Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 472910)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента

Конструирование приводов технологических машин: учебное пособие (270,00 руб.)

0   0
Первый авторПрокофьев Г. Ф.
АвторыДундин Николай Иванович, Микловцик Н. Ю.
ИздательствоСеверный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
Страниц504
ID552849
АннотацияВ пособии приведены основные сведения о механических передачах, валах и осях, муфтах, шпоночных и шлицевых соединениях. Даны рекомендации по выбору электродвигателей и монтажу приводов машин. Изложены методы расчета передач и правила конструирования и изготовления зубчатых и червячных колес, червяков, шкивов, звездочек, валов. Приведены необходимые справочные материалы для подбора подшипников качения, шпонок и муфт.
Кому рекомендованоПредназначено для студентов, изучающих дисциплины «Детали машин и основы конструирования», «Механика» и «Прикладная механика»
ISBN978-5-261-00857-6
Прокофьев, Г.Ф. Конструирование приводов технологических машин: учебное пособие / Н.И. Дундин, Н.Ю. Микловцик, Г.Ф. Прокофьев .— Архангельск : Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2014 .— 504 с. : ил. — ISBN 978-5-261-00857-6

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Конструкции механических передач: а – фрикционная; б – зубчатая; в – червячная; г – ременная; д – цепная; е – винтовая 14 е Таблица 1.7 Условные графические обозначения элементов машин на кинематических схемах Наименование Зубчатые цилиндрические передачи: а – без уточнения типа зубьев б – прямозубая; в – косозубая; г – шевронная; д – с круговым зубом Зубчатые конические передачи: а – без уточнения типа зубьев; б – прямозубая; в – косозубая; г – с круговым зубом Обозначение а б в г д а б Червячные передачи: а – с цилиндрическим червяком; б – с глобоидным червяком в г а Винтовые передачи: а – неразъемная; б – неразъемная с шариками; в – разъемная а б в 15 б Продолжение табл. <...> 1.7 Наименование Цепные передачи: а – без уточнения типа цепи; б – с круглозвенной цепью; в – с пластинчатой цепью; г – с зубчатой цепью Обозначение Ременные передачи: а – без уточнения типа ремня; б – с плоским ремнем; в – с клиновым ремнем; г – с поликлиновым ремнем; д – с зубчатым ремнем Электродвигатели: а – без уточнения типа; б – трехфазный переменного тока а Муфты: а – без уточнения типа; б – упругая; в – жесткая (глухая); г – компенсирующая 16 а в б б г Окончание табл. <...> Конструкция волнового зубчатого одноступенчатого редуктора: 1 – водило; 2 – подвижное гибкое колесо с наружными зубьями; 3 – неподвижное жесткое колесо с внутренними зубьями Планетарными называются передачи, у которых имеются зубчатые колеса с перемещающимися осями. <...> Окружная скорость ведущего и ведомого звеньев, м/с, v = ω1 2 d1 , где ω1 – угловая скорость ведущего звена, рад/с; d1 – диаметр ведущего звена (делительный диаметр шестерни, делительный диаметр ведущей звездочки, расчетный диаметр ведущего шкива клиноременной передачи, диаметр ведущего шкива плоскоременной передачи), м. <...> Передаточное отношение i = передаточное число u = z z , 1 2 где z2 – число зубьев колеса (зубчатая или червячная передача) или число зубьев большой звездочки (цепная передача); z1 – число зубьев <...>
Конструирование_приводов_технологических_машин_учебное_пособие.pdf
Стр.1
Стр.2
Стр.3
Стр.4
Стр.501
Стр.502
Стр.503
Стр.504
Конструирование_приводов_технологических_машин_учебное_пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» Г.Ф. Прокофьев, проф., д-р техн. наук; Н.И. Дундин, доц., канд. техн. наук; Н.Ю. Микловцик, доц., канд. техн. наук КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Учебное пособие для вузов Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов высшего профессионального образования (бакалавров) немашиностроительных профилей по направлению подготовки 151000 «Технологические машины и оборудование» и 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» по дисциплине «Детали машин и основы конструирования». Регистрационный номер рецензии № 2031 от 13.02.2012. Архангельск ИД САФУ 2014
Стр.1
УДК 621.82 ББК 34.42 П 80 Рецензенты: В.И. Мелехов, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой древесиноведения и тепловой обработки древесины лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова; И.Ю. Королев, канд. техн. наук, доцент кафедры строительной механики и сопротивления материалов института строительства и архитектуры Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова П 80 Прокофьев Г.Ф. Конструирование приводов технологических машин: учебное пособие для вузов / Г.Ф. Прокофьев, Н.И. Дундин, Н.Ю. Микловцик. – 2-е изд., испр. и доп. – Архангельск: ИД САФУ, 2014. – 504 с. ISBN 978-5-261-00857-6 В пособии приведены основные сведения о механических передачах, валах и осях, муфтах, шпоночных и шлицевых соединениях. Даны рекомендации по выбору электродвигателей и монтажу приводов машин. Изложены методы расчета передач и правила конструирования и изготовления зубчатых и червячных колес, червяков, шкивов, звездочек, валов. Приведены необходимые справочные материалы для подбора подшипников качения, шпонок и муфт. Предназначено для студентов, изучающих дисциплины «Детали машин и основы конструирования», «Механика» и «Прикладная механика». УДК 621.8 ББК 34.42 ISBN 978-5-261-00857-6 © Прокофьев Г.Ф., Дундин Н.И., Микловцик Н.Ю., 2014 © Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, 2014
Стр.2
ВВЕДЕНИЕ Перед отечественной промышленностью стоит задача перехода на интенсивный путь развития – производство в возрастающих объемах продукции высокого потребительского качества при минимальных затратах сырья, энергии, материалов и человеческих ресурсов. Реализация этого направления невозможна без создания новой высокоэффективной техники – техники новых поколений. Для снижения себестоимости продукции машиностроения должны быть выполнены следующие требования: стандартизация, унификация, преемственность, снижение металлоемкости и энергозатрат, технологичность конструкции, удобство транспортирования и сохраняемость готового изделия. Выпускаемая продукция должна иметь высокие потребительские свойства, обеспечивать её спрос, а именно: приемлемую цену, высокий экономический эффект и малый срок окупаемости, низкие энергозатраты при эксплуатации, надёжность, эргономичность, безопасность, эстетичность. Центральное место при создании новой техники отводится конструированию. Конструктор должен знать технологию производства, способы обработки деталей, методы контроля; уметь выполнять расчеты для нахождения оптимальных технических решений; иметь навыки разработки конструкторской документации, полностью отвечающей требованиям производства. Результатом конструкторской работы является разработка рабочей документации создаваемого изделия, в которой центральное место занимают сборочные чертежи, рабочие чертежи деталей и спецификации. Несмотря на огромное разнообразие выпускаемых машин в них имеется большое количество схожих по конструкции и назначению деталей, сборочных единиц, соединений, передач: крепежные детали (болты, винты, шпильки, гайки и др.), валы и оси, опоры валов и осей (подшипники скольжения и качения), соединения (резьбовые, шпоночные, шлицевые, сварные, заклепочные и др.), передачи (зубчатые, червячные ременные, цепные и др.). Для их применения при создании новой техники можно использовать разработанные методы анализа вариантов, расчетов и проектирования. 3
Стр.3
Применение однотипных стандартизованных и унифицированных элементов значительно ускоряет и удешевляет проектирование новой техники. В курсе «Детали машин и основы конструирования» студентами изучаются детали, сборочные единицы, передачи и соединения общего назначения. Объектами курсового проектирования обычно служат приводы различных машин и механизмов, в которых используется большое количество элементов общемашиностроительного применения. Курсовой проект по деталям машин выполняется на заключительной стадии общетехнического цикла подготовки студентов. При выполнении этой творческой самостоятельной работы студенты должны использовать знания следующих дисциплин: математики, сопротивления материалов, технологии металлов, взаимозаменяемости, теории механизмов и машин. Авторы на основании обобщения материалов, приведенных в разных литературных источниках и стандартах, а также учитывая собственный опыт работы по созданию новой техники и преподавания курса «Детали машин и основы конструирования», приводят в данном пособии основные сведения, необходимые как для получения теоретических знаний, так и для выполнения расчетно-графических работ курсового проекта по дисциплине «Детали машин и основы конструирования». В пособии рассмотрены назначение и структура приводов машин, зубчатые, червячные, ременные и цепные передачи, валы и оси, муфты, шпоночные и шлицевые соединения, подшипники скольжения и качения, смазка и смазочные устройства, уплотнения, монтаж приводов машин. Уделено внимание конструкции, классификации, области применения, кинематическим и силовым расчетам, методам изготовления, правилам подбора и методам конструирования с выполнением сборочных и рабочих чертежей в соответствии с действующими стандартами. Авторы надеются, что учебное пособие будет полезно для студентов технических специальностей всех форм обучения. 4
Стр.4
О Г Л А В Л Е Н И Е Введение…………………………………………………………………………… 3 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИВОДАХ МАШИН …………….……..….. 5 1.1. Характеристика асинхронных электродвигателей, применяемых в приводах машин……………………………………………………...… 5 1.2. Механические передачи………………………………………………… 13 1.3. Основные кинематические и энергетические характеристики передач……………………………………………………………………….. 22 1.4. Пример выбора электродвигателя и определения кинематических и энергетических характеристик привода ленточного конвейера……. 24 1.4.1. Выбор электродвигателя………………………………………… 25 1.4.2. Определение кинематических и энергетических характеристик привода………..….………………………………………… 25 2.РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ ………………………………………………............ 28 2.1. Основные сведения ……………………………………………............... 28 2.2. Конструкция, параметры и материалы ремней ……………...………... 30 2.2.1. Плоские ремни…………………………………………………… 30 2.2.2. Клиновые ремни…………………………………………………. 32 2.2.3. Поликлиновые ремни……………………………………………. 35 2.3. Основные геометрические соотношения ременных передач…............ 36 2.4. Силы в ременной передаче и напряжения в ремне …………...………. 38 2.5. Тяговая способность ременных передач и долговечность ремней…... 42 2.6. Порядок расчета плоскоременной передачи ………………….............. 44 2.7. Порядок расчета клиноременной и поликлиноременной передач…… 49 2.8. Конструирование шкивов ………………………………………............. 57 2.8.1. Материал для изготовления шкивов……………………………. 57 2.8.2. Обод шкива плоскоременной передачи………………………... 57 2.8.3. Обод шкивов клиноременной и поликлиноременной передач…. 59 2.8.4. Диск………………………………………………………………. 62 2.8.5. Спицы…………………………………………………………….. 62 2.8.6. Ступица…………………………………………………………… 62 2.8.7. Допуски и посадки………………………………………………. 64 2.8.8. Шероховатость поверхностей…………………………………... 64 2.8.9. Допуск формы и расположения поверхности…………………. 64 3. ЗУБЧАТОРЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ ………………………………….............. 72 3.1. Основные сведения ……………………………………………………... 72 3.2. Конструкция, параметры и материалы зубчатых ремней …................. 73 3.3. Порядок расчета зубчатоременной передачи …………………............. 73 4. ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ ………………………………………………...……….. 78 4.1. Основные сведения …………………………………………………...… 78 4.2. Конструкции и параметры приводных цепей …………………………. 79 4.3. Порядок расчета цепной передачи с роликовой приводной цепью….. 93 4.4. Порядок расчета цепной передачи с зубчатой приводной цепью……. 96 4.5. Конструирование звездочек …………………………………..………... 99 501
Стр.501
4.5.1. Выбор материала звездочек…………………………………….. 99 4.5.2. Обод звездочек роликовых и втулочных цепей……………….. 100 4.5.3. Диск звездочек…………………………………………………… 105 4.5.4. Ступица…………………………………………………………… 107 4.5.5. Допуски и посадки……………………………………………… 107 4.5.6. Шероховатость поверхностей…………………………………... 109 4.5.7. Допуски форм и расположения поверхностей…………………. 111 5. ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕРЕДАЧ С ГИБКОЙ СВЯЗЬЮ ……………………………………………………....... 116 5.1. Монтаж и эксплуатация ременных передач ………………….................. 116 5.2. Монтаж и эксплуатация цепных передач ………………….....…............. 123 5.3. Смазывание цепных передач……………………………………………… 126 6. ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ ……...………………..……………………………… 128 6.1. Основные сведения …………………………………….….......................... 128 6.1.1. Цилиндрическая прямозубая передача ……..………......................... 131 6.1.2. Цилиндрическая косозубая передача …………….............................. 134 6.1.3. Цилиндрическая шевронная передача ………………………..……. 135 6.1.4. Коническая зубчатая передача ……………………............................ 136 6.2. Расчет зубчатых передач ………………………………………………….. 140 6.2.1. Виды разрушения зубьев …………………………………………….. 140 6.2.2. Выбор материала зубчатых колес, термообработки и твердости….. 143 6.2.3. Определение числа циклов нагружения зубьев…..…………………. 143 6.2.4. Определение допускаемых напряжений ……………………………. 147 6.2.5. Порядок расчета закрытой цилиндрической зубчатой передачи….. 149 6.2.6. Порядок расчета открытой цилиндрической зубчатой передачи….. 155 6.2.7. Порядок расчета закрытой конической прямозубой зубчатой передачи..……………………………………………………………… 158 6.2.8. Порядок расчета открытой конической прямозубой зубчатой передачи ……………………………………........................................ 163 6.3. Конструирование зубчатых колес ……………………………….……….. 167 6.3.1. Конструирование цилиндрических зубчатых колес ……….………. 167 6.3.2. Конструирование конических зубчатых колес …………….………. 176 6.4. Изготовление зубчатых колес ……………………………………………. 190 7. ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ ……………………………………………………. 196 7.1.Основные сведения ………………………………………………................ 196 7.1.1.Особенности передач и классификация ……………………………... 196 7.1.2. Параметры червячной передачи ………………………...…………... 200 7.1.3. Параметры червяка ……………………………………………........... 205 7.1.4. Параметры червячного колеса ………………………………………. 206 7.2. Расчет червячных передач ………………………………………………... 207 7.2.1. Виды разрушения зубьев червячных колес ………………….……... 207 7.2.2. Материалы червячной пары (передачи) …………………………….. 207 7.2.3. Определение допускаемых напряжений ……………………………. 209 7.2.4. Порядок расчета закрытой червячной передачи …………................ 210 7.3. Конструирование червячных колес и червяков …………………………. 215 7.3.1. Конструирование червячных колес …………………………………. 215 7.3.2. Конструирование червяков ………………………………………….. 222 8. СМАЗЫВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ В РЕДУКТОРАХ 228 502
Стр.502
9.ВАЛЫ И ОСИ…………… ……………………………………………..………. 236 9.1. Основные сведения ………………..………………………….…............ 236 9.1.1. Конструктивные элементы валов и осей……………..………… 238 9.1.2. Материалы валов и осей……………………………………..…… 241 9.2. Проектный расчет вала..……………………………………..…………. 242 9.2.1. Критерии работоспособности……………………………………. 242 9.2.2. Ориентировочный расчет…………………………………............ 243 9.2.3. Приближенный расчет…….……………………………………… 244 9.2.4. Предварительная компоновка редуктора……………….……….. 245 9.2.5. Определение эквивалентных моментов и расчет диаметров вала 248 9.2.6. Пример приближенного расчета вала ……………….………….. 249 9.3. Конструирование валов ………………………………………………… 253 9.3.1. Размеры конструктивных элементов валов …………………….. 253 9.3.2. Допуски и посадки ……………………………………………… 258 9.3.3. Шероховатость поверхностей ………………………………….. 259 9.3.4. Допуски формы и расположения поверхностей валов………. 259 9.4. Проверочные расчеты валов……………………………………………. 265 9.4.9. Проверочный расчёт на усталостную прочность……...…........... 265 9.4.2. Проверочный расчёт на жесткость……………………………..... 269 9.4.3. Проверочный расчёт на виброустойчивость……………............. 270 10. ПОДШИПНИКИ……………………………………………………………….. 271 10.1. Подшипники скольжения……………………………………………… 271 10.1.1. Основные сведения………………………………….……...…… 271 10.1.2. Материалы вкладышей………………………………………….. 277 10.1.3. Виды трения и расчет подшипников скольжения …………….. 281 10.2. Опоры скольжения с газовой смазкой ……………………………….. 286 10.2.1. Свойства газов и особенности опор с газовой смазкой ………. 286 10.2.2. Газодинамические опоры……………………………………….. 291 10.2.3. Газостатические опоры………………………..…...……………. 296 10.3. Подшипники качения………….………………………….……………. 305 10.3.1. Общие сведения ………………………….………...……………. 305 10.3.2. Основные типы подшипников качения…………..……………. 311 10.3.3. Подбор подшипников качения…………………..……………… 326 10.4. Смазка подшипников……….……….……….……………….………... 356 10.5. Установка подшипников качения и рекомендации по их эксплуатации.. 367 10.5.1. Посадки подшипников качения ……………………...…………. 367 10.5.2. Способы установки подшипников качения на валах и в корпусах 377 10.5.3. Допуски расположения посадочных поверхностей вала и корпуса в подшипниковых узлах (по ГОСТ 3325–85)……...…. 379 10.5.4. Рекомендации по монтажу, демонтажу и эксплуатации подшипников качения……...……………………...…………….. 383 10.6. Крышки подшипников и уплотнения…………….………...…………. 391 10.6.1. Конструирование крышек подшипников………….…………… 391 10.6.2. Уплотнения подшипниковых узлов………………..…………… 398 10.7. Применение стаканов в подшипниковых узлах…………………..….. 405 503
Стр.503
11. МУФТЫ…………………………………………………………………...…… 414 11.1. Нерасцепляемые муфты ………………………………………………. 414 11.1.1. Жесткие муфты ……………………………………….................. 414 11.1.2. Компенсирующие муфты ………………………………………. 426 11.1.3. Упругие муфты ………………………………………….............. 436 11.2. Управляемые (сцепные) муфты……………..………………………… 443 11.2.1. Зубчатые и кулачковые управляемые муфты ...……….............. 443 11.2.2. Фрикционные управляемые муфты ……………………………. 445 11.3. Самодействующие муфты …………………………………………….. 447 11.3.1. Обгонные муфты ……………………………...………………… 447 11.3.2. Центробежные муфты ……………..……………………………. 449 11.3.3. Предохранительные муфты …………………………….............. 451 11.4. Выбор муфт и установка их на валах …………………………............ 455 12. ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ………………………….………………….. 458 12.1. Соединения призматическими шпонками ……………………............ 458 12.2. Соединения сегментными шпонками ………..………………………. 462 12.3. Соединения клиновыми шпонками ………………………………….. 464 12.4. Соединения тангенциальными шпонками …………………………... 466 13. ШЛИЦЕВЫЕ ЗУБЧАТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ …………………………............ 469 13.1. Шлицевые прямобочные соединения…………………………............ 470 13.2. Шлицевые эвольвентные соединения ………………………………... 474 13.3. Расчет шлицевых соединений на прочность…………………………. 478 14. УСТАНОВКА ПРИВОДОВ МАШИН………………………………………. 480 14.1. Конструирование рам ..………………………………………………… 480 14.2. Конструирование плит…...………………………………….................. 492 14.3. Крепление рам и плит к полу..…………………………………............ 495 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………….. 499 Подписано в печать 12.02.2014. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 29,3. Тираж 100 экз. Заказ № 1682. Издательский дом ФГАОУ ВПО САФУ 163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56 504
Стр.504