Примеры задач и решений по механике

Подождите немного. Документ загружается.

1 Рассчитать в одноступенчатом редукторе цилиндрические колеса с прямыми

зубьями и подобрать электродвигатель. Мощность и угловая скорость на

выходном валу соответственно Р

и ω

. Расчетное время работы передачи

10000ч. Нагрузка спокойная, постоянная.

Данные для

расчета

Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,7 2,7 4,3 4,3 6,7 6,7 9,5 9,5 13,5 13,5

, рад/с 6,5π 10,5π 10,9π 13π 9π 7,2π 11,6π 9,1π 12,3π 11,8π

Передача реверсивная нереверсивная

2 Рассчитать косозубые цилиндрические колеса одноступенчатого редуктора и

подобрать электродвигатель. Мощность и угловая скорость на выходном валу

соответственно Р

и ω

. Расчетное время работы передачи 15000 ч. Нагрузка

спокойная, постоянная.

Данные для

расчета

Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,7 4,3 6,7 9,5 13,5 2,7 4,3 6,7 9,5 13,5

, рад/с 8,3π 11,5π 9,1π 7,2π 12,1π 10π 15π 11π 14,5π 10π

Передача реверсивная нереверсивная

3 Определить контактные напряжения сжатия в зубьях цилиндрической

прямозубой закрытой передачи и подобрать материал шестерни и колеса.

Ведущим валом шестерни передается крутящий момент Т

. Модуль зацепления

m, межцентровое расстояние А, передаточное число U. Число зубьев шестерни

, зацепление внешнее, нормальное. Расчетный срок службы передачи 15000 ч.

Нагрузка постоянная, спокойная.

Данные для

расчета

Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, Н 100 120 130 140 110 125 135 145 130 150

m, мм 3,5 4,5 4,5 5 5,5 3 6 5 5 5

A, мм 200 250 250 250 300 175 350 250 350 150

20 18 32 24 26 21 29 27 35 28

U 4,7 5,17 2,61 3,17 2,96 4,5 3,0 2,5 5,6 2,48

Передача реверсивная нереверсивная

4 Рассчитать шестерню и колесо открытой прямозубой цилиндрической

передачи в системе привода к барабану грузоподъемной лебедки,

осуществляемой от электродвигателя через клиноременную передачу.

Подобрать электродвигатель и распределить в системе привода передаточное

число. Усилие на барабане F, диаметр барабана D

, угловая скорость барабана

ω. Срок службы передачи 10000 ч. Нагрузка постоянная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

F, кН 7,00 6,80 6,60 6,40 6,00 5,50 5,80 5,60 5,00 5,20

, мм 350 330 320 310 300 380 350 320 270 290

ω, рад/с π 1,3π 1,4π 1,5π 1,7π π 1,2π 1,4π 1,5π 1,8π

5 Рассчитать шестерню и колесо конической прямозубой закрытой передачи и

подобрать электродвигатель. Мощность и угловая скорость на выходном валу

редуктора соответственно P

и ω

. Расчетный срок службы передачи 10000ч.

Нагрузка постоянная.

Данные для

расчета

Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,6 2,6 2,6 4,2 4,2 4,2 6,4 6,4 9,2 9,2

, рад/с 6,8π 13,7π 8,5π 10,5π 12,7π 10,9π 12π 12,5π 17,2π 8,5π

Передача реверсивная нереверсивная

6 Рассчитать червяк и червячное колесо редуктора и подобрать

электродвигатель для привода барабана грузоподъемного устройства. Скорость

наматывания каната v, натяженне каната F, диаметр барабана D. Срок службы

редуктора 5000ч. Нагрузка спокойная, постоянная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

F, кН 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

v, м/с 0,36 0,36 0,33 0,33 0,30 0,30 0,27 0,27 0,23 0,23

D, мм 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

7 Рассчитать червяк и червячное колесо редуктора и подобрать по каталогу

электродвигатель. Мощность на выходном валу P

, а его угловая скорость ω

Расположение червяка нижнее. Расчетный срок службы передачи 15000ч.

Нагрузка постоянная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,6 2,6 4,9 4,9 15 11 11 3 3 1,9

, рад/с 4,9π 3,9π 3π 2,4π 5,9π 3,3π 2,6π 1,7π 1,5π 1,4π

8 Рассчитать червяк и колесо редуктора и подобрать электродвигатель.

Мощность и угловая скорость ведомого вала соответственно P

и ω

. Срок

службы редуктора 20000ч. Нагрузка постоянная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,0 2,0 3,4 5,5 5,5 5,5 8,2 8,2 11,5 11,5

, рад/с 1,2π 0,5π 1,6π π 1,3π 1,4π 1,7π 1,2π 1,4π 1,1π

9 Рассчитать червяк и червячное колесо открытой передачи ручной лебедки.

Крутящий момент на валу барабана Т

. Усилие рабочего на рукоятке F. Длина

рукоятки L. Передача реверсивная, самотормозящая.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, Н 180 200 220 240 280 300 330 360 400 480

F, H 150 200 150 200 200 200 200 200 150 200

L, мм 150 150 200 200 300 300 350 350 400 400

10 Рассчитать червяк и червячное колесо открытой передачи ручной тали

грузоподъемностью F. Усилие рабочего, приложенное к тяговой цепи, F

Диаметр тягового колеса D

. Диаметр звездочки грузовой цепи D

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

F, кH 10,00 12,00 14,00 18,00 20,00 22,00 25,00 28,00 30,00 35,00

, H 150 150 150 200 200 200 200 250 250 250

, мм 300 310 320 300 350 360 380 380 400 420

, мм 100 100 120 120 120 130 140 150 160 160

11 Рассчитать плоскопеременную передачу, установленную в системе привода

от электродвигателя к ленточному транспортеру. Мощность электродвигателя

, угловая скорость его ω

. Скорость ленты транспортера v. Диаметр барабана

=400мм. Передаточное число редуктора U

. Работа передачи нормальная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 28 28 20 20 14 14 10 10 7 7

, рад/с 47π 32π 48π 32π 50π 33π 47π 31π 31π 24π

5,25 7,1 7,6 3,9 11,5 2,6 17,5 4,5 2,55 7,4

v, м/с 1,1 0,9 0,8 1,5 0,5 1,3 0,3 0,7 1,4 0,4

12 Рассчитать передачу хлопчатобумажным ремнем от электродвигателя к

станку. Мощность и угловая скорость на ведомом валу ременной передачи

соответственно P

и ω

. Передача горизонтальная. Габариты передачи должны

быть минимальные. Работа трехсменная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,7 2,7 3,9 3,9 6,8 6,8 9,5 13,5 19,5 19,5

, рад/с 10,4π 9,8π 11,4π 9,3π 4,5π 5,8π 10,7π 7,2π 11,4π 14,7π

13 Рассчитать плоскоременную передачу с натяжным роликом. Передаваемая

ведущим валом мощность Р

при угловой скорости ω

. Угловая скорость

ведомого вала ω

. Передача горизонтальная. Работа односменная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 4,5 4,5 7 7 10 10 14 14 20 28

, рад/с 24,3π 24,3π 24,4π 24,4π 31,7π 32,3π 32,7π 47π 47,5π 48,5π

, рад/с 8,7π 7,7π 7,4π 8π 6,3π 9π 7,7π 8,4π 11,7π 7π

14 Рассчитать клиноременную передачу и подобрать электродвигатель.

Мощность на ведомом валу Р

, угловая скорость этого вала ω

. Межцентровое

расстояние минимальное. Передача горизонтальная. Работа двухсменная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,0 2,0 4,0 4,0 6,5 6,5 9,5 13,3 13,3 26

, рад/с 13,2π 10,4π 7π 8,4π 11,7π 6,3π 7,7π 10,7π 9π 16,8π

15 Определить размеры втулочно-роликовой цепи, установленной в системе

привода к рабочему органу машины. Мощность на ведущей звездочке Р

угловые скорости ведущей звездочки ω

, и ведомой звездочки ω

. Угол наклона

линии центров звездочек α. Передача работает 16 ч в сутки.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 2,5 3 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7

, рад/с 7,4π 9,2π 11,7π 13,4π 15π 16,8π 18,3π 20π 21,7π 23,3π

, рад/с 1,7π 2,5π 3,3π 4π 5π 5,9π 6,7π 7,5π 8,3π 9,2π

α, рад π/6 π/4 π/3 0 π/6 π/4 π/3 0 π/6 π/4

16 Рассчитать передачу втулочно-роликовой цепью, установленной в системе

привода к конвейеру. Мощность на ведущем валу звездочки Р

, угловая

скорость ω

. Скорость ленты конвейера v. Диаметр барабана D

=500мм. Укол

наклона цепи к горизонту α=π/6рад. Работа передачи односменная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 6,5 7,4 8,5 9,2 10,5 12,7 13,5 14,8 15,6 18,5

, рад/с 14π 14,7π 15,7π 16π 16,7π 17,3π 18π 18,7π 19,4π 20π

, м/с 2,4π 2,6π 2,8π 2,9π 3,0π 3,2π 3,3π 3,4π 3,5π 3,6π

17 Рассчитать передачу втулочно-роликовой цепью с передаточным числом U,

установленную в системе привода от электродвигателя к транспортеру.

Мощность на ведомой звездочке P

, скорость ленты транспортера v, диаметр

барабана D

=350мм. Угол наклона линии центров звездочек α. Натяжение цепи

не регулируется. Работа передачи двухсменная.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 3 5 5.7 7.3 8.5 9.8 12 14.5 17 22

v, м/с 0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 1,0 1,15 1,3

U 2 2,65 3,0 3,4 3,2 2,8 3,6 3,0 2,4 2,6

α, рад π/6 π/4 π/6 π/6 π/4 π/6 π/6 π/4 π/3 π/6

18 Рассчитать фрикционную передачу гладкими цилиндрическими колесами

между параллельными валами и подобрать электродвигатель. Мощность на

ведомом валу Р

, угловая скорость этого вала ω

. Передаточное число і.

Расстояние между осями валов А. Материал колес чугун СЧ 18-36. Работа

передачи двухсменная. Условия работы нормальные.

Величина Варианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

, кВт 6,5 7,4 8,5 9,2 10,5 12,7 13,5 14,8 15,6 18,5

, рад/с 14π 14,7π 15,7π 16π 16,7π 17,3π 18π 18,7π 19,4π 20π

i 1,4 1,6 2,4 2,0 1,5 2,0 1,9 1,6 2,6 2,7

А, мм 500 450 600 550 460 650 500 575 450 523

Примеры решения задания 7

1 Определение кинематических и силовых параметров привода. Выбор

электродвигателя. Определение общего передаточного отношения и

разбивка его по степеням

По таблице значений КПД механических передач примем:

- КПД пары цилиндрических зубчатых колес 

= 0,98;

коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, 

= 0,99;

- КПД открытой конической зубчатой передачи примем 

= 0,97;

- КПД, учитывающий потери в опорах вала приводного колеса, 

= 0,99.

Общий КПД привода:

 =



= 0,980,99

0,970,99 = 0,92.

Мощность на валу колеса по заданию Р

= 2,5кВт.

Требуемая мощность электродвигателя P

тр

= Рк / = 2,5/0,92 = 2,7 кВт.

Угловая скорость колеса по заданию 

= 3 рад/с

Частота вращения колеса n

= 30

/ = 303/3,14 = 28,7 об/мин

Рисунок 7.1 Кинематическая схема привода:

А — вал колеса; В — вал электродвигателя и 1-й вал редуктора; С — 2-й вал

редуктора

По требуемой мощности Ртр = 2,7 кВт с учетом возможностей привода,

состоящего из цилиндрического редуктора и конической передачи (возможные

значения частных передаточных отношений для цилиндрического зубчатого

редуктора i

= 3  6 и для конической передачи i

=3  6, (i

общ

= i

∙ i

= 9 ÷ 36),

выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А,

закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин

4А16М4УЗ, с параметрами Р

дв

= 3,0 кВт и скольжением 2,6 % (ГОСТ 19523-81).

Номинальная частота вращения n

дв

, = 1000 - 26 = 974 об/мин, а угловая скорость



дв

=  n

дв

/30 = 3,14974/30 = 101,5 рад/с.

Проверим общее передаточное отношение:

i= 

дв

/

= 101,5/3 = 33,97,

что можно признать приемлемым, так как оно находится между 9 и 36. Частные

передаточные числа (они равны передаточным отношениям) можно принять: