ЗАДАНИЯ
на расчетно-графическую работу
по дисциплине «Основы инженерного проектирования»
для студентов специальности 070200 дневной формы обучения
Воронеж 2003
Составители: канд. техн. наук В.А. Нилов, канд. техн. наук Ю.В. Кирпичев, канд. техн. наук Б.Б. Еськов, И.Ю. Кирпичев
УДК 531.8-621.81
Задания на расчетно-графическую работу по дисциплине «Основы инженерного проектирования» для студентов специальности 070200 дневной формы обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А. Нилов, Ю.В. Кирпичев, Б.Б. Еськов, И.Ю. Кирпичев / Воронеж, 2003. 16 с.
Методические указания предназначены для студентов 1-го курса, выполняющих расчетно-графическую работу по дисциплине «Основы инженерного проектирования». Выполнение расчетно-графической работы способствует освоению теоретического материала, развивает у студентов самостоятельность при решении типовых технических проблем, возникающих в инженерной практике, а также умение пользоваться технической литературой и государственными стандартами.
Методические указания подготовлены в электронной версии в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле “ОИП-задания.doc”.
Табл.10. Ил.10. Библиогр.: 5 назв.
Рецензент: канд. техн. наук В.Я. Иволгин
Ответственный за выпуск зав. кафедрой
канд. техн. наук В.А. Нилов
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.
|
СОДЕРЖАНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Основная задача, которая решается в данной работе, научить студентов самостоятельно решать вопросы проектирования и расчета валов передач.
В задании представлены 10 задач, каждая из которых иллюстрирована рисунком и имеет 10 вариантов численных значений исходных параметров.
Последовательность и правильность расчета валов определяется в основном правильностью принятой расчетной схемы, т. е. Правильным выбором направлений сил, действующих на вал, и их величины. Направление сил в передаче зависит от направления вращения, поэтому для определения направления действия сил необходимо наметить направление вращения ведущего вала и отметить, какие из вращающихся деталей являются ведущими и какие ведомыми.
Если точная расчетная схема не может быть составлена из-за отсутствия линейных параметров вала, необходимо пользоваться приближенным методом расчета. При этом методе расчет ведется на прочность по напряжению кручения, принимая допускаемые напряжения пониженными. После уточнения размеров и конфигурации вала производится уточненный (проверочный) расчет, при котором определяются запасы прочности в опасных сечениях: полученные запасы на должны быть менее 1,5 и желательно не более 2,5. При этом расчете наличие факторов, вызывающих концентрацию напряжений (шпоночные канавки, галтели, и др.), следует учитывать, вводя в расчетные формулы коэффициенты концентрации напряжений.
Для выполнения уточненного расчета вала рекомендуется следующий порядок: выполнить рабочий эскиз конструкции вала с учетом монтажа зубчатого колеса, подшипников качения и других деталей; составить расчетную схему с указанием действующих на вал сил (нагрузок);
при этом следует изобразить вал в виде статически определимой балки (т. к. один из концов вала обычно может перемещаться в осевом направлении) на двух опорах;
построить эпюры изгибающих, крутящих и приведенных моментов;
определить запасы прочности в опасных сечениях из расчета на выносливость с учетом характера нагрузок и концентраторов напряжений.
При расчете шпоночного соединения следует ориентироваться на призматические шпонки, которые получили наибольшее распространение, так как могут передавать значительные моменты и образуют ненапряженное сечение.
Размеры сечения призматической шпонки выбирают из таблиц ГОСТ по диаметру вала, а затем расчетом на прочность определяется длина.
Подшипники качения выбирают по ГОСТ с учетом величины, направления и характера действующих нагрузок по динамической грузоподъемности и диаметру посадочного места вала.
При решении задач направление действующих нагрузок в зацеплении в расчетной схеме следует принять с учетом показанного направления вращения вала. Недостающие данные задаются преподавателем.
ЗАДАЧА 1.
Рассчитать выходной вал редуктора (рис.1, табл.1). Определить размеры шпонки, соединяющей зубчатое колесо с валом, и подобрать подшипники качения для опор. Передаваемая валом мощность N2 при угловой скорости w2 = 10p рад/с. Диаметр делительной окружности колеса d¶ k. Нагрузка постоянная. Расчетный срок службы редуктора 8000 ч.
 |
|
|
|
|
|
Рисунок 1
Таблица 1
| Данные | Варианты | |||||||||
| N2, кВт | ||||||||||
| d¶ k, мм |
ЗАДАЧА 2.
Рассчитать выходной вал одноступенчатого редуктора (рис.2, табл.2). Определить размеры шпонки, соединяющей зубчатое колесо с валом, и подобрать подшипники качения для опор. Передаваемая валом мощность N2 при угловой скорости w2 = 7p рад/с. Число зубьев колеса zk, модуль m, передаточное число редуктора u, коэффициент ширины зубчатого колеса y = b/mc = 8. Нагрузка постоянная. Расчетный срок службы 6000 ч.
|
|
|
|
Рисунок 2
Таблица 2
| Данные | Варианты | |||||||||
| N2, кВт | ||||||||||
| m, мм | 4,0 | 4,5 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 7,0 | 6,0 | 5,5 | 5,0 |
| zk | ||||||||||
| u | 2,5 | 2,5 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 2,0 | 2,5 | 2,0 |
ЗАДАЧА 3.
Рассчитать вал червячного колеса редуктора (рис.3, табл.3). Подобрать подшипники качения для опор и определить размеры шпонки, соединяющей колесо с валом. В зацеплении с червяком на зубья колеса действуют силы P, Q и T. Диаметр делительной окружности колеса d¶k, скорость вращения w = 3p рад/с. Расстояние между опорами l = d¶k. Нагрузка постоянная. Расчетный срок службы редуктора 10000 ч.
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3
Таблица 3
| Данные | Варианты | |||||||||
| P, Н | ||||||||||
| Q, Н | ||||||||||
| T, Н | ||||||||||
| d¶ k, мм |
ЗАДАЧА 4.
Рассчитать выходной вал редуктора (рис.4, табл.4). Подобрать подшипники качения для опор и определить размеры шпонки, соединяющий вал с зубчатым колесом. Мощность, передаваемая валом, N2 при угловой скорости w2 = 2p рад/с. Угол наклона зубьев b = p/18 рад. Материал вала – сталь 45. Нагрузка переменная. Расчетный срок службы редуктора 12000 ч.
 |
|
|
|
|
|
Рисунок 4
Таблица 4
| Данные | Варианты | |||||||||
| N2, кВт | ||||||||||
| zk | ||||||||||
| mn, мм | 4,0 | 3,5 | 3,0 | 3,0 | 3,5 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 4,0 | 4,0 |
ЗАДАЧА 5.
Рассчитать ведущий вал одноступенчатого редуктора (рис.5, табл.5). Подобрать подшипники качения для опор вала и определить размеры шпонки, соединяющей вал с шестерней. Передаваемая валом мощность N1 при угловой скорости w1 = 20p рад/с. Средний диаметр делительной окружности d¶ ср = 90 мм, передаточное число редуктора u. Материал вала – сталь 55. Передача работает с легкими толчками. Расчетный срок службы редуктора 12000 ч.
 |
|
|
|
|
Рисунок 5
Таблица 5
| Данные | Варианты | |||||||||
| N1, кВт | ||||||||||
| u | 4,0 | 2,5 | 3,5 | 2,0 | 3,0 | 2,0 | 3,5 | 2,5 | 2,0 | 3,0 |
ЗАДАЧА 6.
Рассчитать промежуточный вал редуктора (рис.6, табл.6). Подобрать подшипники качения и определить размеры шпонок, соединяющих вал с колесом и шестерней. Средний делительный диаметр конического колеса d¶ ср = 300 мм, окружное усилие колеса P2, а шестерни P1, половина угла начального конуса j2 = p/2,4 рад, угловая скорость w2 = 16p рад/с. Расчетный срок службы редуктора 10000 ч. Передача работает с легкими толчками.
|
 | |||
 | |||
|
|
|
|
Рисунок 6
Таблица 6
| Данные | Варианты | |||||||||
| P2, Н | ||||||||||
| P1, Н |
ЗАДАЧА 7.
Рассчитать вал червячного колеса редуктора. Определить размеры шпонки, закрепляющей колесо с валом, и подобрать подшипники качения для вала (рис.7, табл.7). В зацеплении действует окружная сила колеса Р = 300 даН, окружная сила червяка Р4 = 100 даН и радиальная сила Т = 110 даН. Передаваемая валом мощность N2 при угловой скорости w2. Расчетный срок службы 15000 ч. Нагрузка постоянная.
 |
|
|
|
|
Рисунок 7
Таблица 7
| Данные | Варианты | |||||||||
| N2, кВт | 4,5 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 | 9,0 | |||
| w2, рад/с | 3,0 | 2,5 | 3,5 | 3,5 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 6,0 | 6,5 | 6,5 |
ЗАДАЧА 8.
Рассчитать ведомый вал одноступенчатого редуктора с коническими прямозубыми колесами (рис.8, табл.8). Определить размеры шпонки, закрепляющей колесо на валу, и подобрать подшипники качения для вала. Число зубьев колеса z2 = 60, средний модуль mc = 4,2 мм, угловая скорость ведущего вала w1, передаваемая им мощность N1, передаточное число редуктора u = 3. Материал вала сталь 45. Срок службы передачи 8000 ч. Работа спокойная.
 |
|
|
|
|
|
Рисунок 8
Таблица 8
| Данные | Варианты | |||||||||
| N1, кВт | 4,5 | 7,0 | 9,0 | 12,5 | 12,5 | 12,5 | ||||
| w1, рад/с | 62,8 | 94,2 | 125,6 | 31,4 | 62,8 | 31,4 | 94,2 | 125,6 | 110,0 | 78,5 |
ЗАДАЧА 9.
Рассчитать промежуточный вал редуктора (рис.9, табл.9). Определить размеры шпонок, соединяющих вал с шестерней и колесом, и подобрать подшипники качения для вала. Передаваемый валом крутящий момент М2 при угловой скорости w2, диаметры делительной окружности колеса d¶ k = 320 мм, а шестерни d¶ ср = 100 мм, половина угла начального конуса шестерни j = p/8,2 рад. Расчетный срок службы редуктора 10000 ч. Нагрузка постоянная.
 |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 9
Таблица 9
| Данные | Варианты | |||||||||
| М2, Н*м | ||||||||||
| w2, рад/с | 12p | 13p | 14p | 10p | 15p | 11p | 16p | 14p | 12p | 16p |
ЗАДАЧА 10.
Рассчитать вал редуктора (рис.10, табл.10). Подобрать для вала подшипники качения и определить размеры шпонок, соединяющих вал с колесом и шестерней. Крутящий момент, передаваемый валом М2, угловая скорость w2, диаметр делительной окружности колеса d¶2 = 380 мм и шестерни d¶1 = 120 мм, угол наклона зубьев шестерни и колеса b = p/22 рад. Материал вала – сталь 40Х. Нагрузка с умеренными толчками. Расчетный срок службы редуктора 10000 ч.
 |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 10
Таблица 10
| Данные | Варианты | |||||||||
| М, Н*м | ||||||||||
| w2, рад/с | 12p | 13p | 14p | 10p | 15p | 11p | 16p | 14p | 12p | 16p |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернин И. М., Кузьмин А. В., Ицкович Г. М. Расчеты деталей машин. – Мн.: Высшая школа, 1978. - 472 с.
2. Левятов Д. С. Расчет и конструирование деталей машин. М.: Высшая школа, 1979.
3. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин.- М.: Высшая школа, 1985.
4. Курсовое проектирование деталей машин/ В. Н. Кудрявцев, Ю. А. Державец, И. И. Арефьев и др.; Под общ. ред. В. Н. Кудрявцева: Учеб пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. – Л.: Машиностроение, 1984. - 400 с.
5. Сборник задач по деталям машин: Учеб. пособие для учащихся техникумов/ М. Я. Романов, В. А. Константинов, Н. А. Покровский. – М.: Машиностроение, 1984. - 240 с.
ЗАДАНИЯ
на расчетно-графическую работу
по дисциплине «Основы инженерного проектирования»
для студентов специальности 070200
дневной формы обучения
Составители:
Нилов Владимир Александрович
Кирпичев Юрий Викторович
Еськов Борис Борисович
Кирпичев Игорь Юрьевич