К выполнению контрольной работы 2

Данный раздел курса технической механики - завершающий. Требует от студентов достаточно свободного владения как методами теоретической механики и сопротивления материалов, так и знаниями и навыками, полученными при изучении инженерной графики, а также сведениями из курса материаловедения. При изучении деталей механизмов и машин важнейшую роль играют

рисунки и чертежи, приводимые в учебной литературе; их следует изучать весьма внимательно. Изучение механизмов и их деталей следует вести в единой последовательности:

1) назначение, устройство, принцип работы;

2) оценка достоинства и недостатков, область применения;

3) краткие сведения о материалах;

4) основные расчетные параметры, геометрические и кинематические соотношения;

5) расчет на прочность, износостойкость.

Задачи №№ 1 – 10К решению этих задач следует приступить после изучения темы 5.1-5.2 раздела «Детали машин» и разбора примера.

Пример 1Соединение деталей 1 и 3 нагружено силой F=70кН и осуществлено через накладку 2. Накладка приварена к детали 1 фланговыми швами, а к детали 3 - шарнирным соединением с помощью пальца.

Определить длину lф каждого сварного шва и диаметр пальца d.

Для материала пальца принять [τ]ср=80 НIмм², а для материала сварного шва [τ]'ср =100 Н/мм², расчет шарнирного соединения на смятие производить не требуется, так как принято пониженное значение [τ]ср.

Решение

1. Из условия прочности угловых сварных швов при срезе определяем длину lф каждого шва, учтя, что в нашем случае суммарная длина швов l = 2*lф, и приняв катет шва k = 5мм:

2. Из условия прочности пальца при срезе определяем его диаметр d:

Где n – число плоскостей среза пальца. В нашем случае n = 1.

Принимаем d = 34мм.

Задачи №№ 11 – 20К решению этих задач следует приступить после повторения относящегося к вращательному движению материала разделов "Кинематика" и "Динамика", изучения тем 2.1-3.3 Разделов «Кинематика», «Динамика»,уяснения приведенных ниже методических указаний и разбора примера 2.

В предлагаемых задачах требуется определить кинематические (ω; n) и силовые (Р, М) параметры для всех валов многоступенчатой передачи привода. Приступая к решению задачи, следует ознакомиться с ГОСТами на условные обозначения элементов и с правилами выполнения кинематических схем. Валы и звенья нумеруются по направлению силового потока (направлению передачи движения) - от ведущего вала (вал двигателя) к ведомому валу. Индекс в обозначениях параметров валов ω, n, Р и М соответствует номеру вала, а в обозначениях d и z - номеру насаженного на вал звена (колеса, шкива, звездочки и т.п.). Параметры любого последующего вала определяют через заданные параметры ведущего вала при условии, что известны КПД и передаточные отношения отдельных передач привода. Напоминаем, что при после­довательном соединении общее передаточное отношение равно произведению передаточных отношений отдельных передач, то же - для КПД. Следует помнить, что для зубчатых передач передаточное число равно:

где индекс 1 относится к ведущему, а индекс 2 - к ведомому звену передачи.

Приводим таблицу средних значений КПД некоторых пере­дач (с учетом потерь в подшипниках):

Тип передачи	Закрытая	Открытая
Зубчатая цилиндрическая	0,98	0,96
Зубчатая коническая	0,97	0,95
Червячная	0,8	-
Цепная	-	0,92
Клиноременная	-	0,95

Пример2 Привод состоит из электродвигателя мощностью Р = 11 кВт с частотой вращения вала nдв. = 1460 об/мин и многоступенчатой передачи с коэффициентами полезного действия: - косозубого редуктора - ;
- цепной передачи -

Требуется определить:

а) общие КПД (без учёта потерь в подшипниках муфтах) и передаточное число привода;

б) мощности, вращающие моменты и угловые
скорости для всех валов.

Решение

1.Кинематическая и конструктивная характеристики привода: передача двухступенчатая, понижающая (т.е. уменьшающая угловую скорость, так как в каждой ступени диаметр выходного звена больше, чем входного). Первая ступень - передача цепная, вторая - цилиндрическая косозубая закрытая в герметичный корпус, называется редуктором. Для подсоединения к ведущему и ведомому валам редуктора предусмотрены упругие муфты.

2. Общий КПД передачи:

3. Мощности на валах:

Мощность на третьем валу можно было определить и иначе:

4. Передаточные числа отдельных передач:

Передаточные отношения равны передаточным числам. Общее передаточное число передачи:

5. Угловые скорости валов:

Угловую скорость третьего (выходного) вала можно было определить и иначе:

6. Вращающие моменты на валах:

В понижающих передачах понижение угловых скоростей валов сопровождается соответствующим повышением вращающих моментов. Мощности на валах снижаются незначительно вследствие потерь на трение в подшипниках и при взаимодействии звеньев.

Задачи №№21-30К этим задачам следует приступить после изучения темы 5.3"Передачи вращательного движения", уяснения методических указаний к теме и разбора
примеров 3 и 4.

В предлагаемых задачах требуется выполнить геометрический расчет (определить основные геометрические размеры) зубчатой цилиндрической или червячной передачи. Этот расчет, как известно, базируется на заданном межосевом расстоянии а. При расчете студенты должны применять наименования и обозначения расчетных параметров только в соответствии с действующими ГОСТами.

Методика геометрического расчета зубчатых цилиндрических передач.
Исходные данные: передаточное число и, межосевое расстояние аи относительная ширина колеса (коэффициент ширины венца колеса) ψ.

1. Выбираем модуль зубьев m по рекомендации:
принимая стандартное значение (мм) из ряда: 1,5; 2; 2.5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 10; 12; 16; 20.

2. Определяем число зубьев шестерни z1 из формулы:

,

где - угол наклона зуба.

Для прямозубых передач = 0, для косозубых передач = 8º….20º.

Принимаем = 15º

Получаем:

Полученное значение округляем до ближайшего целого числа, но не менее 17.

3. Из формулы u = z2/z1 определяем число зубьев колеса z2, округляя полученное значение до ближайшего целого числа. Уточняем значение передаточного числа u.

4. Уточняем угол наклона линии зуба

5. Определяем основные геометрические параметры зацепления:

а) шаг ;

б) высота головки зуба ,
высота ножки зуба

6. Определяем основные геометрические размеры колес:

а) делительные диаметры и

б) диаметры окружностей вершин зубьев

в) диаметры окружностей впадин

г) уточненное межосевое расстояние

д) находим ширину зубчатого венца

Пример 3Исходные данные: передача цилиндрическая косозубая, =100мм, u = 4, =0.4

Решение:

1. принимаем m = 2мм.

2. Принимаем = 15º; cos = 0.96593

, принимаем z1 = 19.

3. z2 = 19*4 = 76

4. Уточняем угол наклона линии зуба

= 18,19º

5.

6.