряжения не должны превышать допустимые для выбранного материала вала (превышение может быть не более 3-5%). Если максимальные напряжения превышают допустимые, то следует изменить материал вала. Если не удается подобрать более прочный материал, то необходимо увеличение диаметра вала по всем секциям.

Величина усталостной прочности не должна быть меньше 1. Если усталостная прочность меньше 1, то следует изменить материал вала ( или геометрию вала).

1.6.Построение пространственной модели привода ленточного конвейера

По полученным данным построить в APM Graph и АРМ Studio 3D модель привода ленточного конвейера, включая цепную передачу, зубчатую передачу, ременную передачу, валы редуктора.

1.Построить в APM Graph сборочный чертеж ленточного привода. При построении используются ранее полученные чертежи при расчетах цепной, зубчатой и ременной передачах. По каждому чертежу формируются «Блоки», а затем выполняется сборочный чертеж.

2.По сборочному чертежу формируются 3D модели колес ленточного привода, и дорисовываются валы зубчатой передачи. 3D Модель привода формируется без учета зубьев ведущих и ведомых колес цепной, зубчатой и ременной передач.

3.Формирование 3D модели  привода  ленточного  конвейера  выполняется  в  системе  T-Flex.


ЧАСТЬ 2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ФЕРМЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ПЕШЕХОДНОГО ПЕРЕХОДА

Расчет и проектирование пространственной ферменной конструкции производится в системе APM Structure 3D. Ферменная конструкция рассчитывается для двух вариантов выполнения: в первом варианте конструкция состоит из двух секций (см. рис.4), при расчете второго варианта количество секций увеличивается до десяти.

Рис.4. Эскиз пространственной ферменной конструкции.

Задачей расчета является получение наименьшего веса конструкции при заданных величинах допустимых напряжениях материала сечений.

Перед тем, как начать построение ферменной конструкции необходимо в системе APM Structure 3D установить размерность миллиметры [мм].

1.Построить пространственную ферму, состоящую из стержневых элементов. При работе с системой APM Structure 3D используются следующие материалы: краткие методические указания (см. раздел «Structure3D_v1» в папке «АПК_курсовая_работа» ), электронный учебник по системе APM Structure_3D и справку системы APM Structure_3D.

2.Подобрать сечения фермы из библиотеки стандартных элементов (квадратного, круглого или другого сечения по усмотрению разработчика).

3.Определить допустимые напряжения материала сечений σ исходя из заданной величины коэффициента запаса прочности S 

σ ≤ σмак/ S

максимальные допустимые напряжения σмак определяются  в системе APM Structure 3D в пункте «Материалы».

4.Выполнить статический расчет пространственной фермы и провести анализ полученных значений напряжений. Напряжения σ не должны отличаться от расчетных напряжений более, чем на 10%. Если полученные расчетные напряжения σ не удовлетворяют заданным условиям, то повторно осуществить подбор сечений фермы.

5.В электронном отчете помещаются рисунки пространственной фермы по первому и второму вариантах в виде стержневых элементов конструкции (без изображения сечений) и с изображением сечений конструкции.

При формировании отчета в тексте помещать необходимые комментарии.

По результатам расчета необходимо поместить рисунки с максимальными напряжениями и перемещениями, а также рисунки с напряжениями и перемещениями всей пространственной фермы (см. меню «Результаты»).

После выполнения первого и второго вариантов расчета осуществить сравнение по весу конструкции двух ферм.

ЧАСТЬ 3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАРКАСА СТАПЕЛЯ СБОРКИ ПАНЕЛЕЙ ФЮЗЕЛЯЖА

Расчет и проектирование каркаса стапеля сборки панелей фюзеляжа выполняется в системе APM Structure 3D. Производится построение Т-образной стержневой конструкции стапеля , а затем отдельной балки, расположенной на бетонном полу. Т-образная конструкция стапеля и отдельной балки формируются в отдельных файлах. Положение сил Р имитирует расположение рубильников и ложементов стапеля (см. рис.5).

Задачей расчета является получение максимального перемещения конструкции каркаса стапеля не более 0.1 мм (± 5%).

Перед тем, как начать построение каркаса стапеля необходимо в системе APM Structure 3D установить размерность миллиметры [мм].

1.Выполнить построение Т-образной стержневой конструкции каркаса стапеля. При работе с системой APM Structure 3D используются следующие материалы: краткие методические указания (см. раздел «Structure3D_v1» в папке «АПК_курсовая_работа» ), электронный учебник по системе APM Structure_3D и справку самой системы APM Structure_3D.

2.Задать силы Р по верхней балки стапеля, используя задание нагрузок на стержневые элементы в локальной системе координат.

3.Закрепить Т-образные опоры каркаса стапеля в соответствии с показанными условиями.

4.Подобрать сечение каркаса стапеля из библиотеки стандартных элементов (двутавр или квадрат).

5.Выполнить статический расчет каркаса стапеля. Максимальные перемещения конструкции каркаса стапеля не должны превышать 0.1 мм (± 5%). В противном случае необходимо продолжить подбор сечения.

6.После подбора сечения каркаса стапеля выполнить перемещение верхней балки стапеля с помощью «Внецентренного соединения стержневых элементов модели конструкции».

7.Нижную балку каркаса стапеля расположить на бетонном полу на двух опорах, в соответствии с эскизом. Задать силы Р по нижней балки стапеля, используя задание нагрузок на стержневые элементы в локальной системе координат. Сечения нижней балки взять по аналогии с верхней балкой (см. пункт 5 расчета). Выполнить статический расчет балки.

8.В электронный отчет поместить рисунки и комментарии, поясняющие ход выполнения расчетов. После выполнения расчетов верхней и нижней балок в отчет поместить рисунки: максимальные напряжения и перемещения; рисунки напряжений и перемещений балок.

Рис.5. Эскиз каркаса стапеля сборки панелей фюзеляжа.

ЧАСТЬ 4. ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

1.Пояснительная записка помещается в папку и содержит:

-Отпечатанный титульный лист пояснительной записки с подписями исполнителя курсовой работы и руководителя.

-Отпечатанный лист задания с подписями проектанта и руководителя.

-Содержание курсовой работы.

-Перечень представляемых файлов.

-Электронная версия курсовой работы на CD- диске (титульный лист, задание, содержание работы, перечень файлов и файлы курсовой работы).

2.Образцы титульного листа пояснительной записки и листа задания к курсовой работе см. в папке курсовой работы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73879. Обратный пьезоелектрический эффект 32.86 KB
  Пъезоэффект возникает только в 20 кристаллах из 32 возможных каждый из которых отличается своей группой симметрии. Эти группы включают в себя элементы симметрии – оси после поворота кристалла на определенный угол новое его положение точно совпадает с выходным плоскости зеркально отображает все элементы кристалла по обе ее стороны и центры симметрии. Используется в современной технике – это структура что характеризируется осью симметрии бесконечного порядка и плоскостью m проходящую через эту ось. Полярнаю ось симметрии направлена по...
73884. Тензор механічної напруги 30.65 KB
  Однорідний протяжний пружний стрижень одновимірний кристал на який діє механічне напруження показано на рис. Механічне напруження не вектор і тому позначається парою стрілок однакових за величиною і протилежних за напрямом.
73885. Фізична природа власної полярності кристалів 40 KB
  Природа спонтанної поляризації піроелекrpиків (і, тим більше, власної полярності пєзоелекrpиків) не зводиться тільки до зсувів іонних пiдгpаток, але має бути врахована конфіrypація структури кристала.
73887. Тепловые свойства диэлектриков 26 KB
  Этот эффект представляет собой необратимый переход электрической энергии в тепловую энергию. Необходимо отметить что в пироэлектрических кристаллах возможен не только квадратичный но и линейный электротепловой эффект. Этот эффект является обратимым и называется электрокалорическим.