Синтез зубчатой передачи привода (лист 2)

Тепловий рядний двигун

Пояснювальна записка

до курсового проекту по ТММ

“Проектування та дослідження схем механизмів

теплового рядного двигуна”

завдання № …

Проект виконав студент групи МБ02-14 Прізвище ініціали

Керівник проекту Коптілий О.В.

Дніпропетровськ, 2016

Исходные данные:

Ход поршня: м;

Смещение:

Частота вращения электродвигателя: ;

Частота вращения водила:

Давление газов: ;

Модуль колес редуктора: ;

Число сателлитов: .

Примечание:

Расстояние до центра тяжести звена ;

Диаметр поршня ;

Коэффициент увеличения средней скорости обратного хода

Коэффициент неравномерности хода машины δ=0,02;

Весом звена ОА пренебрегаем.

Кинематический анализ

План положений

Механизм вычерчиваем в 8-ми положениях, начиная из одного из крайних положений ползуна B (всего таких положений два), а затем через каждые 45⁰ поворота кривошипа.

Для определения радиуса кривошипа и длины шатуна по заданным необходимо найти угол θ по формуле:

Размеры r и l можно найти аналитически по формулам:

Стоим план механизма в масштабе и график перемещения поршня.

План скоростей

Линейная скорость точки А будет:

,

где - угловая скорость звена l_OA,

Принимаем масштаб планов скоростей

Тогда на плане скоростей вектор скорости точки будет соответствует отрезку

Построение планов скоростей:

Вектор скорости т. направляем перпендикулярно звену ОА, а скорость т. В определяем решая графическим путём систему уравнений (векторных):

где скорость направляющей ползуна 2.

Действительные скорости определяем как:

Угловую скорость звена определим как

Величины , , , - берём из плана скоростей.

Расчёт ведём для 8-ми положений и результаты расчётов заносим в табл. 1.

Таблица 1

Положения		ωBA, 1/сек
	2,6	0,00	1.69	8.44
	2,6	1.51	2.07	6.47
	2,6	2.56	2.58	0.72
	2,6	2.17	2.32	5.48
	2,6	0,00	1.69	8.44
	2,6	2.11	2.24	6.6
	2,6	2.66	2.62	0.74
	2,6	1.57	2.14	5.61

План ускорений

Полное ускорение т. А будет равно нормальному:

Принимаем масштаб планов ускорения

Тогда на плане скоростей вектор скорости точки будет соответствует отрезку

Ускорение т. В определяем решая графическим путём систему уравнений:

где и .

Для построения планов ускорений необходимо определить вектор нормального ускорения т. В относительно т. А.:

где - берём из планов скоростей, мм.

Положение 0:

Положение 1:

Положение 2:

Положение 3:

Положение 4:

Положение 5:

Положение 6:

Положение 7:

Действительные ускорения определяем как:

Угловое ускорение звена ВА будет ε

Результат расчётов заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Положения
	99.5	77.87	91.86	74.2
	99.5	68.33	84.37	209.9
	99.5	24.38	65.94	326.0
	99.5	65.15	81.28	246.8
	99.5	121.6	107.2	74.1
	99.5	75.82	86.6	208.4
	99.5	20.6	64.38	336.2
	99.5	72.89	83.44	248.4

1.4 Графики.

1.4.1 Графики перемещений т. В строим в масштабе k_s=0,002 м/мм , k_φ=0,04 рад/мм.

1.4.2 График скоростей т. В строим в масштабе k_v=0,04 м*с^-1/мм, k_φ=0,04 рад/мм.

1.4.4 График ускорений т. В строим в масштабе k_a=2,0 м*с^-2/мм, k_φ=0,04 рад/мм.

Синтез зубчатой передачи привода (лист 2)

2.1 Подбор чисел зубьев планетарного редуктора

Передаточное отношение редуктора

Передаточное отношение разобьем на два передаточных отношения

Задавшись числом найдем из соотношения

Числа зубьев и найдем, решая систему уравнений:

Принимаем следующие числа зубьев:

, , , .

Проверка

По условию соосности:

По условию сборки:

где наибольший общий делитель чисел зубьев

о, следовательно условие соблюдено.

По условию соседства:

условие соблюдено.

Погрешность в передаточном отношении:

что в пределах нормы .

Окончательно принимаем

2.2 расчет геометрических параметров зубчатых коле пары и .

Длина начальных окружностей:

Диаметр окружностей вершин

Диаметр окружностей впадин

Межосевое расстояние

Окружной шаг

Толщина зуба и ширина впадин

Высота головки зуба

Высота ножки зуба

2.3 Определение коэффициента перекрытия зубчатой пары

3. Силовой расчёт механизма.

3.1 Массу шатуна определяем по формуле

3.2 Массу поршня определяем по формуле

3.3 Определяем момент инерции шатуна

3.4 Силы тяжести шатуна и поршня

3.5 Диаметр поршня:

3.6 Площадь поршня:

3.7 Наибольшее технологическое усилие:

Для определения внешних сил воспользуемся индикаторной диаграммой.

,

,

,

,

,

,

,

.

3.8 Определяем силу инерции шатуна и поршня для каждого положения

1) Положение 0:

2) Положение 1:

3) Положение 2:

4) Положение 3:

5) Положение 4:

6) Положение 5:

7) Положение 6:

8) Положение 7:

3.9 Определяем реакции в кинематических парах уравновешивающие моменты

Силами, которые меньше 5% от Р_Т в построении пренебрегаем.

Положение "0":

получилась с отрицательным знаком, значит необходимо изменить на схеме направление вектора и принять данное значение с противоположным знаком.

Положение "1":

Положение "2":

Положение "3":

Положение "4":

получилась с отрицательным знаком, значит необходимо изменить на схеме направление вектора и принять данное значение с противоположным знаком.

Положение "5":

получилась с отрицательным знаком, значит необходимо изменить на схеме направление вектора и принять данное значение с противоположным знаком.

Положение "6":

получилась с отрицательным знаком, значит необходимо изменить на схеме направление вектора и принять данное значение с противоположным знаком.

Положение "7":

получилась с отрицательным знаком, значит необходимо изменить на схеме направление вектора и принять данное значение с противоположным знаком.

3.10 Определение уравновешивающих моментов с помощью рычага Жуковского.

Положение (3):

Погрешность:

Положение (5):

Погрешность:

4. Определяем мощность электродвигателя и расчёт маховика

4.1 Подбор электродвигателя

Для подбора электродвигателя применяем метод, основанный на использовании кривой избыточных моментов.

Для построения кривой избыточных моментов необходимо построить на кривой моментов сил сопротивления ( ) усреднённый и принимаемый постоянным момент сил движущихся ( ). Основанием служит условие установившегося движения .

Расчётный момент электродвигателя:

Требуемая мощность электродвигателя:

электродвигателя (принимаем ( ).

Так как по ГОСТ 19523-74 электродвигателей с частотой вращения ротора нет, то данные выбираем по электродвигателю 4А160S4УЗ, мощностью 8,0 кВт, частотой вращения , маховым моментом
При этом будем считать, что частота вращения ротора двигателя будет равна заданному в условиях курсового проекта

4.2 Расчёт маховика.

Момент инерции маховика:

где ‑ наибольшая избыточная работа, коэффициент неравномерности хода машины, - угловая скорость вала, на котором устанавливается маховик, определяем, как площадь трапеции над средним моментом.

- масштабный коэффициент момента,

- масштабный коэффициент угла поворота кривошипа.

угловая скорость колеса

угловая скорость сателлитов, определяемая по формуле:

скорость сателлитного блока, определяемая по формуле:

угловая скорость водила 4:

:

Центральные моменты инерции зубчатых колес определяются по формуле:

,

,

.

Момент инерции водила относительно центральной оси вращения принимаем равным:

где момент инерции колеса .

Центральный момент инерции колеса :

Центральный момент инерции колеса :

Центральный момент инерции колеса Z_2':

Момент инерции водила относительно центральной оси вращения:

Угловая скорость колеса :

Угловая скорость водила:

Угловая скорость сателлитов:

Скорость сателлитного блока:

Приведённый момент инерции редуктора:

Момент инерции маховика:

Диаметр маховика:

Ширина маховика:

Скорость маховика:

, следовательно, материал маховика - сталь.

Выводы

В результате выполнения курсового проекта были выполнены следующие расчеты и построения.

В первом разделе было проведено проектирование и кинематическое исследование основного механизма. Построены план механизма, планы скоростей и ускорений для восьми положений. Построены графики перемещения, скоростей и ускорения поршня.

Во втором разделе был произведении синтез зубчатой передачи привода. Рассчитана схема и подобраны числа зубьев планетарного редуктора. Определены исполнительные размеры колеса и сателлита. Начерчена схема планетарного редуктора. Начерчено эвольвентное зацепление центрального колеса и сателлита. Определены длина рабочей части линии зацепления, коэффициент перекрытия и рабочие участки профилей зубьев.

В третьем разделе был выполнен силовой расчет механизма. Определены реакции во всех кинематических парах механизма от технологической нагрузки и сил инерции. Вычислены величины уравновешивающих моментов. Результаты силового расчета для двух положений были проверены при помощи рычага Жуковского. Была построена кривая, приведенная к кривошипному валу моментов сил сопротивления. Рассчитаны основные размеры маховика.

Литература

1. Кожевников С.Н. Конспект лекций по ТММ, части I и II / Кожевников С.Н., Раскин Я.М. – ДМетИ, 1971. – 285 с.

2. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин / С.Н. Кожевников. – М: Машиностроение, 1973. – 584 с.

3. Артоболевский И.И. Теория механизмов / И.И. Артоболевский. – М: Наука, 1975. – 776 с.

4. Кіницький Я.Т. Теорія механізмів і машин: підручник / Я.Т. Кіницький. – К: Наукова думка, 2002. – 659 с.

5. Теория механизмов и машин: Учебник для студ. учреждений высш. проф. Образования / [М.З. Коловский, А.Н. Евграфов, Ю.А. Семенов, А.В. Слоуш]. – 4-е изд.перераб. – М.:Издательский центр «Академия», 2013. – 560 с.

6. Курсове проектування з теорії механізмів і машин: учбовий посібник / Є.І. Крижанівський, Б.Д. Малько, В.М. Сенчішак та ін. – Івано-Франківськ, 1996. – 357 с.

7. Кундрат А.М., Кундрат М.М. Науково-технічні обчислення засобами MathCAD та MS Exel. Навч. посібник. – Рівне: НУВГП, 2014. – 252 с.