курсач по тмм
.docxКонтрольные задания для курсового проекта по дисциплине «Теория механизмов и машин» 151000 – Технологические машины и оборудование.
Варианты задания выбираются по списочному номеру группы
Вариант 12
Задание №1
На рис.1-Х показаны схемы зубчатых передач. Входное колесо 1 в данный момент имеет угловую скорость ω₁ и постоянное угловое ускорение ɛ₁, направленное по движению или против движения. Определить:
1.передаточное отношение между входным и выходным звеньями и его знак (если их оси вращения параллельны);
2. угловую скорость и угловое ускорение выходного звена, их направление показать на схеме передачи;
3. время, в течение которого угловая скорость увеличится в два раза (если движение ускоренное), или уменьшится до нуля (если движение замедленное)
4. общи коэффициент полезного действия передачи.
В таблице заданных величин z-число зубьев колес приводится с индексом, соответствующим их номеру на схеме механизма, для червяка z-число заходов, а направление витков червяка указано буквами: л - левое, п – правое.
Для расчетов принять следующее значение КПД (учитывающего потери и в зацепление, и в подшипниках): для пары цилиндрических колес =0,97; для пары конических колес =0,95; для планетарной передачи с внешним зацеплением ее колес =0,5, а для имеющей внутреннее зацепление одной из пар =0,96; для червячной передачи при одно-, двух- и трехзаходном червяке – соответственно =0,7;0,75;0,8.
Вариант 12
Задача 1, Схема 1, Данные 2
Исходные данные
z₁=16
z₂=30
zʹ₂=15
z₄=20
zʹ₄=14
z₅=22
z₆=58
ω₁=180
ɛ₁=60
Решение.
На схеме 3 ступени:
-
Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением (1 и 2)
-
Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением(2ʹ ,3ʹ и 4)
-
Планетарная передача (4 ,4ʹ,5 и 7)
-
Находим передаточное отношение механизма.
-
Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением
-
U₁=z₂/z₁=30/16=1.875
-
Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением
U₂= (zʹ₃/zʹ₂)∙(z₄ ∙zʹ₃)= z₄/ zʹ₂=20/15=1.33
-
Планетарная передача
U₃=1-( z₆/ zʹ₄)=1-(58/14)=3.14
1.4. Общее передаточное отношение:
U= U₁∙ U₂ ∙U₃=1.875∙1.33∙3.14=7.84
-
Угловая скорость ведомого звена:
= ω₁/U=180/7.84=23
Угловое ускорение:
= ɛ₁/U=60/7.84=7.66
3.движение замедленное . До остановки движения ,т.е =0
t= /=23/7.66=3c
4 Общий КПД
η=∙∙=0.97∙∙0.96=0.876
Задание №2
Выходное звено механизма, показанного на рис.5, 1-Х, совершает обратно -поступательное (или возвратно-вращательное) движение и направлено на рабочем ходу постоянной (или моментом ) полезно-вредные сопротивления. На холостом ходу, при обратном направлении движения одного звена, полезное сопротивление отсутствует, но продолжают участвовать вредные сопротивления. Учитывая трение в кинематических энергиях и, зная КПД η механизма определить:
Движущий момент постоянный по величине, который нужно приложить к входному звену при установившемся движении с циклом, состоящем из рабочего и холостого ходов;
Работа сил трения на рабочем и холостом ходах, считая, что вредное сопротивление постоянно на каждом из ходов, но на рабочем оно в три раза больше чем на холостом.
Изменение кинетической энергии механизма за время рабочего и за время холостого хода.
Мощность требуемую от привода при вращении выходного звена со средней скоростью ω₁ и средние (за целый оборот) мощность полезного сопротивления и мощности сил трения.
Решение задачи основано на уравнении движения механизма устанавливающем связь между изменением кинетической энергии и работами (законе кинетической энергии). Работами сил и моментов определяется соответственно по линейным или угловым перемещениям звеньев, на конечные они действуют, для чего нужно найти положения механизма при различных положениях выходного звена. Перемещение звеньев, линейные и круговые, можно определить по чертежу, выполненному в масштабе, или считать аналитически. Чтобы определить зоны время рабочего холостого хода для входного звена нужно учитывать связь движения с показанным направлением действия полезного сопротивления, которое на разном ходу должно препятствовать движению выходного звена. Размеры звеньев согласно их обозначению на схеме механизма, и другие необходимые величины приведены в таблицах числовых данных, где η- коэффициент полезного действия, а в варианте 4-m- модуль расчетного зацепления, z –число зубьев колеса. В Вариантах 5 и 1 применено геометрическое замыкание звеньев в высшей паре, предупреждающее отход звеньев друг от друга: в варианте 5 ролик радиус r перекатывается в
круговом пазу, в варианте 1 круглый эксцентрик охвачен рамкой выходного звена.
Примечание. Сначала необходимо построить механизм в крайних положениях и по заданным направлениям угловой скорости входного звена ω₁ и постоянной силы (или момента ) полезного сопротивления установить рабочие и холостые ходы.
С этого чертежа при графическом определении линейных и угловых перемещений звеньев необходимо снять:
1.для входного звена его углы поворота на рабочем ходу и на холостом ходу .
2.для выходного звена при его возвратно поступательном движении линейное перемещение, т.е. ход S, или его возвратно-вращательном движении угол размаха
ВЕЛИЧИНА |
ВАРИАНТЫ |
||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||||||||||
R, мм |
40 |
45 |
20 |
50 |
42 |
25 |
30 |
20 |
15 |
35 |
|||||||||
ОА, мм |
18 |
20 |
10 |
20 |
20 |
15 |
18 |
14 |
7 |
22 |
|||||||||
η |
0,81 |
0,72 |
0,82 |
0,84 |
0,80 |
0,85 |
0,83 |
0,80 |
0,81 |
0,80 |
|||||||||
, H |
55 |
80 |
50 |
100 |
90 |
60 |
65 |
45 |
30 |
70 |
|||||||||
ω₁,рад/с |
80 |
90 |
100 |
80 |
90 |
110 |
180 |
120 |
140 |
70 |
Задача 2,схема 1, Данные 2
Исходные данные:
R=45 мм
ОА=20 мм
η=0.72
=80H
ω₁=90
Решение :
1)Рабочий и холостой ход для входного звена и выходного. Разсности наибольшего и наименьшего удаления от точки О .
Для входного звена :
S=(R+OA)-(R-OA)=(45+20)-(45-20)=40mm
2)Весь цикл работы входного звена
+=2
===3.14
3)определение движущего момента
ɳ=(∙S)/∙), =(∙S)/∙ ɳ)=(80∙40)/(3.14∙0.72)=1415.4 H∙mm
4) Работа сил трения на рабочем и холостом ходе.
=3
ɳ=1-/)=1-/∙))
=(1- ɳ)∙∙=(1-0.72)∙1415.4∙3.14=1244 H∙mm
Работа сил трения на холостом ходу в 3 раза меньше
=1/3∙1244.44=414.8H∙mm
5)изменение кинетической энергии механизма за время рабочего и холостого хода
=--=0
=-=0
=4444.356-3200 -1244=0
=-= 4444.356-414.8=4029.6 Дж
6)Мощность требуема от привода
=∙ ω=1415.4∙90=127.386
t=2/ ω₁=2∙3.14/90=0.07 c
==3200/0.07=45.9 Вт
=+)=(244+414.8)/0.07=23.8 Вт
Задание № 3
Исследование эвольвентного зацепления (проектирование зубчатой передачи из условия получения на меньших ее габаритов и определение некоторых характеристик этой передачи)
№ задания |
Передаточное число = |
Модуль зацепления m,мм |
Масштаб |
Скорость колеса 1 n, об/мин |
Примечание |
1 |
1,00 |
3 |
10:1 |
2850 |
Обработка копированием , =m, =1,25m, зацепление внешнее |
2 |
1,08 |
“ |
“ |
“ |
|
3 |
1,15 |
“ |
“ |
“ |
|
4 |
1,23 |
“ |
“ |
“ |
|
5 |
1,29 |
“ |
“ |
“ |
|
6 |
1,36 |
“ |
“ |
“ |
|
7 |
1,43 |
“ |
“ |
“ |
|
8 |
1,50 |
“ |
“ |
“ |
|
9 |
1,57 |
“ |
“ |
“ |
|
10 |
1,64 |
5,5 |
5:1 |
1450 |
|
11 |
1,72 |
“ |
“ |
“ |
|
12 |
1,79 |
“ |
“ |
“ |
|
13 |
1,94 |
4,5 |
“ |
“ |
|
14 |
2,00 |
“ |
“ |
“ |
|
15 |
2,07 |
“ |
“ |
“ |
|
16 |
2,13 |
“ |
“ |
“ |
|
17 |
2,20 |
“ |
“ |
“ |
Задача 3,Данные 12
Исходные данные:
U₁₂=1,79 передаточное отношение
m=5.5 мм модуль зацепления
n₁=1450 скорость вращения колеса 1
=20 угол зацепления, обработка копированием, зацепление внешнее
=m₁ высота головки зуба
=1,25 m высота ножки
Масштаб 5:1
1.Определяем число зубьев колес
При нарезании колес копированием, при этом подрезание зубьев исключается .Подбор зубьев для шестеренки и колеса
Минимально допускаемое число зубьев меньшего колеса =17
= U
z₁ |
17 |
18 |
19 |
|
30.41 |
32.22 |
34.01 |
Принимаем =19.
Принимаем z₂=34 -ближайшее целое число
2. Формулы для расчета основных размеров зубчатого зацепления.
2.1. Диаметры делительные:
-
Шестерни = m=5.5∙19=104.5
-
Колеса= m=5.5∙34=187
2.2. Высота головки зуба =m=5.5 мм
2.3. Высота ножки зуба =1,25m= 1.25∙5.5=6.875 мм
2.4. Диаметры окружностей вершин зубьев:
-
Шестерни:=d₁+2=104.5+2∙5.5=115. 5мм
-
Колеса: =d₂+2=187+2∙5.5=198 мм
2.5. Диаметры окружностей впадин:
-
Шестерни:=d₁ - 2=104.5-2∙6.875=90.75 мм
-
Колеса:=d₂ - =187-2∙6.875=173.25 мм
2.6. Окружной шаг: =m=5.5∙3.14 =17.27 мм
2.7. Толщина зуба по делительной окружности:
0.49∙17.27=8.46 мм
2.8. Ширина впадин: = =0.51∙17.27=8.81 мм
2.9. Диаметры начальных окружностей:
-
Шестерни =d₁ cos=104.5∙0.94=98
-
Колеса=cos=187∙0.94=175.6
2.10. Угловая скорость шестерни:
ω₁=
2.11. Межосевое расстояние:
=145.75 мм
2.12. Частота вращения колеса:
2.13. Угловая скорость колеса:
Определим замером по чертежу АВ=27 мм
2.14. Определим замером по чертежу АВ=27 мм
Находим коэффициент перекрытия:
=
2.15. Окружная скорость:
= =
Данные расчетов заносим в таблицу
Параметр |
Единицы измерения |
Единицы измерения |
шестерня |
колесо |
Межосевое расстояние |
мм |
145.75 |
||
Модуль зацепления |
m |
мм |
5.5 |
|
Передаточное отношение |
U |
- |
1.79 |
|
Высота головки зубы |
мм |
5.5 |
||
Высота ножки зуба |
мм |
6.875 |
||
Высота зуба |
h |
мм |
12.375 |
|
Окружной шаг |
мм |
17.27 |
||
Толщина зуба |
мм |
8.46 |
||
Ширина впадины |
мм |
8.81 |
||
Число зубьев |
z |
- |
19 |
34 |
Диаметр делительный |
d |
мм |
104.5 |
187 |
Диаметры Вершины зубьев |
мм |
115.5 |
198 |
|
Диаметр впадин |
мм |
90.75 |
173.25 |
|
Диаметр начальных окружностей |
мм |
98 |
175.6 |
Задание №4
Плоский механизм состоит из стержней 1-4 и ползуна В, соединенных друг с другом и с неподвижными опорами О₁ и О₂ шарнирами (рис.К2.0-К2.9). Длины стрежней: l₁=0,4м, l₂=1,2м, l₃=1,4м, l₄=0,8м. Положение механизма определяется углами , , , , , которые вместе с другими величинами заданы в табл.К2. Точка D на всех рисунках и точка К на рис.К2.7-К2.9 в середине соответствующего стержня. Определить величины, указанные в таблице «Найти». Найти также ускорение точки А стержня 1, если стержня 1 имеет в данный момент времени углового ускорения =10 с⁻²
Таблица К2
Условия |
Углы |
Дано |
Найти |
||||||||
1/с |
1/с |
м/с |
|
||||||||
0 |
30 |
150 |
120 |
0 |
60 |
10 |
- |
- |
, , |
||
1 |
60 |
60 |
60 |
90 |
120 |
- |
10 |
- |
, , |
||
2 |
0 |
120 |
120 |
0 |
60 |
- |
- |
10 |
,, |
||
3 |
90 |
120 |
90 |
90 |
60 |
10 |
- |
- |
, , |
||
4 |
0 |
150 |
30 |
0 |
60 |
- |
10 |
- |
, , |
||
5 |
60 |
150 |
120 |
90 |
30 |
- |
- |
10 |
, , |
||
6 |
30 |
120 |
30 |
0 |
60 |
10 |
- |
- |
, , |
||
7 |
90 |
150 |
120 |
90 |
30 |
- |
10 |
- |
, , |
||
8 |
0 |
60 |
30 |
0 |
120 |
- |
- |
10 |
, , |
||
9 |
30 |
120 |
120 |
0 |
60 |
10 |
- |
- |
, , ₃ |