Методические указания по технической механике

Министерство образования Украины

Национальный технический университет Украины

(Киевский политехнический институт)

Методические указания

к курсовому проектированию по дисциплине

"Техническая механика"

для студентов специальностей

“Информационно-измерительная техника"

Киев 2000 г.

Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине

"Техническая механика" для студентов специальностей “Информационно- измерительная техника" /Сост. В. А. Бойко, В. C. Детлинг. - Киев: НТУУ
КПИ. 2000.
1 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1.1 Цель курсового проектирования

Курсовой проект по курсу "Техническая механика" является первой самостоятель-ной комплексной работой студентов в процессе подготовки к инженерной деятельности. Цель курсового проекта - систематизировать и закрепить теоретические знания, полу-ченные при изучении курсов "Инженерная графика", "Физика", "Химия", "Математика", "Техническая механика", приобрести навыки проектирования новых изделий (в част-ности электромеханических устройств с учетом современных требований); использова- ния справочной литературы, стандартов, единых норм и расценок; разработки тексто-вой и графической документации; подготовки к выполнению курсовых проектов по профилирующим предметам.

Курсовой проект выполняется на основании технического задания, выдаваемого руководителем проекта.

1.2. Содержание и объем курсового проекта

В процессе работы над курсовым проектом студенты рассчитывают основные параметры заданного механизма и разрабатывают его конструкцию.
Конструкторская документация проекта состоит из пояснительной записки (15-
20 страниц), принципиа-льной кинематической схемы, сборочных чертежей устройства и сборочной единицы, рабочих чертежей 5-8 нестандартных деталей
(вала, зубчатого колеса, шкалы, пружи-ны, стакана, стойки и т.п.).

Пояснительная записка в общем случае должна содержать следующее разделы:

Введение.

Назначение и область применения проектируемого изделия.

Техническая характеристика изделия.

Описание и обоснование выбранной конструкции.

Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции: расчет мощности и выбор электродвигателя; расчет кинематических параметров (определение общего передаточного отношения и передаточных отношений ступеней); расчеты на прочность; расчеты кинематической точности и погрешности мертвого хода; выбор материалов и покрытий; определение критериев конструктивного качества и экономической эффектив- ности конструкции.

Конкретный перечень конструкторской документация, подлежащей обязательной разработке, указывается в техническом задании на курсовой проект.

1.3. Оформление документации проекта

Вся графическая и текстовая документация проекта должна оформляться в полном соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и СТП КПИ 2.001-83 "Курсовые проекты. Требования к оформлению документации".

2. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРИВОДОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ МАЛОЙ
МОЩНОСТИ

2.1 Исходные данные

1 Назначение электропривода, общая характеристика режима работы электродви-гателя, специальные требования.

А. Приводы специализированных устройств (магнитофоны, МТЛ устройств ЭВМ, печатающие машины и др.). Режим работы и требования к электродвигателю опреде-ляются специальными техническими условиями.

Б. Нерегулируемые приводы исполнительных механизмов управления, операцион-ных механизмов и технологических устройств, механизмов дистанционного управления. Режим работы двигателя длительный или повторно- кратковременный, нерегулируемый по частоте вращения, реверсивный или нереверсивный.

В. Нерегулируемые приводы приборов времени, программных устройств, МТЛ са-мопишущих приборов и др. Режим работа двигателя длительный или повторно- кратко-временный с постоянной стабилизированной частотой вращения, нереверсивный.

Г. Приводы следящих систем управления (приводы РЛС, графопостроителей, ма-нипуляторов, привод стабилизации положения корпусов и др.). Режим работы длитель-ный или повторно-кратковременный реверсивный, регулируемый по частоте вращения.

2. Характеристика источника питания двигателя: для постоянного тока – напряже-ние и допускаемые токи нагрузки; для переменного - напряжение, частота и вид сети (однофазная, трехфазная).

3. Конструктивные требования: способ крепления двигателя; количество выходных концов вала ротора; наличие встроенных элементов (тахогенератор, редуктор и др.).

4. Функциональные требования: допускаемое изменение частоты вращения, способ регулирования, время переходного процесса, характеристика режима работа следящей системы и входных сигналов.

5. Эксплуатационные требования: срок службы; температура внешней среды; тре-бования устойчивости к линейным ускорением, вибрации, к ударным перегрузкам, к изменениям атмосферного давления и влажности.

6. Характеристика внешней нагрузки: числовое значение или закон изменения ста-тического момента нагрузки; скорости и ускорения вала нагрузки.

2.2 Выбор серии электродвигателей

По исходным данным выбирают серии двигателей переменного или постоянного тока, соответствующих требованиям пп. 1 и 2 группы привода (А, Б, В или Г)
(см. под-разд. 2.1), используя каталоги или ограничительные перечни, например таблице 2.1.

Из группы серий и типов выбирают двигатели, удовлетворяющие требованиям пп. 1-5 исходных данных, сравнивая требования с паспортными характеристиками конк-ретных типов двигателей. В первую очередь отбирают серии, соответствующие напря-жению питания, частоте сети и требуемой постоянной времени (для следящих систем), затем, учитывая степень обязательности, выбирают серии и типы, удовлетворяющие требованиям к конструкции, сроку; службы и устойчивости к климатическим и механи-ческим воздействиям.

Сравнительные характеристики некоторых серий двигателей приведены в таблицах 2.2 и 2.3. Если исходные требования перечнем серий одной группы не могут быть удов-летворены, используют серии нижестоящих групп в таблице
2.1: группу Б, например, можно дополнить перечнем групп В или Г.

Таблица 2.2-Электродвигатели постоянного тока
|Характерис|Серии электродвигателей |
|тики | |
|параметры | |
| |Д |ДРВ|СД |ДПМ |ДПP |МИГ |ДА |
|Напряже|< |+ |- |- |- |+ |- |- |
|ние |6 | | | | | | | |
|питания| | | | | | | | |
|В, | | | | | | | | |
| |6 |- |- |- |- |+ |- |- |
| |12|- |- |- |+ |+ |+ |- |
| |27|+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |
| |60|- |+ |+ |- |- |- |- |
| |11|- |- |- |- |- |- |- |
| |0 | | | | | | | |
|Номинал|от|0,1|0,1|8,0|0,5 |0,3 |10 |2,0 |
|ь | | | | | | | | |
|ная | | | | | | | | |
|мощно-с| | | | | | | | |
|ть, Вт | | | | | | | | |
| |до|200|300|150|14 |80 |600 |600 |
|Электромех|25…|15.|11.|45..|12..|1,3…|30….|
|ани-ческая| |..1|..1|90 |20 |8.5 |160 |
|постоян-на|100|00 |50 | | | | |
|я времени,| | | | | | | |
|мс | | | | | | | |
|С | |+ |- |+/- |+/- |- |- |
|регуляторо|- | | | | | | |
|м | | | | | | | |
|скорости | | | | | | | |
|С |- |- |- |- |- |- |- |
|редуктором| | | | | | | |
|С |- |- |- |- |+/- |+/- |- |
|тахогенер.| | | | | | | |
|С 0В "Лев"|- |- |- |- |- |- |+ |
|и "Пр | | | | | | | |
|С |- |- |- |- |- |- |+/- |
|тормозной | | | | | | | |
|муфтой | | | | | | | |
|Кол. |1/2|1 |1 |1/2 |1/2 |1/2 |1 |
|концов | | | | | | | |
|вала | | | | | | | |
|С |+ |+ |+ |- |+ |+ |+ |
|фланцевым | | | | | | | |
|креплением| | | | | | | |
|С |+ |- |- |+ |+ |- |+ |
|креплением| | | | | | | |
|по | | | | | | | |
|диаметру | | | | | | | |
|Последоват|+ |- |- |- |- |- |+ |
|ельно-го | | | | | | | |
|возбуждени| | | | | | | |
|я | | | | | | | |
|Параллельн|+ |+ |+ |- |- |- |- |
|ого | | | | | | | |
|возбуждени| | | | | | | |
|я | | | | | | | |
|С |+ |- |- |+ |+ |+ |- |
|постоянным| | | | | | | |
|магнитом | | | | | | | |
|Срок |1,5|1,5|0,5|1,0 |3,0 | |0,5 |
|службы, | | | | | | | |
|тыс. ч, | | | | | | | |
|макс. | | | | | | | |
|У|к линейн.| | | | | | | |
|с|ускор |35 |15 |15 |50 |100 | |35 |
|т| | | | | | | | |
|о| | | | | | | | |
|й| | | | | | | | |
|ч| | | | | | | | |
|и| | | | | | | | |
|в| | | | | | | | |
|о| | | | | | | | |
|с| | | | | | | | |
|т| | | | | | | | |
|ь| | | | | | | | |
| |к |12 |10 |10 |10 |10 | |15 |
| |вибрацион| | | | | | | |
| |ным | | | | | | | |
| |нагрузкам| | | | | | | |
| |К ударным|35 |10 |35 |50 |50 | |35 |
| |нагрузкам| | | | | | | |
| |К |2,5|2,5|2,5|50- |50- | |2,5-|
| |внешнему |-15|-15|-20|200 |300 | | |
| |атмосферн|0 |0 |0 | | | |150 |
| |ому | | | | | | | |
| |давлен, | | | | | | | |
| |кПа | | | | | | | |

2.3. Выбор типоразмера двигателя и передаточного отношения редуктора

Энергетические, кинематические и динамические показатели привода зависят одновременно от характеристик двигателя и от параметров редуктора.
Оптимальный ва-риант сочетания типоразмера двигателя, структуры редуктора и его передаточного отно-шения устанавливается, на основании энергетического, кинематического и динамиче-ского расчета системы ДВИГАТЕЛЬ-РЕДУКТОР-
НАГРУЗКА. Для приводов группы А методика такого расчета разрабатывается применительно к конкретному виду привода.

Таблица 2.3 Электродвигатели переменного тока
|Характери|Серия єлектродвигателей |
|сти-ки, | |
|параметры| |
| |Силовой |Малонагруженный|
| |Количество ступеней |
| |задано |не задано |задан|не |
| | | |о |задано |
| |Не | |i1=i2=i3=…=| |
|Минима|ревер | |= ik= = i =| |
|льный |сивный| |2,89 |i1 = i2 = i3 |
|объем | | |nопт= 0,942|=…= in= ik = |
|переда| | |lniS |1,895 |
|-чи | | | |nопт= 1,564 |
| | | | |lniS |
| |реверс| |i1=i2=i3=…=| |
| |ивный | |= ik= = i =| |
| | | |2,414 | |
| | | |nопт= | |
| | | |1,1346 lniS| |
|Минима|Не | |i1=i2=i3=…=| |i1 = i2 |
|- |ревер |ik+1=0,8|= ik= = i =||= i3 = |
|льный |сивный|54i1,2 |2,176 | |=…= in= |
|привед| | |nопт= 1,286| |ik = = |
|ен-ный| | |lniS | |1,554 |
|момент| | | | |nопт=2,2|
|инерци| | | | |69* |
|и | | | | |*lniS |
|переда| | | | | |
|чи | | | | | |
| |Ревер-| |i1=i2=i3=…=| | |
| |сивный| |= ik= = i =| | |
| | | |1,806 | | |
| | | |nопт= 1,692| | |
| | | |lniS | | |
|Минимальная | | |
|сум-марная | |ikmin= |
|кинемати-ческ| |1,202nопт=0,2*l|
|ая | |niS |
|погрешность | | |

3.5. Допустимые отклонения передаточных отношений в механизмах.

При реализации разработанной кинематической схемы из-за дискретности значе-ний чисел зубьев, которые должны быть целыми, чаще всего приходится отклоняться от расчетных значений передаточных отношений в ступенях и значения общего переда-точного отношения механизма. Допускаемое отклонение общего передаточного отно-шения: +2%…-5 %. В кинематических механизмах отсчетных устройств погрешность общего передаточного отношения недопустима.
В силовых механизмах типа 1 и 2 наи-более точно должны быть реализованы передаточные отношения последних ступеней, а в малоинерционных механизмах типа 4 и 5 - первых двух-трех ступеней.

4. расчет геометрии зубчатых ПЕРЕДАЧ ЗАЦЕПЛЕНИЯ.

4.1. Эвольвентные цилиндрические передачи внешнего зацепления. Для зубчатых цилиндрических передач используются термины, определения и обозна- чения, установленные ГОСТ 16530-83 и ГОСТ 16531-83.

В качестве стандартной величины зубчатых передач, для обеспечения взаимозаме-няемости выбран модуль зацепления m = p/?. Стандартный ряд модулей регламентиро-ван ГОСТ 9563-60. Значения модулей в диапазоне от 0,1 до 5 мм, охватывающем обла-сть механизмов приборов, приведены в таблице
4.1.

Таблица 4.1- Стандартные ряды модулей зубчатых передач, мм
|Ряд|0.1|0,1|0,1|0,2 |0,25 |0,3|0,4 |0,5 |0,6 |
|1 | |2 |5 | | | | | | |
|Ряд| | | | | | | | | |
|2 | | | | | | | | | |
| |0,1|0,1|0,1|0,22 |0,28 |0,3|0,45|0,55|0,7 |
| |1 |4 |8. | | |5 | | | |
|Ряд|0,8|1,0|1,2|1,5 |2,0 |2,5|3,0 |4,0 |5,0 |
|1 | | |5 | | | | | | |
|Ряд| | | | | | | | | |
|2 | | | | | | | | | |
| |0,9|1,1|1,3|1,75 |2,25 |2,7|3,5 |4,5 | |
| | |25 |75 | | |5 | | | |

Исходнымым контуром для определения размеров и формы зубьев колес эвольвент-ного зацепления является теоретический исходный контур рейки, стандартизованный для передач с модулем m ?1мм ГОСТ 9587-81, а для m > 1 мм
- ГОСТ 13755-81. Стан-дартные параметры профилей: угол профиля ? = 20°, коэффициент высоты головки зуба h*a= 1, радиального зазора с* = 0,25.

4.1.2. Смещение исходного контура в эвольвентных зубчатых передачах.
Примене-ние передач со смещением позволяет существенно повысить нагрузочную способность и долговечность передачи. Положительное смещение исходного контура увеличивает: изгибную прочность, т.к. основание зуба становится шире; контактную прочность, т. к, уменьшается кривизна контактирующих профилей зубьев; долговечность, т.к. подбо-ром коэффициентов смещения можно уменьшить относительное скольжение сопрягае-мых профилей и, следовательно, их износ. При применении оптимальных смещений повышение изгибной прочности зубьев может достигать 70 %, контактной 30 %, долго-вечности по износу 50
%. При этом технология и стоимость изготовления колес со смещением не изменяются по сравнению с нулевыми (без смещения). Применение смещения позволяет также наиболее простым способом получить заданное межосевое расстояние в передаче, без использования косозубых колес, более сложных технологи-чески и менее точных кинематически.

Поэтому эвольвентные цилиндрические передачи, у которых качественные показа-тели должны быть высокими, необходимо проектировать с оптимальными коэффициен-тами смещения.

4.2. Выбор коэффициентов смещения исходного контура X .

Значения коэффициентов смещения исходного контура зубчатых колес в паре
X1, и X2 должны обеспечить изготовление зубьев без подрезания и заострения, а коэффициент перекрытия в передаче должен быть не менее 1,2; кроме того, они определяются назна-чением передачи, т.е. необходимостью получить максимальную изгибную или контакт-ную прочность, или максимальную износостойкость, а также тем, задано межосевое расстояние или нет.

Значение минимально необходимого коэффициента смещения Хmin, обеспечи- вающее отсутствие подрезания рабочего профиля, может быть рассчитано по формуле:

Xmin= hl*- ha*- 0,5 ·z ·sin2 ?,

(4.1) где - hl*, ha*коэффициенты граничной высоты и высоты головки зуба, z- число зубьев колеса,

? - угол профиля.

Для стандартных исходных контуров hl*- ha*= 1.

В силовых передачах с относительно низкой твердостью поверхностей зубьев
НВ?350 несущая способность определяется контактной прочностью и суммарный, коэф-фициент смещения Х? = X1+ Х2 должен иметь максимально возможное значение. У зубьев с высокой твердостью критичной является изгибная прочность, при этом, для обеспечения равной прочности зубьев колес пары коэффициент смещения X1 меньшего колеса должен быть максимальным. В точных силовых и кинематических передачах необходимо, чтобы износ зубьев обоих колес был минимальным, что обеспечивается большим коэффициентом смещения большего колеса. Если межосевое расстояние в прямозубой передаче не задано, коэффициенты смещения колес выбирают по таблице 4.2, в соответствии с критерием, который для передачи является определяющим: К - условие наибольшей контактной прочности, И - условие наибольшей изгибной проч- ности, ИЗ - условие наибольшей износостойкости.

При выборе коэффициентов смещения по этой таблице обеспечиваются относите-льная толщина эубьев на поверхности вершин s*a ? 0,25 и коэффициент перекрытия
?? ? 1,2. Промежуточные значения коэффициентов смещения находят линейным интер-полированием.

В передачах с заданным межосевым расстоянием aw не равным делительному a = 0,5 m (z1+ z2) рассчитывают суммарный коэффициент смещения Х? (раздел
4.3), а затем производят его разбивку на составляющие X1 и Х2 в соответствии с определяющи-ми критериями для передачи, пропорционально значениям X1 и Х2 в соответствующих графах таблицы 4.2, по формулам:

(4.2)

- значение суммарного коэффициента смещения в таблице 4.2 для соответствующих значений Z1 и Z2.

При этом должно быть: XSХ1min, X2 >X2min.

Значения минимально необходимых коэффициентов смещения находят по формуле (4.1)

В формулах (4.3) и (4.4): D- диаметр измерительного ролика (шарика) опреде-ляется из условия D ( 1,7? m. При этом стандартные значения диаметров роликов выбираются из ряда: ( ГОСТ 2475-62): 0,260; 0,289; 0,346;
0,404; 0,433; 0,462; 0,577; 0,722; 0,866; 1,010; 1.023; 1,155; 1,193;
1,302; 1,432; 1,443; 1,591; 1,732; 1,790; 2.021; 2,045; 2,309; 2,387; а стандартные значения диаметров шариков из ряда: (ГОСТ 3722-8I): 0,25; 0,3;
0,36; 0,4; 0,5; 0,508; 0,6; 0,635; 0,68; 0,7; 0,8; 0,85; 1,00; 1,2; 1,3;
1,5; 1,588; 1,984; 2,0; 2,381; 2,5. dD - диаметр окружности, проходящей через центр ролика (шарика): dD = d cos(t /cos(D ;

(4.5)

(D - угол профиля зуба на окружности диаметра dD, который может быть найден из системы уравнений inv(D = inv(t + D/(z?m?cos(t) – ((/2 –2?x ?tg()/z ;

(4.6)

(D = 1,3945(inv(D + 1,66 10-3) 0,235 – 0,183.

(4.7)

2. Расчет длины общей нормали Wm .

Определение длины общей нормали производят, последовательно рассчитывая:
А) угол профиля ?x в точке на концентрической окружности диаметром dx = d
+2xm:

(4.8)

Рисунок 4.1

Б) расчетное число зубьев в длине общей нормали

. (4.9)

В) действительное число зубьев zn, охватываемое при контрольном замере, полу-чается округлением znr до ближайшего целого значения;

Г) длину общей нормали

(4.10)

Предельные отклонения длины общей нормали и размера по роликам опреде- ляются для мелкомодульных передач - по ГОСТ 9178-81, а для передач с модулем m ? 1 мм – по ГОСТ 1643-81.

4.2 Расчет геометрии прямозубых цилиндрических эвольвент-ных передач внутреннего зацепления.

4.2.1. Термины, определения и обозначения, модули и параметры исходного кон-тура прямозубых цилиндрических звольвентных передач внутреннего зацепления - по п 4.1.1 - 4.1.3.

4.2.2. Смещение исходного контура передач внутреннего зацепления выбирают по таблице 4.4.

4.2.3. Расчет геометрии прямозубых цилиндрических эвольвентных передач вну-треннего зацепления в соответствии с Г'ОСТ 19274-73 приведен в таблице
4.5,

Примечание. Для стандартных исходных контуров: ;
Определение угла зацепления производят так же как и для передач внешнего зацеп-ления в соответствии с формулой в таблице 4.3, принимая
( =xd/(z2 – z1).

4.3. Расчет геометрии реечных цилиндрических прямозубых передач

4.3.1. Тернины, определения и обозначения, модули и параметры исходных конту-ров реечных передач - по пп . 4.1.1- 4.1.3.

4.3.2 Расчет геометрии зубчатого колеса и рейки приведен в таблице 4.6.

Таблица 4.6. Реечные цилиндрические прямозубые передачи.

4.4. Расчет геометрии конических прямозубых передач

4.4.1. Термины, определения и обозначения, относящиеся к этим передачам, уста-новлены ГОСТ 16530-83 и ГОСТ 19325-73.

4.4.2. Модули конических передач соответствуют модулям цилиндрических и установлены ГОСТ 9563-75.

4.4.3. Исходный контур конической передачи. Аналогом зубчатой рейки для кони-ческой передачи является плоское коническое колесо с углом делительного конуса
? = 90°, профиль зубьев которого на внешнем делительном диаметре соответствует профилю исходного контура. Исходные контуры: для m< I мм - по ГОСТ 9587-81, для m>1мм ГОСТ I3754-8I (последний практически совпадает с контуром цилиндрических передач по ГОСТ I3755-8I) .

4.4.4. Осевая форма зубьев. В соответствии с ГОСТ 19325-73 различают три фор-мы зубьев конических колес, определяемые положением вершин конусов делительного 8 , выступов ?n и впадин ?f на оси колеса. Наиболее часто применяют форму I – пропор-ционально понижающиеся зубья - все вершины конусов совпадают.

4.4.5. Выбор чисел зубьев колес в конических передачах. Понижающие кониче-ские передачи следует выполнять с передаточным числом до 10, повышающие - до 3,15. Для ортогональных конических передач (угол пересечения oceй ? = 90°) числа зубьев шестерни и колеса дожны соответствовать друг другу: число зубьев шестерни 12 13 14 15 16
17 минимальное число зубьев колеса 30 26 20 19 18 17

4.6.6. Смещение исходного контура. Для обеспечения максимальной износостой-кости применяют положительное смещение производящего колеса для шестерни и отрицательное, равное по модулю предыдущему, для колеса: x1 =
-x2 (табл. 4.8).

4.4.7. Расчет геометрии прямозубых конических передач с осевой формой зубьев I в соответствии с ГОСТ 19624-74 приведен в таблице 4.7.

Примечание. Для стандартных исходных контуров: ;

4.5 Расчет геометрии червячных цилиндрических передач

4.5.1 Термины, определения и обозначения, относящиеся к червячным передачам, установлены ГОСТ 16530-83 и ГОСТ 18498-73. В механизмах приборов применяются, главным образом, ортогональные червячные передачи с архимедовым червяком (передача ZA).

4.5.2 Модули (в осевом сечении) и коэффициенты диаметра червяка, - эти пара-метры, определяющие размеры червяка, устанавливает ГОСТ I9672-74, значения моду-лей в диапазоне от 0,1…5 мм: 0.10; 0.125; 0,16; 0,20, 0,25;
0,315? 0,40; 0,50; 0,63; 0.80; 1,0;1,25; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0.

Коэффициенты диаметра червяка приведены в таблице 4.8. Ряд I следует пред-почитать ряду 2.

Таблица 4.8. Коэффициенты диаметра червяка
|Ряд I|6,3 |8,0 |10,0 |12,5 |16,0 |20.0 |25,0 |
|Ряд 2|7,1 |9.0 |11,2 |14,0 |18,0 |22,4 |- |

4.5.3 Исходный червяк. Параметры профиля червяка, определяющие форму вит- ков и зубьев червячного колеса и образующие профиль исходного червяка, установ-лены для m I мм ГОСТ 20184-81.

4.5.4. Число витков червяка принимают обычно z1 = 1…4; число зубьев на колесе z2>24.

4.5.5. Смещение в червячной паре. Применяется для изменения межосевого рас-стояния и определяется коэффициентом смещения червяка x=(aw-a)/m ; при этом гео-метрия червяка не меняется; изменяются только размеры венца зубчатого колеса. Пре-дельные значения коэффициентов смещения, исходя из условий подрезания и заострения зубьев, рассчитывают по формулам: xmin=1-0,0585z2

(4.11) xmax=0,05z2-0,12

(4.12)

4.5.6. Расчет геометрии цилиндрических ортогональных передач SA, в соответ-ствии с ГОСТ 19650-74, приведен в таблице 4.9.

Таблица 4. 9 Цилиндрические ортогональные червячные передачи

Примечание. Для стандартных исходных червяков: при m1 мм.

5. Расчет силовых параметров в зубчатых передачах.

5.1. Моменты сил, передаваемые соседними валами связаны соотношением:

(5.1) где ТI и ТII - моменты сил на валах I и II соответственно, iI-II - передаточное отношение между валом I и II;
?1-2 - КПД зубчатой пары при передаче мощности от колеса 1 к колесу.
Аналогичное соотношение связывает моменты сил любых двух соседних валов.
Связь между моментами входного вала I и выходного вала IV (рисунок.5.1) определяется формулой:

, (5.2) где ТIV - момент сил на вале IV; iI-II,,iII-III,iIII-IV - передаточные отношения между соседними валами,
?1-2, ?3-4, ?5-6, - КПД зубчатых пар

5..2. Формулы для определения усилий в зацеп-лении зубчатых колес приведены в таблице 5.1.

Рисунок 5.1

Таблица 5.1 Усилия в зацеплениях зубчатых колес.
|Вид |Усилие, Н |
|зубчат| |
|ой | |
|переда| |
|чи | |
| |Окружное |радиальное |осевое |нормальное |
|Цилинд| | | | |
|ри-чес| | | | |
|кая, | | | | |
|прямо-| | | | |
|зубая | | | | |
|Кониче| | || |
|ская | | | | |
|прямоз| | | | |
|убая | | | | |
|червяч|| | | |
|ная-ци| | | | |
|линдри| | | | |
|-ческа| | | | |
|я | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
|Примечание: В формулах T1 и Т2 - моменты сил на |
|ведущем и ведомом колесе соот-ветственно; Диаметры d |
|W1 и dW2 в мм; в формулах для червячннх передач |
|верхний знак - при ведущем червяке, нижний - при |
|ведущем колесе, ?Т - приведенный угол трения профилей|
|в червячной паре: ?Т = arctgfпр. |

Значения приведенного коэффициента трения fпp и соответствующие им значения углов трения ?Т зависят от скорости относительного скольжения:

, (5.4) где n1 - частота вращения червяка, об/мин.

Значения fпр и ?Т приведены в таблице 5.2

Таблица 5.2
|vs, |fпр |?Т, |vs, |fпр |?Т, |
|м/с | |(…?) |м/с | |(…?) |
|0,01|0,11…0.12 |6,3…6,8|1,5 |0,0400,050|2,3…2,9|
|0,1 |0,08…0.09 |4,5…5,2|2,0 |0,035…0,04|2,0…2,6|
| | | | |5 | |
|0,25|0,063…0,07|3,7…4,3|2,5 |0,030…0,04|1,7…2,3|
| |5 | | |0 | |
|0,5 |0,055…0,06|3,2…3,7|3,0 |0,028…0,03|1,6…2,0|
| |5 | | |5 | |
|1,0 |0,045…0,05|2,6…3,2|4,0 |0,023…0,03|1,3…1,7|
| |5 | | |0 | |

5.3. Определение КПД

5.4 Реакции в опорах

При работе механизмов в опорах валов зубчатых передач возникают реакции, зна- чения которых зависят от вида передачи, усилий в зацеплениях зубчатых пар и распо ложения зубчатых колес относительно опор.

1. Опоры валов прямозубых передач внешнего зацепления.

Возможны три варианта расположения колес относительно опор: в пролете
(рису- нок5.2а), консольное (рисунок 5.2б), комбинированное (рисунок 5.2в).

а б в

Рисунок 5.2
Hагpyзкa в опорах при расположении колес по рисунку 5.2а:
|Номер |Радиальная нагрузка, Н |
|опоры | |
|I | |
|II | |
|III | |
|IV | |
|V | |
|VI | |

Нагрузки в опорах при расположении колес по рисунку 5.2б:
|Номер |Радиальная нагрузка, Н |
|опоры | |
|I | |
|II | |
|III | |
|IV | |
|V | |
|VI | |

|Нагрузки в опорах при расположении колес по |
|рисунку 5.2в: |
|Номер |Радиальная нагрузка, Н |
|опоры | |
|I | |
|II | |
|III | |
|IV | |
|V | |
|VI | |
|VII | |
|VIII | |

5.5.Конические передачи. (рисунок 5.3)

а б

Рисунок 5.3

Нагрузки в опорах при расположении колес по рисунку 5.3а
|Номер|Радиальная нагрузка |Осевая|
| | | |
|опоры| |нагруз|
| | |ка |
|I | | |
| | | |
|II | | |
|III | | |
| | | |
|IV | | |

Нагрузки в опорах при расположении колес по рисунку 5.3б:
|Номер|Радиальная нагрузка |Осевая|
| | | |
|опоры| |нагруз|
| | |ка |
|I | | |
| | | |
|II | | |
|III | | |
| | | |
|IV | | |

5.6 Червячная передача (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4

Составляющие полных нагрузок:
|Номер|Составляющие от силы |
|опоры| |
| | | | |
|I | | | |
|II | | | |
|III | | | |
|IV | | | |

Результирующие нагрузки на опоры:
|Ном|Правое направление линии витка червяка при |
|ер |вращении |
|опо| |
|-ры| |
| |по часовой стрелке |против часовой стрелки |
| |Радиальная |Осе-|Радиальная |Осе-|
| |нагрузка, Н |вая |нагрузка, Н |вая |
| | |нагр| |нагр|
| | |у-зк| |узка|
| | |а, Н| |, Н |
|I | |[pic| |[pic|
| | |] | |] |
|II | | | | |
|III| |[pic| |[pic|
| | |] | |] |
|IV | | | | |

|Но-|Левое направление линии витка червяка при |
|мер|вращении |
|опо| |
|-ры| |
| |по часовой стрелке |против часовой стрелки |
| |Радиальная |Осе-|Радиальная |Осе-|
| |нагрузка, Н |вая |нагрузка, Н |вая |
| | |нагр| |нагр|
| | |у-зк| |узка|
| | |а, Н| |, Н |
|I | |[pic| |[pic|
| | |] | |] |
|II | | | | |
|III| |[pic| |[pic|
| | |] | |] |
|IV | | | | |

Электродвигатели

Электродвигатели - генераторы типа ДГ

|Технические характеристики |ДГ-0,1А|ДГ-0.5|ДГ-1ТА|ДГ-2ТА|ДГ-ЗТА|ДГ-5ТА|
| | |ТА | | | | |
|Напряжение |обмоток возбуждения |36 |36 |36 |36 |36 |36 |
|питнания, В |двигателя и | | | | | | |
| |тахогене-ратора | | | | | | |
| |управления двигателя |30 |30 |30 |30 |30 |30 |
|Частота, Гц |400 |400 |400 |400 |400 |400 |
|Полезная мощность двигателя, Вт |0,07 |0,5 |1,0 |2,0 |3,0 |5,0 |
|Вращающий момент • 104 , Н м |0,83 |3,67 |6,37 |11,94 |35,8 |79,6 |
|Пусковой мо- | (+20 ±5)єС |2,548 |9,8 |15,68 |33,32 |88,2 |215,6 |
|мент • 104 Н·м | | | | | | | |
|при температуре| | | | | | | |
| | | | | | | | |
| |(+100±5)єС |1,96 |8,82 |15,68 |31,36 |78,4 |215,6 |
|Момент инерции вращающихся частей |4,9 |12,74 |7,84 |10,78 |36,26 |39,2 |
|•108 ,кг·мІ | | | | | | |
|Электромеханическая постоянная |120 |100 |68 |68 |36 |30 |
|времени, мс | | | | | | |
|Скорость |при нормальной |8000 |13000 |15000 |16000 |8000 |6000 |
|вращения, об/мин|температуре | | | | | | |
| |при температуре |7000 |12000 |14000 |15000 |6000 |5000 |
| |+ 100 °С | | | | | | |
|Гарантийный срок|от –60°С до+100єС |500 |500 |500 |500 |500 |500 |
|службы, ч: | | | | | | | |
|при температуре | | | | | | | |
| |от 60єС до + 70єС |1500 |1500 |1500 |1500 |1500 |1500 |

Электродвигатели - генераторы типа АДТ

|Технические характеристики |АДТ-1 |АДТ-1А |АДТ-1Б |АДТ-С |
|Напряжение |тахогенератора|110 |5 5 |110 |110 |
|питания | | | | | |
|обмоток,В | | | | | |
| |управления |110 |110 |110 |110 |
| |двигателя | | | | |
|Частота, Гц |400 - 500 |400 - 500 |400 - 500 |400 - 500 |
|Полезная мощность |32 |32 |13 |13 |
|двигателя,Вт | | | | |
|Вращающий момент • 104, Н м |78,4 |78,4 |194 |194 |
|Пусковой момент •104 ,Н?м |147 |147 |296 |296 |
|Момент инерции вращающихся | | | | |
|частей •108 ,кг м2 | | | | |
|Скорость вращения, об/мин |4000 |4000 |4000 |4000 |
|Гарантийный срок службы,ч |2000 |2000 |2000 |2000 |

Электродвигатель асинхронный с полым ротором управляемый типа
ДИД

|Технические характеристики |ДИД-0. 1ТА|ДИД-0,5ТА |ДИД-0,6ТА |ДИД--1ТА|ДИД-2ТА |ДИД-ЗТ|ДИД-5Т|
| | | | | | |А |А |
|Полезная мощность двигателя, Вт |0,1 |0,5 |0,6 |1, 0 |2,0 |3,0 |5 |
|Вращающий момент • 10 4, Н ? м |1, 47 |3,43 |6,37 |8,82 |18,. 0 |54,8 |117,6 |
|Пусковой момент • 10 4, Н ? м |2,55 | |9,8 | |34, 0 | |215,6 |
|при температуре +20 ±5 °С | |6,86 | |15.68 | |88,2 | |
|при температуре +100 5 °С | |2,548 | |13,72 | |78,4 | |
|Момент инерции вращающихся |2.,205 |4,41 |7,35 |6,86 |8,8 |23,5 |245 |
|частей • 10 8 , кг.? мІ | | | | | | | |
|Электромеханическая пост. времени|90 |80 |50 |38 |32 |26 |52 |
|, мc | | | | | | | |
|Скорость вращения, об / мин при|12000 |14000 |16000 |18000 |18000 |8000 |6000 |
|температуре +20±5 °С | | | | | | | |
|Напряжение питания, В |220 |24 |220 |220 |220 |127/22|
| | | | | | |0 |
|Частота, Гц |50 |50 |50 |50 |50 |50 |
|Полезная мощность двигателя, Вт |0,02|0,012|0,012|6,85.10-|0,014| |
| | | |3 |5 | | |
|Номинальный вращающий момент, Н |0,09| |1,96.|0,196 |0,068|0.028 |
|•м |8 | |10-3 | |7 | |
|Максимальный вращающий момент, | |0,068| | | |0.078 |
|Н•м | |6 | | | | |
|Пусковой момент, Н•м |0,09|0,049| | | | |
| |8 | | | | | |
|Скорость вращения, об / мин |2,0 |2,0 |60 |1/300 |2,0 |3000 |
|Гарантийный срок службы, ч: |длит|1 год| | | | |
| |. | | | | | |

Электродвигатели постоянного тока типа ДПР

|Тип |Ско- |Мо-мен|Напряжение питания, В |
|элект-|рость |т инер| |
|родви-|враще-|- | |
|гателя| |ции | |
| |ния, |рото-р| |
| |об/ми |а •108| |
| | | | |
| | |кг·м2 | |
| | | |3,0 |6,0 |12,0 |14,0 |27,0 |
|Напряжение питания, |27 |27 |27 |27 |27 |27 |27 |
|В | | | | | | | |
|Номинальная мощность,|7 |8 |20 |20 |20 |20 |20 |
|Вт | | | | | | | |
|Вращающий момент |102 |127 |324 |319 |324 |324 |324 |
|·104 ,Н · м | | | | | | | |
|Скорость вращения, |7000|5500|6000 |6000 |6000 |6000 |6000 |
|об/мин | | | | | | | |
|Режим работы |Длит|Длит|П/кр. |Длит.|П/кр. |Длит. |П/кр. |
| |. |. | | | | | |
|Гарантийный срок |1000|400 |500 |500 |400 |450 |500 |
|службы, ч | | | | | | | |
|Масса, кг |0,4 |0,5 |0,5 |0,9 |0,4 |0,5 |0,4 |
|Момент инерции | | |39 |125 |39 | |42 |
|вращающих- ся частей| | | | | | | |
|·10 8 , кг · м 2 | | | | | | | |
|Электромех. | | |0,02 |0,011|0,02 |0,02 |0,02 |
|постоянная, с | | | | | | | |

Электродвигатели постоянного тока типа СЛ

|Напряжение питания, В |27 |27,5 |27,5 |
|Номинальный момент •104 ,Н|2943 |102 |102 |
|· м | | | |
|Номинальная мощность, Вт |250 |7 |7 |
|Скорость вращения, об/мин |8000 |7000 |7000 |
|Режим работы |Прод. |Длит. |П/кр. |
|Гарантийный срок службы, ч |500 |500 |50000цикл |
|Масса, кг |3,6 | | |
|Технические |Д-75|Д-100-|Д-100-|Д-100-1|Д-120|Д-160 |Д-200-8|
|характеристики | |3 |8 |0 | | | |
|Напряжение питания, В |27 |27 |27 |27 |27 |27 |27 |
|Номинальный момент •10 4|956 |2649 |1080 |814 |7848 |2060 |2354 |
|,Нм | | | | | | | |
|Номинальная мощность, Вт |75 |100 |90 |80 |120 |160 |200 |
|Скорость вращения, |7500|3000 |8000 |9500 |1200 |5500 |8000 |
|об/мин | | | | | | | |
|Режим работы |П/кр|Прод. |Прод. |Прод. | |П/кр. |Прод.. |
| |. | | | | | | |
|Гарантийный срок службы, |500 |500 |500 |400 |50 |25цикл|10 |
|ч | | | | | | | |
|Масса, кг |1,4 |2,6 |3,0 |2,0 | |1,8 |3,5 |

Технические

характеристики |Д-0,1 |Д-0,16 А |Д-5 |Д-7 |Д-25А |Д-25-1С |Д-40 |Д-50А |Д-
55 | |Напряжение питания, В |2,8 |4,5 |27 |27,5 |27 |27 |27 |27 |27 |
|Номинальный момент •10 4,Н · м |4,9 |6,37 |41,2 |102 |399 |285 |687 |412
|952 | |Номинальная мощн

Вернуться