Расчет схемы редуктора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теоретической и прикладной механики

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по теории механизмов и машин

Исполнитель:

Студент 3 курса

Ф-та Автомобили и автомобильные хозяйства

Специальность 190601

Шифр 860203

Санкт-Петербург

Оглавление

1. Описание работы машины и исходные данные для проектирования

2. Расчёт схемы редуктора

2.1 Определение передаточного отношения редуктора

2.2 Разбивка передаточного отношения редуктора по степеням

2.3 Подбор чисел зубьев

2.4 Расчет делительных диаметров и построение схем редуктора

3. Определение размеров звеньев КПМ

4. Определение аналогов скоростей ползунов

5. Построение индикаторных диаграмм

6. Расчёт приведённого момента сил движущих

Список литературы

1. Описание работы машины и исходные данные для проектирования

Примем к рассмотрению автомобиль с V-образным двухцилиндровым четырехтактным двигателем внутреннего сгорания.

Работа ДВС.

Основным механизмом ДВС является шестизвенный кривошипно-ползунный механизм (КПМ), который содержит кривошип, шатуны и ползуны. Механизм преобразует поступательное движение ползунов (поршней) во вращательное движение кривошипа (коленчатого вала). От коленчатого вала движение через коробку передач (редуктор) передается ведущим колесам.

Цикл движения КПМ соответствует двум оборотам кривошипа и включает четыре такта: расширение, выхлоп (выпуск), всасывание (впуск) и сжатие.

Такт расширения - происходит сгорание топливной смеси, ползун перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ).

Такт выхлопа - ползун перемещается из НМТ в ВМТ, продукты сгорания через выпускные клапаны удаляются из цилиндра.

Такт всасывания - ползун перемещается из ВМТ в НМТ, через впускной клапан в цилиндр поступает топливная смесь, клапан открывается при угле 360° и закрывается при угле 540°.

Такт сжатия - ползун перемещается из НМТ в ВМТ, происходит сжатие топливной смеси.

Назначение редуктора.

Через редуктор осуществляется привод ведущих колес. Редуктор имеет планетарную передачу, передающую и преобразующую крутящий момент.

Планетарная передача -- механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую (коронную) шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Мы рассматриваем планетарную передачу, которая является многосателлитной конструкцией (двухрядный сателлит, внутреннее и внешнее зацепление зубчатых колес)

Назначение кулачкового механизма.

Кулачковым называют механизм, в состав которого входит звено-кулачок, выполненный в виде поверхности переменной кривизны. КМ позволяет воспроизвести движение выходного звена по заданному закону, согласованному с движениями звеньев других механизмов. Кулачковый механизм управляет работой клапана. КМ включает в себя дисковый (плоский) кулачок и коромысло.

Исходные данные для проектирования:

n1 = 2600 мин-1 - частота вращения кривошипа;

nвых = 180 мин-1 - частота вращения выходного вала;

h/D= 0,95 - отношение хода поршня к его диаметру,

D = 0,086 м - диаметр поршня;

л =1/3,8 - отношение длины кривошипа к длине шатуна;

д = 1/85- коэффициент неравномерности вращения кривошипа;

pmax = 4,6 МПа - максимальное давление газов на поршень;

ц1 = 30 град - угол поворота кривошипа, при котором выполняется силовой расчет;

к = 4 - число сателлитов;

m = 3мм - модуль зубчатых колес;

кривошип уравновешен.

2. Расчет схемы редуктора

2.1 Определения передаточного отношения редуктора

редуктор планетарная передача

n1 = 2600 мин-1 - частота вращения кривошипа;

nвых = 180 мин-1 - частота вращения выходного вала;

Uр = n1/ nвых = 2600 мин-1 / 180 мин-1 = 14,4

2.2 Разбивка передаточного отношения редуктора по ступеням

В проекте задана схема двухступенчатого редуктора:

а, б - зубчатые колеса, 1- центральное колесо, 2 -спутник (сателлит), 3(0)-центральное колесо, Н - вoдило.

I-я ступень непланетарная, образована колесами а и б,

II-я ступень планетарная, состоит из центральных колес 1, 3, однорядного сателлита 2 и водила Н.

Передаточное отношение Uр разбивается так, чтобы:

Uр = Uаб · U1н ;

где U1н - передаточное отношение планетарной передачи;

Uаб - передаточное отношение трехзвенной передачи.

Примем U1н= 3 , тогда

Uаб = Uр / U1н = 14,4 / 3 = 4,8

2.3 Подбор чисел зубьев

При подборе чисел зубьев планетарной передачи используются пять условий:

обеспечение заданного передаточного отношения, отсутствие подрезания зуба, соосности, сборки и соседства

Подбор чисел зубьев для I-ой ступени

Используя условие не подрезания зуба, Zб > 85 , примем zб = 96, тогда

zа = zб /Uаб = 96 / 4,8 = 20

Подбор чисел зубьев для II-ой планетарной ступени.

Используя выражение для передаточного отношения U1Н = 1 + z3 / z1 ,

подберем z3 >85 , затем

z1 = z3 / U1Н - 1 = z3/ 2

примем z3 = 96, тогда z1 = 48 > 17

Из условия соосности определим z2 :

z2 = (z3 - z1) / 2 = (96 - 48) / 2 = 24 > 17

Проверим условие соседства :

для внешнего зацепления sin(р/ 4) > ( z2 + 2 )/(z1 + z2) 0,7 > 0,36

для внутреннего зацепления sin(р/ 4) > ( z2 + 2 )/(z3 - z2) 0,7 > 0,36

Условие соседства выполняется.

Проверим условие сборки:

z3 + z1 / 4 = 96 - 48 / 4 = 12 - целое число

Условие сборки для трех сателлитов выполняется.

2.4 Расчет делительных диаметров и построение схемы редуктора

Редуктор собирается из нулевых зубчатых колес, поэтому для построения схем необходимо рассчитать делительные диаметры d I

di= m · zi

dа= m · zа= 3 мм · 20 = 60 мм

dб= m · zб= 3 мм · 96 = 288 мм

d1= m · z1= 3 мм · 48 = 144 мм

d2= m · z2= 3 мм · 24 = 72 мм

d3= m · z3= 3 мм · 96 = 288 мм

3. Определение размера звеньев КПМ

По заданному отношению h/D= 0,95 хода поршня к его диаметру, и диаметру

D= 0,086 м определяем ход h поршня:

h = 0,086 м · 0,95 = 0,0817 м

и длину кривошипа

lАВ= h/2 = 0,0817 м / 2 = 0,04 м

- по заданной величине л =1/3,8 - отношение длины кривошипа к длине шатуна, определяем длины lBC = lBD шатунов:

lАВ= l1= 0,04 м л =1/3,8 = lАВ / lBC = l1 / l2

l2 = lBC = lBD= 0,04 м · 3,8= 0,152 м

4. Определение аналогов скоростей ползунов

В исходных данных отношение длины кривошипа к длине шатуна

л 1/3,8 ? 1/3 , поэтому для определения аналога скоростей можно воспользоваться приближенными формулами: ползун С: х'C = - l1 (sinц1 + л/2·sin2ц1) и рассчитываем значения аналогов скоростей при изменении угла ц1 от 0° до 360°, при расчетном шаге 30°.

Ползун D: х'D = - l1 [sin(ц1+90°) + л/2·sin[2(ц1+ 90°)] расчетные значения приводим в таблице 1.

5. Построение индикаторных диаграмм

Эти диаграммы строятся на основании таблицы исходных данных.

Сами диаграммы построены на странице № 1 чертежей.

Обработка индикаторных диаграмм приведена в таблице 1.

По полученным значениям давления Р определим силы, действующие на поршень:

F = P max· P· (р·D 2 /4)

Результаты расчетов сведены в таблицу 1.

6. Расчет приведенного момента сил движущих

Данные силы находятся по формуле:

Мдпр=Fc·¦хc'¦+ FD·¦хD'¦

Расчеты сведены в таблицу 1 , а на листе 2 чертежей построен график.

Выводы

1. Расчеты показывают, что Мдпр величина переменная, что приводит к колебаниям скорости кривошипа (коленвала).

2. Это же приводит к крутильным колебаниям, снижает мощность двигателя, понижает механический КПД (из-за сил трения).

3. Увеличиваются динамические нагрузки на стойку (корпус), следовательно появляется вибрация, которая приводит к шуму. Чтобы исправить данные недостатки необходимо увеличить число цилиндров двигателя. Чем больше количество цилиндров, тем устойчивее и тише будет работать двигатель.

Список литературы

В.П. Уваров, А.П.Недоступ «Теория механизмов и машин: учебно-методичекий комплекс» - СПБ, изд.СЗТУ, 2009

М.З. Козловский «Теория механизмов и машин: учебное пособие для вузов» - М.Академия, 2008

И. И. Артобалевский «Теория машин и механизмов» - Наука, Москва 1980г.

А.П. Недоступ «Теория механизмов и машин. Структура и кинематика механизмов» - СПб, изд. СЗТУ, 2002

Размещено на Allbest.ru