Учебное пособие 1654
.pdf
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра графики, конструирования и информационных технологий в промышленном дизайне
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Информационные технологии в инженерных расчетах» для студентов направления 09.03.02 «Информационные системы и технологии»
(профиль «Информационные технологии в дизайне») всех форм обучения
Воронеж 2016
Составители: канд. техн. наук Е.А. Балаганская, ст. преп. Е.К. Лахина
УДК 744/038
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Информационные технологии в инженерных расчетах» для студентов направления 09.03.02 «Информационные системы и технологии» (профиль «Информационные технологии в дизайне») всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Е.А. Балаганская, Е.К. Лахина. Воронеж, 2016. 31 с.
В методических указаниях даны рекомендации по выполнению лабораторных работ.
Предназначены для студентов третьего курса. Методические указания подготовлены в электронном
виде в текстовом редакторе MS Word 97-2007 и содержатся в файле «ИТ ИР лаб. раб.pdf».
Табл. 1. Библиогр.: 4 назв.
Рецензент директор по САПР и комплексным решениям
ООО «Консалтинг Солюшинз Технолоджис» инженер кафедры ГКПД Д.Ю. Левин
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Кузовкин
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный
технический университет», 2016
2
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы проводятся для изучения методик проведения типовых прочностных расчетов деталей и конструкций с использованием программы Autodesk Inventor Professional. Рассмотрены конкретные примеры. Выполнение лабораторных работ является основой выполнения курсовой работы.
1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 РАСЧЕТ ВАЛА НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ AUTODESK
INVENTOR
Цель работы: изучить автоматизированный расчет вала на прочность
Содержание работы:
1.Создать модель вала.
2.Провести статический расчет вала.
3.Определить размеры вала в опасном сечении.
4.Оформить отчет.
Основная часть Создание модели вала
В программе Autodesk Inventor выполнить модель вала в соответствии с чертежом:
Запустить программу Autodesk Inventor
1. Создать→Дважды щелкнуть по кнопке Обычный (мм).iam /Standart (mm).iam→Сохранить как… (сохранить файл под своим именем в своей папке).
Запуск генератора валов
1. Проектирование→Вал→Сохранить сборку в своей
2
папке→щелкнуть на рабочем поле для закрепления вала. Откроется окно генератора компонентов вала.
Параметры→Предварительный просмотр проекта в 2D
активировать Всегда показывать→ОК.
Проектирование вала осуществляется путем изменения, удаления и добавления его сечений.
1 участок: Цилиндр D=60, L=50.
На первом участке (слева) в сечении выбираем: левое сечение – без элемента, центр – цилиндр,
правое сечение – без элемента (стрелка на синем квадратике) - не добавлять,
в цилиндре вводим новые значения значения D=60, L=50.
2 участок: Цилиндр D=68, L=110 со шпоночным пазом.
На втором участке (слева) в сечении выбираем левое сечение – без элемента, центр – цилиндр, правое сечение – без элемента,
(стрелка на синем квадратике) добавить шпоночный паз с размерами 20 5 56, х=30,
в цилиндре вводим новые значения значения D=68, L=110.
3 участок: Цилиндр D=75, L=126, поперечное отверстие
На третьем участке (слева) в сечении выбираем: левое сечение – без элемента, центр – цилиндр, правое сечение – без элемента,
(стрелка на синем квадратике) добавить сквозное отверстие
dhole=20, =90о , х=65,
в цилиндре вводим новые значения значения D=75, L=126.
4 участок (слева): Цилиндр D=60, L=50.
В сечении выбираем: левое сечение – без элемента, центр – цилиндр,
3
правое сечение – без элемента (стрелка на синем квадратике) не добавлять,
в цилиндре вводим новые значения D=60, L=50.
Расчет вала
1.В генераторе компонентов вала нажать на вкладку
Расчет.
2.Модуль упругости (модуль Юнга) Е = 206000 МПа. Модуль жесткости G = 80000 МПа.
Плотность = 7860 кг/м3.
Режим приведенного напряжения НМН.
Определение опор
1.В окне нагрузки опоры выбрать Опоры.
2.Перетащить опору (тип фиксированной опоры) в середину 4-го участка.
Определение нагрузки
1.В окне нагрузки опоры выбрать Нагрузки.
2.Радиальная сила: Сила по оси х=0.
Сила по оси y = 1000 H.
Силу передвинуть на середину шпоночного паза.
3.Осевую силу удалить.
4.Изгибающий момент.
Момент по оси X и Y: |
|
|
по оси x |
ввести |
0 |
по оси y |
ввести |
-1500 Нм |
Момент передвинуть на ось поперечного отверстия третьего участка.
5.Крутящий момент:
Мкр = 100 Нм, приложить в середине шпоночного паза,
Мкр = -100 Нм, приложить в крайнем правом сечении.
4
Расчет 1. В окне свойства расчета не стоит галочка
«Использовать плотность», т.е. расчет будет проведен без учета веса вала.
2.Нажать на кнопку Рассчитать (внизу окна генератора компонентов вала).
3.Нажать на кнопку Графики. Скопировать (начертить) эпюры: Изгибающий момент в плоскости YZ, Напряжения при изгибе в плоскости YZ, Приведенное (эквивалентное) напряжение, Идеальное сечение.
По идеальному сечению выбрать новые размеры вала. Сравнить с исходными.
Выполнить расчет с учетом веса вала. Скопировать эпюры:
Изгибающий момент в плоскости YZ, Напряжения при изгибе в плоскости YZ, Приведенное (эквивалентное) напряжение, Идеальное сечение.
Сравнить идеальное сечение вала с учетом веса и без учета веса.
Варианты нагрузок
Вариант |
Р, Н |
М изг |
М кр |
Вариант |
Р, Н |
М изг |
М кр |
|
|
Нм |
Нм |
|
|
Нм |
Нм |
1 |
1100 |
1000 |
100 |
11 |
2100 |
2000 |
200 |
2 |
1200 |
-1000 |
110 |
12 |
2200 |
-2000 |
210 |
3 |
1300 |
1200 |
120 |
13 |
2300 |
2200 |
220 |
4 |
1400 |
-1200 |
130 |
14 |
2400 |
-2200 |
230 |
5 |
1500 |
1400 |
140 |
15 |
2500 |
2400 |
240 |
6 |
1600 |
-1400 |
150 |
16 |
2600 |
-2400 |
250 |
7 |
1700 |
1600 |
160 |
17 |
2700 |
2600 |
260 |
5
8 |
1800 |
-1600 |
170 |
18 |
2800 |
-2600 |
270 |
9 |
1900 |
1800 |
180 |
19 |
2900 |
2800 |
280 |
10 |
2000 |
-1800 |
190 |
20 |
1000 |
-1500 |
100 |
Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе № 1
Расчет вала на статическую прочность с использование программы Autodesk Inventor
Цель работы: изучить автоматизированный расчет вала на прочность.
Содержание работы:
1.Создать модель вала.
2.Провести статический расчет вала.
3.Определить размеры вала в опасном сечении.
4.Оформить отчет.
Основная часть 1. Создание модели вала.
Впрограмме Autodesk Inventor выполнена модель вала
всоответствии с чертежом и приложены заданные нагрузки.
2 Проведен расчет вала с исходными данными:
6
поперечная сила Р = 1000 Н, изгибающий момент Мизг = - 1500 Нм, крутящий момент Мкр = 100 Нм.
а) вал без учета собственного веса Эпюра Мизг
Начертить эпюру МизгвплоскостиYZ
Эпюра σ изг
Начертить эпюру σ изг вплоскости YZ
Эпюра экв (приведенное напряжение)
Начертить эпюру приведенногонапряжения в плоскости YZ
3. Рекомендованные размеры вала:
Рассчитать размер вала в опасном сечении для материала Ст.3 с [ Т]=225 МПа
|
|
|
|
D |
3 |
|
|
d |
4 |
|
|
|
|
|||
W |
x |
|
|
|
1 |
|
|
|
- для круглого вала с отверстием |
|||||||
|
|
|
|
|
4 |
|||||||||||
|
|
|
32 |
|
|
D |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
W |
d3 |
|
|
bh 2d h 2 |
- для вала с одиночной |
|||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
x |
|
|
32 |
|
|
|
16d |
|
|
||||||
шпоночной канавкой (b- ширина канавки, h - глубина |
||||||||||||||||
канавки) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wx |
|
|
d3 |
|
|
|
|
a |
- для круглого вала диаметром d и |
|||||||
|
|
|
|
1 1,5 |
|
|
|
|||||||||
32 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|||||
поперечным отверстием диаметром a.
б) вал с учетом собственного веса. Рассчитать размер вала в опасном сечении
7
4. Выводы Сделать вывод о расположении опасного сечения. Как
влияет учет собственного веса на прочность.
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 РАСЧЕТ ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ В ПРОГРАММЕ
AUTODESK INVENTOR
Цель работы: изучить автоматизированный расчет зубчатого зацепления.
Содержание работы:
1.Создать модель зубчатого зацепления.
2.Провести геометрический расчет.
3.Провести прочностной расчет.
4.Создать 3-D модель зубчатого зацепления.
Основная часть Создание модели прямозубого зубчатого зацепления
1.Выбрать Сборка обычная .iam ( мм).
2.Проектирование → Цилиндрическое зубчатое зацепление → Генератор компонентов цилиндрического зубчатого зацепления.
8