Разработка конструкции, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к авиационным изделиям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчётно-пояснительная записка

к курсовой работе:

 

«Проектирование электромеханического привода»

 

Вариант № 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

 

 Проверила: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2013

 

Техническое задание

 

 

Кинематическая схема редуктора

 

 

Примечание:

Д – двигатель; Н – нагрузка; I,II,III,…,j – валы (оси);

1,3,5,…,n – шестерни; 2,4,6,…,n+1 – колёса.

Число ступеней механизма определяется в процессе расчёта.

 

Исходные данные

 

Крутящий момент , Н∙м	5,7
Частота вращения , об/мин	9
Ресурс th, ч	11000
Исполнение	На одной плате, закрытое
Зацепление колёс	С зазором
Способ смазывания	Масло
Условия работы, ограничения	Низкая инерционность

 

 

Реферат

 

 

Курсовая работа.

Расчётно-пояснительная записка: 19 стр., 2 рис., 3 табл., 1 ист.

Графическая документация: 2 листа А3.

 

 

Редуктор мелкомодульный, передача зубчатая, вал, допускаемые напряжения.

 

 

Объектом исследования является электромеханический привод. Редуктор привода многоступенчатый цилиндрический с прямозубыми колёсами.

Цель работы – разработка конструкции, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к авиационным изделиям с учётом особых условий задания.

В результате работы выбран материал, определены допускаемые и расчётные напряжения, проведён геометрический расчёт.

Эффективность работы заключается в определении оптимальных массовых и габаритных характеристик привода, обеспечивающих его работоспособность.

 

содержание

 

 

ВВЕДЕНИЕ 3

1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА 3

1.1 Выбор электродвигателя 6

1.2 Разбивка передаточного отношения по ступеням 7

1.3 Определение частот вращения 7

1.4 Определение мощностей и крутящих моментов 8

2 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ 10

2.1 Выбор материалов валов и зубчатых колёс 10

2.2 Определение допускаемых напряжений зубчатых колёс 10

2.3 Определение чисел зубьев зубчатых колёс 10

2.4 Определение модуля зубчатых колёс 11

2.5 Определение основных геометрических размеров зубчатых колёс 12

      2.6 Проверка прочности______________________________________________________14

3 ЭСКИЗНАЯ КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА 15

3.1 Предварительное определение диаметров валов 15

3.2 Проверка условия соседства ступеней 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Проблемой создания изделий авиационной техники является обеспечение высокой экономической эффективности её применения. Экономическая эффективность определяется прибылью и затратами на проектирование, производство, эксплуатацию, ремонт и пр. Затраты в свою очередь зависят от качественных и количественных показателей, среди которых можно выделить следующие: надёжность, технологичность, ремонтопригодность, энергетические и массогабаритные характеристики, удобство обслуживания и др.

На основании этого выбираются конструкционные и смазочные материалы, проводятся необходимые расчёты, определяется компоновка и взаимное расположение деталей, обеспечивается точная сборка и т.д. Таким образом, на каждом этапе проектирования принимаются решения, направленные на поиск оптимального варианта, наиболее полно удовлетворяющего предъявляемым требованиям.

 

1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА

 

1.1 Выбор электродвигателя

 

 

Мощность, потребляемая нагрузкой:

 

. PH = Вт

 

На начальном этапе проектирования мощность двигателя предварительно принимаем:

 

  Вт.

 

Согласно [1] выбираем двигатель ЭМ-15 со следующими параметрами: мощность 15 Вт, частота вращения 4000 об/мин.

 

Потребная мощность двигателя:

 

,

где – КПД механизма;

 – коэффициент динамичности.

 

В случае зацепления колёс с зазором КПД механизма определяется по формуле:

 

,

где – КПД подшипниковой пары;

 – КПД одной ступени зубчатых колёс;

 – число ступеней механизма.

 

Согласно [1] принимаем η=0.98 ,η=0.98 ,K=2.

 

Число ступеней механизма:

 

,

где – передаточное отношение механизма.

 

Передаточное отношение:

 

.

 

.

 

 

 

 

Число ступеней округляем k=6

 

 =0,78Вт

 

 

Условие выполняется, т.е. мощности двигателя достаточно для обеспечения запуска привода.

 

 

1.2 Разбивка передаточного отношения по ступеням

 

 

С учётом рекомендаций [1] задаёмся значениями передаточных отношений для каждой ступени:

 

 

 

 

1.3 Определение частот вращения

 

 

Частота вращения I вала:

 

 об/мин.

 

Частота вращения выходных валов каждой ступени определяются по формуле:

 

,

где – передаточное число данной ступени.

 

Частота вращения II вала:

 

 об/мин

=615

 

 

 

 

=28

 

После определения частоты вращения выходного вала необходимо оценить погрешность

 

 

 

 

1.4 Определение мощностей и крутящих моментов

 

 

 

Мощность на Ι валу

 

Мощность последующих валов

 

 

 

 

Мощность 2 Вала

 

 

 

Мощность 3 Вала

 

 

 

Мощность 4 вала

 

 

 

Мощность 5 Вала

 

 

 

 

Мощность 6 Вала

 

 

 

Мощность 7 Вала

 

 

 

 

Определяем крутящий момент j-^го вала

 

где – мощность на j-^м валу;

 – частота вращения  j-^го вала.

Крутящий момент 1 Вала

 Н×м

 

Крутящий момент 2 Вала

 

=0,08 Н×м

 

Крутящий момент 3 Вала

 

 Н×м

 

Крутящий момент 4 Вала

 

=0,55 Н×м

 

Крутящий момент 5 Вала

 

=1,49 Н×м

 

Крутящий момент 6 Вала

 

 Н×м

Крутящий момент 7 Вала

 

 Н×м

2 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

 

2.1 Выбор материалов валов и зубчатых колёс

 

 

Для всех валов и колес берем материал «Сталь-45»

2.2 Определение допускаемых напряжений зубчатых колёс

 

 

Допускаемое изгибное напряжение:

 

,

где – предел выносливости материала;

 – коэффициент запаса прочности.

 

Предел выносливости для стали берем из справочных данных для стали равна

250 ,МПа.

 

Коэффициент запаса прочности принимаем равный 1,8

 

2.3 Определение чисел зубьев зубчатых колёс

 

Число зубьев шестерни каждой ступени выбираем исходя из соображения сходимости результатов равно z=26=z1=z3=z5=z7=z9=z11

 

 

==  26 * 2,5 = 65

=

=

=

=

=

2.4 Определение модуля зубчатых колёс

 

 

Для закрытых передач, смазываемых маслами, модуль определяется из условия контактной прочности

 

где межосевое расстояние.

 

где крутящий момент последнего вала , равный 12,5;

 коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого венца принимаем равным 1,1;

 коэффициент динамической нагрузки принимаем равным 0,2;

 приведенный модуль упругости , для механизмов из одного материала, принимаем равным 1;

 передаточное отношение для последней ступени = 3,12;

 коэффициент ширины зубчатого венца относительно межосевого расстояния;

Принимаем m одинаковым бля всех ступеней.

2.5 Определение основных геометрических размеров зубчатых колёс

 

 

Для каждого зубчатого колеса определяются следующие параметры.

 

Диаметр начальной окружности:

 

.

 

Диаметр вершин:

 

.

 

Диаметр впадин:

 

.

 

Угол зацепления:

 

.

 

Диаметр основной окружности:

 

.

 

Для каждой ступени определяются следующие параметры.

 

Межосевое расстояние:

 

.

 

Ширина зубчатого венца:

 

.

 

Высота головки зуба:

 

.

 

Высота ножки зуба:

 

.

 

Высота зуба:

 

.

 

Окружной шаг по начальной окружности:

 

.

 

Окружной шаг по основной окружности:

 

.

 

Результаты расчёта приведены в таблице 1.

 

 

 

 

 

2.6. Проверка прочности

 

Расчётные контактные напряжения определяются по формуле

.

 

Условие прочности выполняются

Расчётные изгибающие напряжения определяется по формуле

=<138,9

Условия прочности выполняются

              

3 ЭСКИЗНАЯ КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА

 

3.1 Предварительное определение диаметров валов

 

 

Ориентировочные значения диаметров валов определяются из условия прочности на чистое кручение по заниженному допускаемому напряжению кручения.

 

Диаметр j^го вала:

 

,

где – крутящий момент j^го вала;

 – допускаемое напряжение кручения.

 

Диаметры валов округляются до значений внутреннего диаметра шариковых подшипников.

Напряжение выбирается в пределе

Мы принимаем МПа. Результаты расчёта приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Расчёт диаметров валов

 

Номер вала	1	2	3	4	5	6	7
Крутящий момент, Н∙м	0,03	0,08	0,21	0,55	1,49	4,16	12,5
Расчётный диаметр, мм	1,81	2,51	3,47	4,79	6,67	9,4	13,57
Принятый диаметр, мм	3	3	3	5	7	9	13

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Проверка условия соседства ступеней

 

Проверку условия выполняют для всех ступеней, кроме первой. Согласно рис 2. условие записывается в виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

Условия всех ступеней выполняются.

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В данной работе произведён расчёт цилиндрических зубчатых передач электромеханического привода. В результате определена окончательная конструкция основных деталей и узлов привода, обеспечивающая приемлемые массогабаритные характеристики. Также был произведен расчет всех параметров электромеханического привода, и построены необходимые чертежи. 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

 

1. Проектирование электромеханического привода:  Метод. указания/Сост. И.С. Барманов, Самар. гос. аэрокосм. ун-т, Самара, 2010, 22 с., ил.