Конструирование пружинного двигателя механизма с регулятором скорости

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Пензенский Государственный  Университет

Кафедра Приборостроение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРУЖИННОГО ДВИГАТЕЛЯ МЕХАНИЗМА  С РЕГУЛЯТОРОМ СКОРОСТИ

 

 

Пояснительная записка  к курсовой работе по дисциплине

«Детали приборов и основы конструирования»

ПГУ 200106– КР. 101.7 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принял преподаватель:

          Волков В.С.

 

 

 

                                                                                               Выполнила: студентка гр.10ПИ1

                                                                                                         Лоскутова К.В.                                                

 

 

 

 

Пенза 2012

 

 

Содержание

 

Задание……………………………………………………………………...2

Реферат……………………………………………………………………...4

1 Кинематический расчет механизма………………………………….…5

2 Расчет пружинного двигателя…………………………………………..7

3 Расчет храпового устройства…………………………………………..11

Заключение………………………………………………………………...12

Библиографический список………………………………………………13

Приложение 1……………………………………………………………...14

Приложение 2……………………………………………………………...15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

Пояснительная записка  содержит 15 страниц. Графическая часть содержит 2 листа формата A4.

 

Цель работы: закрепить, расширить и углубить знания, полученные в процессе изучения курса «Детали приборов и основы конструирования».

 

В результате выполнения проекта был разработан пружинный  двигатель, соответствующий требованиям  задания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Кинематический расчет механизма:

 

Кинематический расчет механизма сводится к определению  передаточных чисел от двигателя  до рабочей оси - и до оси регулятора - , а также к определению числа зубных пар – К. Только после кинематического расчета можно переходить к расчету пружинного двигателя, зубчатых передач, регулятора скорости, опор и других элементов.

 

Кинематический расчет механизма проводится в следующей  последовательности:

 

Выбираем число оборотов барабана , совершаемое им за время работы Т. Число оборотов может выбираться в пределах 4…10. Наилучшим вариантом является число оборотов = 6…7

 

Определяем число оборотов рабочей оси:

;

;

где T – время работы механизма;

       - скорость вращения рабочей оси.

 

Находим число оборотов оси регулятора за время T:

;

 об;

где - среднее число оборотов регулятора.

Вычисляем передаточное число между рабочей осью и  барабаном:

 

                            

 

где - число оборотов барабана.

 

 

 

 

 

 

 

Определяем передаточное число между барабаном и осью регулятора:

 

 

 

Для определения числа  зубчатых пар в механизме передаточные числа  и разбиваются на множители, которые являются передаточными числами отдельных пар.

                                                          

 

                                                                        ,   

где и - числа зубчатых пар от барабана до рабочей оси и до оси регулятора.

Выбрав число зубчатых пар до рабочей оси и до оси  регулятора, необходимо определить коэффициенты полезного действия в зубчатой передаче от барабана до рабочей оси и от барабана до оси регулятора .

КПД одной зубчатой пары принимаем  равным 0,96 поэтому

 

;  ;

;      .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчет пружинного двигателя

 

В пружинном двигателе  вращающий момент создается заводной плоской спиральной пружиной.

 

При расчете пружины задаются коэффициентом 

 

;

где , - соответственно максимальный и минимальный моменты.

 

Максимальный момент двигателя равен сумме момента  на рабочей оси и максимального  момента на оси регулятора, приведенных  к оси двигателя с учетом КПД  двигателя и потерь в зубчатой передаче.

 

 

где - момент на рабочей оси; - момент на оси регулятора.

 

В зависимости от , коэффициента с и определяют следующие параметры:

 

;                    

     

 

Минимальное и максимальное число рабочих витков пружины:

 

;                

 

 

 

 

 

 

 

 

При расчете рекомендуется выдерживать следующие соотношения:

где отношение числа витков пружины в свободном состоянии к числу

витков заведенной пружины;

 

где   R - внутренний радиус барабана,

h - толщина пружины;

 

 

где   r — радиус вала барабана.

 

При расчете пружинного двигателя определяются следующие  величины:

Число витков пружины  в спущенном состоянии 

 

;

 

Число витков пружины  в свободном состоянии

;

 

Число витков заведенной пружины:

 

;

 

Значение  выражается формулой:

 

 

Коэффициент выражается формулой:

 

,где - модуль упругости материала пружины.

Активная длина пружины  определяется так:

где .

 

Ширина пружины будет:

 

мм.

 

Внутренний радиус барабана определяется по формуле:

 

 мм.

Толщина пружины определяется из уравнения:

 

мм.

 

Радиус вала барабана будет:

 

 мм.

 

Рассчитываем активную длину пружины:

 

 мм.

 

Полная длина пружины определяется с учетом длины внешнего и внутреннего концов для закрепления пружины:

 

,

 

где мм;

       мм;

 

мм.

 

 

По найденным параметрам пружины  подсчитывается минимальный момент пружины по формуле:

 

Момент не должен отличаться от значения более чем на 2%, т.е.

 

                

 

В зависимости от R и b выбираются конструктивные размеры барабана.

 

 

 мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

 мм

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет храпового устройства

При проектировании необходимо определить следующие параметры.

Ориентировочное значение диаметра храпового колеса.

мм

Число зубьев храпового колеса предпочтительно выбирать из интервала  значений  z = 12…20, в нашем случае z=12.

Модуль храпового колеса равен:

.

 Полученное  значение округляется до стандартного, поэтому m = 5

Окончательное значение диаметра мм

Шаг угловой

Шаг окружной мм

Толщина колеса мм

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В ходе данной курсовой работы были проведены расчет и проектирование механизма с пружинным двигателем и регулятором скорости.

 

Для этого был  выполнен кинематический расчет механизма, вычислены основные параметры пружинного двигателя,  конструктивные параметры храпового устройства.

 

В результате выполнения проекта был разработан пружинный  двигатель, соответствующий требованиям  задания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1 Атлас конструкций элементов приборных устройств: учебное пособие для студентов приборостроительных специальностей вузов / Под ред. О.Ф. Тищенко. – М. Машиностроение, 1982.

2 Первицкий Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов. Учебное пособие для вузов. – Л.% Машиностроение, 1976.

3 ГОСТ 13678 – 73. передачи зубчатые цилиндрические мелкомодульные с часовым профилем. – М.: Изд-во стандартов, 1973.

4 Конспект лекций по курсу «Детали приборов и основы конструирования».

5 Методические указания по курсовому проектированию «Основы проектирования и конструирования деталей и механизмов приборов».