контрольная детали машин

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

Контрольная работа № 1

по дисциплине «Детали машин»

Выполнил: студентка Холопова Е.П.

1230-п/ЭЖс-1461

Проверил: Маштаков А.П.

Саратов 2014г.

Задача №1

Дано - схема механизма 1.

W₁=30 рад/с; ϕ= 60⁰

l_AB=0,15 м; l_BC=0,30 м; l_CD=0,35 м

1. Структурный анализ.

   1. Построение схемы механизма.

Масштаб построения.

K_l=l_AB/AB= 0,15/50=0,003м/мм,

Где АВ=50 отрезок на схеме соответствующий длине звена АВ.

2. Число звеньев и кинематических пар механизма.

Число звеньев- 4:

3 подвижных звена на схеме 1, 2, 3;

1 неподвижное звено 0- стойка.

Число кинематических пар- 4.

3. Определение степени подвижности механизма и выделение структурной группы Ассура.

По формуле Чебышева[1, с.16]

W=3n- 2P_H-P_В=3*3-2*4-0=1,

где n=3- число подвижных звеньев;

P_H=4- число низших кинематических пар;

P_В=0- число высших кинематических пар.

W=1- означает, что для работы механизма достаточно задать закон движения только одному звену- звену 1, которое является входным, т. е. ведущим. При этом законы движения остальных звеньев будут вполне определенными и однозначными.

Разложение механизма на группы Ассура.

Разложение начинают с наиболее простой и более удаленной от ведущего звена группы.

Простейшая группа Ассура – сочетание двух звеньев и трех кинематических пар.

Такая группа для данного механизма звенья 2 и 3 и три кинематические пары: две вращательные: В (звенья 1 и 2); С (звенья 2 и 3) и одна поступательная С (звенья 3 и 0).

Эта группа Ассура 2 класса 2 порядка.

Оставшаяся часть механизма звено АВ и кинематическая пара А (0-1) имеет степень подвижности W=1 и относится к механизмам 1 класса.

2. Кинематический анализ механизма.

Построение плана скоростей для точек механизма.

1. Скорость точки В.

ϑ_В=w₁*l_AB=30*0,15=45 м/с

векторϑ_В˔АВ

2. Масштаб плана скоростей.

К_ϑ=ϑ_В/(Р_ϑВ)=4,5/45=0,1 м/с/мм,

Где Р_ϑ – полюс плана- выбран произвольно (Р_ϑВ)= 45 мм- отрезок соответствующий ϑ_В.

2.1.3 скорость точки С.

векторϑ_С= вектор ϑ_В + вектор ϑ_С/В,

где ϑ_С/В- относительная скорость точкиС при вращении вокруг точки В; вектор ϑ_С/В˔СВ.

На плане скоростей из точки «в» проводим прямую перпендикулярную ВС, а из Р_ϑпрямую и ОХ, в пересечении получим точку «с».

Значение скоростей.

ϑ_С/В=(вс)*К_ϑ=27*0,1=2,7 м/с

ϑ_С=(Р_ϑс)*К_ϑ=26*0,1=2,6м/с

2.1.4 Угловая скорость звена 2.

W₂= ϑ_С/В/l_BC=2,7/0.3=9 рад/с

2.1.5 Скорость точки D .

На основании свойств подобия.

(cd)=(bc)* l_DC/l_DC=27*0,35/0,3=32 мм

На плане скоростей откладываем отрезок (cd). Точку «d» соединяем с Р_ϑ

ϑ_D=(Р_ϑd)*К_ϑ=50*0,1=5 м/с

2.1.6 Скорости точек центров тяжести S₁, S₂,S₃.

Точки центров тяжести расположены на середине длин соответствующих звеньев.

Используя свойства подобия получим:

ϑ_С1=(Р_ϑ*S₁)* К_ϑ=22,5*0,1=2,25 м/с

ϑ_С2=(Р_ϑ*S₂)* К_ϑ=36*0,1=3,6 м/с

ϑ_С3=ϑ_С=2.6 м/с

3. Определение ускорений точек механизма.

   1. Ускорение точки В:

Вектор a_B=вектор а_Bⁿ+ вектор a_B^t,

где нормальная составляющая ускорения

а_Bⁿ=w_l²*l_AB=30²*0,15=135 м/с²

вектор а_Bⁿ параллелен AB

тангенциальная составляющая

a_B^t=0 при Е₁=0

a_B=а_Bⁿ=135 м/с²

2. Масштаб плана ускорений

К_а=а_В/(P_aв)=135/67,5=2 м/с²/мм,

где P_a- полюс плана ускорений- произвольно выбранный.

(P_aв)=67,5 мм- принятого отрезок соответствующий ускорению точки В.

3. Ускорение точки С

Вектор а_С=вектор а_В+вектор а_С/Вⁿ+вектор а_С/В^t

Вектор а_С/Вⁿ=w₂²*l_CB=9²*0.3=24,3 м/с²

Вектор а_С/Вⁿ параллелен ВС

вектор а_С/В^tперпендикулярен В.

(вn₂)=а_С/Вⁿ/К_а=24,3/2=12 мм

(вn₂)- отрезок соответствующий а_С/Вⁿ.

На плане ускорений откладываем отрезок (вn₂).

Из точки «n₂» проводим прямую перпендикулярную (вn₂).

Из полюса Р_а проводим прямую параллельную ОХ.

При пересечении получим точку «с».

Значение ускорений.

а_С=(P_aс)*К_а=48*2=96 м/с²

а_С/В^t= (n₂c)*К_а=57*2=114 м/с²

а_С/В= (св))*К_а=59*2=118 м/с²

4. Угловое ускорение звена 2:

Е₂=а_С/В^t*l_BC=114*0.3=34,2 рад/с²

5. Ускорение точкиDи точек центров тяжести S₁, S₂ и S₃.

На основании свойств подобия

Отрезок (cd)=(сb)*l_DS/l_BS=59*0.35/0,3=69 мм.

На плане ускорений откладываем отрезок (cd), а точку «d» соединяем с Р_а.

Тогда

а_D=(P_ad)*К_а=75*2=150 м/с²

а_S1=(P_aS₁)*К_а=34*2=68 м/с²

а_S2=(P_aS₂)*К_а=53*2=106 м/с²

а_S3=а_с=96 м/с²

Задача №3

Дано: Тормозной момент Т= 2000Нм; диаметр тормозного барабана D= 0,2 м.; размеры рычага а=0,4 м в= 0,8 м.; размер плеча тормоза l₁= 0,6 м. l₂= 0,6 м.

Расчетная схема тормозного устройства

1. Необходимая реакция тормозной колодки (1, с.34)

где f = 0,33 –коэффициент трения колодки о барабан.

2. Реакция тяги рычажной системы.

Расчетная схема рычажной системы

Уравнение моментов относительно опоры А

3. Сила натяжения тормозной ленты. Уравнение моментов относительно опоры В.

4. Необходимое количество заклёпок

где =8мм- диаметр заклёпки

мПа (1,с.12)- допустимое значение среза заклёпки.

5. Минимальная толщина тормозной ленты

где =320мПа (1,с.12)- допустимое напряжение сжатия.

Принимаем t=3мм.

6. Ширина тормозной ленты

где =160мПа- допустимое напряжение на разрыв;

=2 число заклёпок в поперечном сечении.

7. Необходимое тормозное усилие.

Уравнение моментов приводного рычага, схема 1.

Задача №4.

Дано: мощность ; частота вращения ; передаточное число ; угол наклона линии зуба .

Материал комс сталь ; допустимые контактные напряжения

Схема привода

1. Кинематические параметры привода.

   0. Подбор электродвигателя.

      0. требуемая мощность

где общий КПД привода

где - КПД ременной передачи;

- КПД зубчатой передачи;

- КПД пары подшипников;

-число пар подшипников.

1.1.2. требуемая частота вращения

где диапазон передаточных чисел ременной передачи

По принимаем электродвигатель 4А90L4У3; ; .

0. Передаточные числа элементов привода.

Передаточное число привода

Передаточное число ременной передачи

0. Частота вращения валов привода (об/мин).

Вал электродвигателя

Входной вал редуктора

Выходной вал редуктора

0. Мощности передаваемые валами (кВт)

0. Моменты на валах

2. Межосевое расстояние

где коэффициент зависящий от вида передачи -косозубая;

коэффициент учета неравномерности распределения нагрузки по ширине венца;

коэффициент учета распределения нагрузки между зубьями для косозубых колес.

-коэффициент ширина венца

Тогда

3. Геометрические параметры зубчатой передачи.

Модуль зацепления

Принимаем

Числа зубьев колес

Шестерни

Колесо

Уточнение угла наклона

Диаметры колес (мм)

делительные

Проверка:

Диаметры вершин зубьев

Диаметры впадин

Ширина: колеса

шестерни

4. Силы в зацеплении зубчатых колес.

Окружная

Радиальная

-стандартный угол зацепления

Осевая

5. Предварительный расчет валов

   0. Входной вал редуктора. Диаметр выхода

где -допускаемое напряжение кручения.

Диаметр шейки вала под подшипник

-величина упорного бурта

Диаметр под упор подшипника

0. Выходной вал. Диаметр выхода

Диаметр под колесо

6. Подбор подшипников качения.

В качестве опор вагонов принимаем подшипники радиально-упорные шариковые. Для входного вала у которых диаметр внутреннего кольца , наружнего , ширина . Для выходного вала ; ;;

7. Разработка компоновочного эскиза.

Компоновочный эскиз выполняем на основе рассчитанных геометрических параметров редуктора.

Принятые зазоры.

- между торцами колес и внутренним контуром редуктора.

- между торцами подшипников и наружним контуром редуктора.

Длина выходных концов валов

Литература

1. Мицкевич В.Г. и др. Прикладная механика Н «РГОТУПС» 2008

2. Марченко С.М. и др. Прикладная механика Ростов на Дону «Феникс» 2006

3. Дунаев П.Ф., Леников О.П. Конструирование узлов и деталей машин Н «Академия» 2004