2581

2

УДК 621.81. (075)

Детали машин и основы конструирования [Текст]: методические указания к лабораторным работам на ЭВМ для студентов специальности 170400 (150405) – Машины и оборудование лесного комплекса / В. В.Стасюк, Н. А. Бородин, П. Н. Щеблыкин, Р. Г. Боровиков ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2008. – 20 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУ ВПО «ВГЛТА»

Рецензент канд. техн. наук, доц. ВГАУ А.В. Полуэктов

3

Предисловие

Основными задачами инженера-конструктора являются разработка новых машин, повышение их надежности, долговечности и экономичности.

При конструировании должны быть выбраны оптимальные параметры изделия, удовлетворяющие различным, иногда противоречивым требованиям: наименьшим массе, габаритам, стоимости; наибольшему КПД, требуемой жесткости, надежности. Сложность и трудоемкость расчетов часто не позволяло быстро и качественно выполнить поставленную задачу.

Применение ЭВМ для расчетов передач расширяет объем используемой информации, позволяет произвести расчеты с варьированием наиболее значимых параметров: способа термической обработки, применяемых материалов, распределения общего передаточного числа между ступенями и др. Пользователю остается только провести анализ влияния этих параметров на качественные показатели и с учетом налагаемых ограничений выбрать оптимальный вариант.

Выполнение лабораторных работ на ЭВМ по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» является важной работой студентов, цель которой – приобретение навыков проведения расчетов механических передач, а также знакомство с методами конструирования нестандартных узлов механических приводов. В процессе выполнения студенты пользуются учебной и справочной литературой, осваивают методику расчетов деталей машин на ЭВМ с использованием стандартного пакета программ.

Знания и навыки, приобретенные при выполнении лабораторных работ, необходимы для выполнения курсового проекта по ДМ, заданий по специальным дисциплинам (в том числе дипломного проекта), так и для практической работы по специальности по окончании академии.

О программе

Пакет программ АРМ WinTrans, установленная на ЭВМ кафедры деталей машин и инженерной графики, предназначен для расчета механических передач вращения, т. е. механизмов, служащих для передачи энергии от дви-

4

гателя к исполнительным органам машины. Как правило, передача идет с преобразованием скорости, сил, вращающего момента.

Спомощью АРМ WinTrans Вы можете задать конструкцию передачи, выполнить все необходимые расчеты и получить рабочие чертежи передачи.

АРМ WinTrans предназначен для осуществления проектировочного расчета и проверочного расчета передач.

При проектировочном расчете Вы задаете значения таких параметров, как кинематические характеристики (вращающий момент и частоту вращения выходного вала, передаточное отношение передачи), вид термообработки материалов, требуемый ресурс работы передачи и т.д.

Используя эти данные, АРМ WinTrans рассчитывает основные геометрические размеры передачи, основываясь на критериях усталостной прочности на изгиб и сопротивления выкрашиванию.

Спомощью проверочного расчета определяется нагрузочная способность передачи при заданных значениях параметров (геометрических размеров, характеристик конструкционных материалов и т.п.). В системе АРМ WinTrans реализовано два вида проверочных расчетов: определение максимального момента при заданной долговечности и определение долговечности при заданной нагрузке.

В системе АРМ WinTrans возможно осуществление расчетов прямозубых, косозубых, шевронных, конических, зубчатых передач и передач гибкой связью, цепных и ременных. Результатами расчета являются основные геометрические параметры передачи; силы, действующие в передаче; параметры используемых материалов и чертеж ведущего или ведомого элемента.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ НА ЭВМ КОНСТРУИРОВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

1. Цель работы

Изучить методику проектирования зубчатых цилиндрических передач на ЭВМ. Овладеть основами конструирования зубчатых колес.

5

2. Общие сведения

Цилиндрическая зубчатая передача, у которой зубья расположены параллельно оси зубчатого колеса называется прямозубой.

В общем случае зубчатое колесо состоит из зубчатого венца, диска, ступицы и шпоночного паза для крепления зубчатого колеса на валу. Форма зубчатого колеса может быть плоской (рис. 2.1, а, б) или с выступающей ступицей (рис. 2.1, в). Значительно реже (в одноступенчатых редукторах) колеса делают со ступицей, выступающей в обе стороны.

Рис. 2.1 Простейшие формы колес, изготовляемых в единичном и мелкосерийном производстве.

Длину 1ст посадочного отверстия колеса желательно принимать равной или больше ширины b2 зубчатого венца (1ст > b2). Принятую длину ступицы согласуют с диаметром посадочного отверстия d:

1ст =(0,8…1,5) d, обычно 1ст =(1,0…1,2) d.

Диаметр ступицы dcm назначают в зависимости от диаметра посадочного отверстия d:

для стали dcm = (1,5... 1,55) d.

меньшие значения для шлицевого соединения колеса с валом, большие - для шпоночного и соединения с натягом.

Ширину S торцов зубчатого венца принимают:

S=2,2m+0,05b2

где т - модуль зацепления, мм.

зубых зубчатых колесах фаску выполняют под углом аф = 45°, на косозубых и шевронных колесах при твердости рабочих поверхностей менее| 35О НВ - под углом аф = 45°, а при более высокой твердости- аф = 15... 20°.

Для определения диаметра вала выполняют ориентировочный расчет его на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению

где Т – крутящий момент, Н·мм

Полученное значение округляют до ближайшего из ряда диамет-

ров по ГОСТ 6636-69: 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130; 140; 150.

По результатам расчета зубчатой передачи производится конструктивная отработка формы зубчатых колес.

Чертеж должен содержать необходимые для изготовления колеса размеры и предельные отклонения их величин, требования к параметрам формы и расположения поверхностей зубчатого колеса, требования к шероховатостям поверхностей [1]. Помимо изображения детали с разрезами, необходимыми размерами, других сведений в правом верхнем углу поля чертежа приводят таблицу параметров зубчатого венца (рис. 2.2)

7

Таблица параметров состоит из трех частей, отделенных друг от друга сплошными основными линиями. В первой части таблицы приводят данные для нарезания зубьев колес, во второй - данные для контроля, в третьей - справочные данные. Неиспользуемые строки исключают или ставят прочерк.

.

Рис. 2.2 Таблица параметров

3.Порядок выполнения работы

3.1.Запуск программы АРМ WinTrans осуществляется с помощью кнопки Пуск (Пуск / Программы / АРМ WinMachine / APM WinTrans (расчет передач)). После запуска открывается системное окно АРМ WinTrans (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Окно запуска программы APM WinTrans.

8

3.2. Затем необходимо осуществить выбор типа передачи (прямозубой или косозубой внешнего зацепления (исходить из своего варианта)). Из строки меню выбрать Типы /Передачи (рис.3.1). В появившемся окне выбирается требуе-

мый тип передачи (выбор осуществляется постановкой галочки напротив на-

звания передачи). Утверждение типа передачи производится с помощью команды Выбрать (рис 3.2).

Рис. 3.2. Окно выбора типа передач

3.3 После выбора типа передачи осуществляется выбор типа расчета. Необходимо выполнить проектировочный расчет выбранной передачи. Из стро-

кименювыбратьТипы/ Расчета/ Проектировочный (рис. 3.3).

10

Число зацеплений − одно. С помощью нажатия на клавишу Еще в появившемся окне (Дополнительные данные) производится ввод твердости поверхности зубьев шестерни и колеса (в HRC) и коэффициента смещения шес-

терни и колеса (принять равным нулю) (рис. 3.4).

3.5 С помощью меню (Расчет!) производится расчет выбранной передачи по введенным исходным данным. Для получения результатов из строки меню выбрать Результаты, в появившемся окне необходимо отметить Ос-

новные результаты, Параметры зацепления и Силы в зацеплении. Для просмотра всех результатов расчета необходимо нажать клавишу Продол-

жить (рис.3.5).

Рис. 3.5. Окно выбора параметров результатов.

3.6Для вывода результатов расчета на печать необходимо с помощью меню Файлы / Параметры печати, установить книжную ориентацию бумаги

итребуемый принтер. Распечатайте на принтере (меню Файлы/ Печатать,..) основные результаты расчета, параметры материала и силы в зацеплении.

3.7По полученным результатам расчета на формате А4 в соответствии с вышеизложенными рекомендациями начертите эскиз зубчатого колеса.