1418
.pdfМІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Запорізький національний технічний університет
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання контрольних робіт з теорії механізмів і машин для студентів заочного відділення спеціальностей 7.090260 та 8.090202
2005
2
Методичні вказівки до виконання контрольних робіт з теорії механізмів і машин для студентів заочного відділення спеціальностей
7.090260 та 8.090202 / Укл.: О.Ф.Коляда - Запоріжжя: ЗНТУ, 2005.- 27 с.
Укладач О.Ф.Коляда, доцент, к.т.н.
Рецензенти: В.К.Яценко, професор, д.т.н., зав. кафедрою ТМ
А.Я.Качан, професор, д.т.н., зав. кафедрою ТАД
Відповідальний за випуск : Л.М.Мартовицький, доцент, к.т.н.
зав. кафедрою ДМ і ПТМ
Розглянуто на засіданні кафедри
“Технологія машинобудування протокол № 3 від 8.12.2004
Розглянуто |
Затверджено |
на засіданні кафедри |
на засіданні кафедри |
“Технологія АД” |
“Деталі машин і ПТМ” |
протокол № 3 від 8.12.2004 |
протокол № 3 від 8.12.2004 |
|
2005 |
3
ЗМІСТ |
|
1 Обсяг та зміст контрольних робіт ............................................ |
4 |
2 Початкові дані до контрольних робіт ...................................... |
5 |
Література .................................................................................... |
6 |
Додаток А Початкові дані до контрольних робіт ................... |
7 |
Додаток Б Визначення ступені рухомості редуктора ............ |
12 |
Додаток В Визначення передаточного відношення |
|
редуктора і частот обертання зубчастих |
|
коліс ......................................................................... |
13 |
Додаток Г Розрахунок розгону ротора турбогвинтового |
|
двигуна .................................................................... |
15 |
Додаток Д Програма розрахунку розгону жорстокого |
|
ротора ..................................................................... |
19 |
Додаток Е Розрахунок розмірів зубчастих коліс |
|
зовнішнього зачеплення.......................................... |
20 |
Додаток Ж Програма розрахунку геометричних розмірів |
|
зубчастих коліс ....................................................... |
23 |
Додаток К Титульний аркуш КР .............................................. |
25 |
Додаток Л Контрольні питання з курсу “Теорія механізмів |
|
і машин” .................................................................... |
26 |
4
Мета виконання контрольних робіт - сприяти закріпленню теоретичних знань з курсу “Теорія механізмів і машин” і зробити вступ до поясненню питань, що вирішуються в наступному курсовому пректі з теорії механізмів і машин.
І ОБСЯГ ТА ЗМІСТ КОНТРОЛЬНИХ РОБІТ
Об’єктом контрольних робіт (КР) є механізми турбогвинтових авіаційних двигунів (ТГАД), які мають турбіну, компресор, головний редуктор, гвинт та передачі до агрегатів [5]. При роботі двигуна, обертання від турбіни передається до валу компресора, далі до головного редуктора, вихідний вал якого з’єднаний з гвинтом. В початкових даних до КП наведені схеми і параметри механізмів силових передач і їх можливі варіанти для двигунів АИ-20, Д-27.
Завдання до контрольних робіт (додаток А) вимагає визначення:
-ступені рухомості головного редуктора (додаток Б);
-передаточного відношення і чисел обертів коліс головного редуктора (додаток В);
-динаміки розгону жорсткого ротора (додаток Г);
-геометричних розмірів зубчастих коліс (додаток Е).
Воб”ємі контрольних робіт графічно повинні бути зображені: схема заданого редуктора, картина швидкостей, схема жорсткого ротора, графік зміни кутової швидкості при розгоні ротора, профіль зубців колеса. Вигляд графічних зображень надано в додатках Б (рис. Б.І), В (рис. В2), Г (рис. Г.1, Г.2), Е (рис.Е.1). Зразок титульного листа надано в додатку К. Вирішення цих завдань є складовою частиною майбутнього курсового проекту з ТММ [6]. В додатку Л наведені контрольні питання.
У вказівках дрібним шрифтом наведені основні визначення і теоретичні положення з ТММ, що торкаються виконання завдань.
Контрольні роботи загальним об’ємом 10-15 сторінок виконуються на аркушах формату А4, за установленим графіком, та подаються не пізніше, ніж за 15 днів до початку екзаменаційної сесії. Контрольні роботи повинні писатись коротко чорнилами, або пастою з одного боку аркуша. Відстань між рядками повинна бути 8-12 мм. Сторінки повинні мати поля: ліворуч - не менше 30 мм; праворуч - 10 мм; зверху та знизу - 20 мм. Нумерація сторінок повинна бути
5
наступною: перша сторінка - титульний аркуш, номер не ставиться, друга - зміст і т.д. Номера сторінок ставляться арабськими цифрами у правому верхньому кутку. Список використаних джерел та додатки також вимагаються в наскрізній нумерації. Рівняння та розрахункові формули наводяться в загальному вигляді, потім підставляються числові значення та дописується кінцевий результат (одиниці вимірювання наводяться тільки у кінцевому результаті). Зміст КР поділяється на розділи, підрозділи та пункти, які позначаються арабськими цифрами. Матеріал у КР повинен бути наданий у такій послідовності: титульний аркуш, зміст, вступ, основна частина, висновки, список використаних джерел, додатки.
Креслення повинні бути оформлені відповідно з вимогами ЕСКД. Допускається виконувати КР за допомогою графічного пакету програм та текстового редактору ЕОМ. В цьому випадку об’єм КР складає 6-9 сторінок (розмір шрифта Times New Roman - 12).
Зразковий перелік заголовків контрольної роботи
Вступ І. Опис роботи механізмів авіаційних двигунів
2.Початкові дані до розрахунків
3.Визначення ступеня рухомості редуктора
4.Визначення передаточного відношення і частот обертання коліс редуктора
5.Розрахунок розгону ротора турбогвинтового двигуна
6.Розрахунок розмірів зубчастих коліс зовнішнього
зачеплення
Висновки
Література
2 ПОЧАТКОВІ ДАНІ ДО КОНТРОЛЬНИХ РОБІТ
Початкові дані для виконання КР приведені в додатку А. Для виконання структурного аналізу, кінематичних розрахунків головного редуктора в додатку А наведені схеми (рис.А.1, завдання 1 , 2) та числа зубців коліс (табл. А.1). Для завдання І (редуктор ТГАД АИ-20) схему можна побудувати, якщо об’єднати частини схем, що позначені
6
цифрою та буквою в напрямку пунктирних ліній (наприклад, 1А, 1Б,...,2В,...). В завданні 2 (редуктор ТГАД Д-27) приймається, що вихідні вали редукторів обертаються з одинаковою величиною кутових швидкостей і в різних напрямках. Числа зубців коліс вибираються за наданим варіантом із таблиці А.І (наприклад 1А1, 1А
– схема редуктора, 1 – варіант числа зубчастих коліс).
Для розрахунку динаміки жорсткого ротора використовуються одержане раніш передаточне відношення головного редуктора, силові характеристики (моменти сил на компресорі, гвинті та стартеру) , моменти інерції (турбіни, компресора, редуктора, гвинта), та початкові дані руху (табл. А.2).
Для зубчастої передачі геометричні розміри зубчастих коліс визначаються по початковим даним ( числа зубців коліс, характер зачеплення, коефіцієнт зміщення та інше), поданим в табл. А.3, А.4.
ЛІТЕРАТУРА
1.Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин - М.: Наука, 1988.
2.Кіницький Я.Т.Теорія механізмів і машин - К.:Наук.думка, 2002.
3.Левитский М.И. Теория механизмов и машин- М.: Наука, 1990.
4.Авиационные зубчатые передачи и редукторы -М.:Маш., 1981.
5.Авиационные турбовинтовые двигатели АИ-20. Техническое описание. М.: Оборонгиз,1962.
6.Методичні вказівки до виконання курсового проекту з теорії механізмів і машин “Розрахунок і проектування механізмів авіаційних двигунів” для студентів денного і заочного відділень спеціальностей
7.090260 та 8.090202/ Укл.: О.Ф.Коляда – Запоріжжя: ЗНТУ, 2004.-36
с.
7
Рисунок А.І – Схеми редукторів до КР
|
|
|
8 |
|
Таблиця А.1 – Число зубців коліс редуктора |
|
|||
Варіант |
Модуль мм |
Z1, Z4 |
Z2, Z5 |
Z21, Z51 |
1 |
5 |
20 |
25 |
18 |
2 |
5 |
21 |
26 |
19 |
3 |
5 |
22 |
27 |
20 |
4 |
5 |
23 |
28 |
21 |
5 |
5 |
24 |
29 |
22 |
6 |
5 |
25 |
30 |
22 |
7 |
8 |
26 |
31 |
23 |
8 |
8 |
27 |
32 |
24 |
9 |
8 |
28 |
33 |
25 |
10 |
8 |
29 |
34 |
26 |
11 |
8 |
30 |
35 |
27 |
12 |
8 |
31 |
36 |
29 |
13 |
8 |
32 |
37 |
30 |
14 |
10 |
35 |
40 |
32 |
15 |
10 |
36 |
41 |
34 |
16 |
10 |
37 |
42 |
35 |
17 |
10 |
38 |
43 |
36 |
18 |
10 |
39 |
44 |
36 |
19 |
12 |
40 |
45 |
37 |
20 |
12 |
42 |
47 |
40 |
Для схем редукторів 4,5,6 кутові швидкості ω3 = −ωh .
А.2 Параметри жорсткого ротора, діючі моменти сил та початкові дані руху.
Таблиця А.2 - Параметри жорсткого ротора ТАД.
Варіант
1
2
|
Момент інерції, кгм2 |
|
Моменти сил, Нм |
Початкові дані |
|
||||||||||||||
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
руху |
|
|
||
I |
Т |
К |
I |
Р |
I |
ГВ |
M |
Р. |
M |
К. |
M |
Т. |
|
ω |
-1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 ,с |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
НОМ |
НОМ |
НОМ |
Схеми |
|
Схеми |
||||||
2.5 |
7.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, |
2 |
|
4, |
5, |
6 |
||
2.5 |
120 |
120 |
300 |
700 |
1200 |
|
|
600 |
|
||||||||||
2.7 |
8.2 |
2.7 |
130 |
130 |
325 |
725 |
1225 |
|
|
625 |
|
9
Продовження таблиці А.2
Варіант
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Момент інерції, кгм2 |
Моменти сил, Нм |
Початкові дані |
|
|
руху |
I |
Т |
I |
К |
I |
Р |
I |
ГВ |
M |
Р. |
M |
К. |
M |
Т. |
|
ω |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 ,с |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
НОМ |
НОМ |
НОМ |
Схеми |
Схеми |
||||||
3.0 |
9.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, |
2 |
4, |
5, |
6 |
||
3.0 |
140 |
140 |
350 |
750 |
1250 |
|
650 |
|
||||||||||
3.2 |
9.7 |
3.2 |
150 |
150 |
375 |
775 |
1275 |
|
675 |
|
||||||||
3.5 |
10.5 |
3.5 |
160 |
160 |
400 |
800 |
1300 |
|
700 |
|
||||||||
3.7 |
11.2 |
3.7 |
170 |
170 |
425 |
825 |
1325 |
|
725 |
|
||||||||
4.0 |
12 |
4.0 |
180 |
180 |
450 |
850 |
1350 |
|
750 |
|
||||||||
4.2 |
12.7 |
4.2 |
190 |
190 |
475 |
875 |
1375 |
|
775 |
|
||||||||
4.5 |
13.5 |
4.5 |
200 |
200 |
500 |
900 |
1400 |
|
800 |
|
||||||||
4.7 |
14.2 |
4.7 |
210 |
210 |
575 |
925 |
1425 |
|
825 |
|
||||||||
5.0 |
15 |
5.0 |
220 |
220 |
550 |
950 |
1450 |
|
850 |
|
||||||||
5.7 |
15.7 |
5.2 |
230 |
230 |
575 |
975 |
1475 |
|
875 |
|
||||||||
5.5 |
16,5 |
5,5 |
240 |
240 |
600 |
1000 |
1500 |
|
900 |
|
||||||||
5.7 |
7.2 |
5.7 |
250 |
250 |
625 |
1050 |
1525 |
|
925 |
|
||||||||
6.0 |
18 |
6.0 |
260 |
260 |
650 |
1100 |
1550 |
|
950 |
|
||||||||
6.2 |
18.2 |
6.2 |
270 |
270 |
675 |
1150 |
1575 |
|
975 |
|
||||||||
6.5 |
18.5 |
6.5 |
280 |
280 |
700 |
1200 |
1600 |
1000 |
||||||||||
6.7 |
19.7 |
6.7 |
290 |
290 |
725 |
1250 |
1625 |
1025 |
||||||||||
7.0 |
21 |
7.0 |
300 |
300 |
750 |
1300 |
1650 |
1050 |
||||||||||
7.5 |
23 |
7.5 |
320 |
320 |
800 |
1400 |
1750 |
1150 |
M ГВ.НОМ = (M Т.НОМ − M К.НОМ ) U Р
А.3 Початкові дані до розрахунку зовнішніх зубчастих зачеплень
Таблиця А.3 |
α = 250 ;h =1.0;С = 0.20328; |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
Вар |
Z1 |
|
Z2 |
X1 |
|
X2 |
Вар |
Z1 |
Z2 |
X1 |
X2 |
іант |
|
|
|
|
|
|
іант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
20 |
|
20 |
-0.5 |
|
0 |
31 |
31 |
100 |
-0.5 |
0 |
2 |
20 |
|
20 |
0 |
|
0.25 |
32 |
31 |
100 |
0.25 |
0.5 |
3 |
20 |
|
20 |
0.5 |
|
0.5 |
33 |
31 |
100 |
1.0 |
1.0 |
4 |
20 |
|
50 |
-0.5 |
|
0 |
34 |
31 |
150 |
-0.5 |
0 |
10
Продовження таблиці А.3
Вар |
Z1 |
Z2 |
X1 |
X2 |
Вар |
Z1 |
Z2 |
X1 |
X2 |
іант |
|
|
|
|
іант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
20 |
50 |
0 |
0.5 |
35 |
31 |
150 |
0.25 |
0.65 |
6 |
20 |
50 |
0.5 |
1.0 |
36 |
31 |
150 |
1.0 |
1.3 |
7 |
20 |
100 |
-0.5 |
0 |
37 |
34 |
34 |
-0.5 |
0 |
8 |
20 |
100 |
0 |
0.75 |
38 |
34 |
34 |
0.25 |
0.3 |
9 |
20 |
100 |
0.5 |
1.5 |
39 |
34 |
34 |
1.0 |
0.6 |
10 |
20 |
150 |
-0.5 |
0 |
40 |
34 |
65 |
-0.5 |
0 |
11 |
20 |
150 |
0 |
0.75 |
41 |
34 |
65 |
0.25 |
0.5 |
12 |
20 |
150 |
0.5 |
1.5 |
42 |
34 |
65 |
1.0 |
1.0 |
13 |
25 |
25 |
0 |
0 |
43 |
34 |
100 |
-0.5 |
0 |
14 |
25 |
25 |
0.25 |
0.25 |
44 |
34 |
100 |
0.25 |
0.65 |
15 |
25 |
25 |
0.5 |
0.5 |
45 |
34 |
100 |
1.0 |
1.3 |
16 |
25 |
50 |
0 |
0 |
46 |
34 |
150 |
-0.5 |
0 |
17 |
25 |
50 |
0.25 |
0.6 |
47 |
34 |
150 |
0.25 |
0.65 |
18 |
25 |
50 |
0.5 |
1.2 |
48 |
34 |
150 |
1.0 |
1.3 |
19 |
25 |
100 |
0 |
0 |
49 |
42 |
42 |
-0.5 |
0 |
20 |
25 |
100 |
0.25 |
0.7 |
50 |
42 |
42 |
0.25 |
0.5 |
21 |
25 |
100 |
0.5 |
1.4 |
51 |
42 |
42 |
1.0 |
1.0 |
22 |
25 |
150 |
0 |
0 |
52 |
42 |
65 |
-0.5 |
0 |
23 |
25 |
150 |
0.25 |
0.9 |
53 |
42 |
65 |
0.25 |
0.6 |
24 |
25 |
150 |
0.5 |
1.8 |
54 |
42 |
65 |
1.0 |
1.2 |
25 |
31 |
31 |
-0.5 |
0 |
55 |
42 |
100 |
-0.5 |
0 |
26 |
31 |
31 |
0.25 |
0.25 |
56 |
42 |
100 |
0.25 |
0.6 |
27 |
31 |
31 |
1.0 |
0.5 |
57 |
42 |
100 |
1.0 |
1.2 |
28 |
31 |
50 |
-0.5 |
0 |
58 |
42 |
150 |
-0.5 |
0 |
29 |
31 |
50 |
0.25 |
0.5 |
59 |
42 |
150 |
0.25 |
0.65 |
30 |
31 |
50 |
1.0 |
1.0 |
60 |
42 |
150 |
1.0 |
1.3 |
Таблиця А.4 |
α = 280 ;h |
= 0.9;С = 0.18438; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
||
Вар |
Z1 |
|
Z2 |
X1 |
|
X2 |
Вар |
Z1 |
Z2 |
X1 |
X2 |
іант |
|
|
|
|
|
|
іант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61 |
20 |
|
20 |
-0.3 |
|
-0.3 |
91 |
31 |
100 |
-0.5 |
-0.2 |
62 |
20 |
|
20 |
-0.15 |
|
-0.05 |
92 |
31 |
100 |
-0.15 |
0.5 |