Введение

Курс «Детали машин и основы конструирования» относится к общетехническим дисциплинам и изучает методы расчета и конструирования деталей и сборочных единиц общего назначения, которые выполняют одну и ту же функцию в машинах и устройствах разного назначения.

К ним относятся следующие группы: механические передачи – трением (фрикционные – непосредственным контактом, гибкой связью – ременные передачи) и зацеплением (непосредственным контактом: цилиндрические зубчатые передачи (прямозубые и косозубые), конические, червячные, волновые, винтовые; зацеплением гибкой связью – цепные передачи); соединения: разъемные (разборные) и неразъемные. Разъемные: резьбовые (болтовые, винтовые, шпилечные), шлицевые, шпоночные, штифтовые, клеммовые, профильные. Неразъемные: сварные, заклепочные, паяные, клеевые и с гарантированным натягом; детали, обеспечивающие вращательное движение: валы, оси, подшипники (качения, скольжения); муфты для соединения валов; пружины и рессоры; смазочные устройства; корпусные детали.

В соответствии с учебным планом студенты Автодорожного факультета Института транспортных сооружений должны выполнить курсовой проект по деталям машин и основам конструирования.

Одна из задач проекта – закрепление и углубление знаний, полученных при изучении теоретического курса, на лабораторных и практических занятиях по деталям машин и основам конструирования, а также умение использовать знания других, ранее изученных, общетехнических дисциплин, атласов, справочников.

Другая большая задача – приобретение навыков конструирования на примере расчета привода, включающего электродвигатель, муфту, редуктор, рабочий орган, раму.

Курсовой проект по основам конструирования является первой самостоятельной расчетно-конструкторской работой студентов, каждый из которых на конкретном примере полностью производит расчет элементов редуктора, рамы, подбор электродвигателя, разрабатывает конструк-торские документы: чертежи, пояснительную записку, спецификацию.

При выполнении проекта студенты приобретают навыки пользования справочной литературой, ГОСТами, таблицами, компьютерными программами, навыки по конструированию и выполнению рабочих чертежей различных деталей механических передач.

Пособие составлено с использованием общепринятых методик расчета и в соответствии с ГОСТ 21354-87.

1 Конструкторская документация

1.1 Стадии разработки конструкций

Конструирование устройств различного назначения, в том числе и приводного механизма задания курсового проекта по деталям машин, относится к творческому процессу, который может быть успешным лишь при наличии четкой методики конструирования. Такая методика изложена в ГОСТ 2.103-68 «Единая система конструкторской документации», «Стадии разработки».

Начальная стадия – разработка, согласование и утверждение технического задания, которое устанавливает основное назначение, технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию.

Техническое задание на курсовой проект по деталям машин и основам конструирования разрабатывается кафедрой и утверждается методической комиссией института Транспортных сооружений. Индивидуальное техническое задание на курсовой проект выдается каждому студенту руководителем-консультантом и включает один из различных вариантов приводов какой-то исполнительной машины (устройства) строительного назначения.

Студент должен ознакомиться с заданием, осознать требования задания и мысленно представить и наметить ход ее реализации, выяснить неясные вопросы у консультанта-преподавателя, записать объем и сроки выполнения по каждому из разделов задания, дни консультаций и другие вопросы проектирования. Короче – на этом этапе проектирования нужна ясность и понимание всей последующей работы и конечная цель творческого процесса.

Необходимо напомнить, что в соответствии с ГОСТ 2.103-68 разработка конструкторской документации изделий всех отраслей промышленности состоит из следующих стадий: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация. Отметим кратко о содержании каждой стадии разработки.

Здесь следует указать на то, что обязательность выполнения стадий и этапов разработки конструкторской документации устанавливается техническим заданием на разработку.

Техническое предложение выполняется в соответствии с ГОСТ 2.118-73 и разрабатывается в случае, если это предусмотрено техническим заданием.

Техническое предложение – это совокупность конструкторских документов, которые должны содержать технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможных решений изделий, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий и патентные исследования.

Таким образом, в техническом предложении на основании технического задания заказчика, предлагаются варианты возможных решений с достаточно глубокой проработкой для сравнительной оценки: на патентную чистоту, конкурентоспособности, требования техники безопасности и производственной санитарии, надежности, экономическим, эстетическим, эргономическим показателям, технологичности, стандартизации и унификации.

Поскольку предлагаются несколько вариантов реализации технического задания, то они должны включать необходимые доказательные документы, в том числе пояснительную записку, выполняемую в соответствии с ГОСТ 2.106-96 – Текстовые документы, и чертеж общего вида в соответствии с ГОСТ 2.118-73 (Документ, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей и поясняющий принцип работы изделия).

Материалы технического предложения представляются заказчику для согласования и утверждения, затем для последующей конструкторской разработки.

В курсовом проекте по деталям машин студенту выдается задание на разработку конкретного приводного устройства, поэтому положения и содержание технического предложения здесь рассматриваются частично и упрощенно, а возможно в другой стадии разработки.

Эскизный проект разрабатывают, если это предусмотрено техническим заданием или протоколом рассмотрения технического предложения с заказчиком.

Эскизный проект – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия. Объем работ регламентируется ГОСТ 2.119-73.

При разработке эскизного проекта выполняется следующий перечень работ:

– разработка конструкторских вариантов возможных решений, с учетом вариантов проработки решений технического предложения или вновь открывшихся вариантов;

– разработка и обоснование решений, обеспечивающих надежность, технологичность, требования эргономики и технической эстетики, правильность выбора средств и методов контроля (испытаний, анализа, измерений), вопросы упаковки и транспортирования изделий;

– изготовление и испытания макетов с целью проверки принципов работы изделия и (или) его составных частей;

– оценку изделия по показателям стандартизации и унификации;

– проверку соответствия вариантов требованиям техники безопасности и производственной санитарии;

– проверку вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретение.

В качестве документов разрабатывается чертеж общего вида и пояснительная записка.

Эскизный проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации.

Технический проект – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации.

Технический проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации.

Объем работ технического проекта изложен в ГОСТ 2.120-73.

Чертеж общего вида выполняют по ГОСТ 2.119-73, основные пункты которого изложены в предыдущей стадии – в содержании эскизного проекта. Кроме того, на чертеже общего вида при необходимости приводят:

– указания о выбранных посадках деталей (наносятся размеры и предельные отклонения сопрягаемых поверхностей по ГОСТ 2.307-68);

– технические требования к изделию, например, о применении определенных покрытий, способов пропитки обмоток, методов сварки и др., обеспечивающих необходимое качество изделий (эти требования должны учитываться при последующей разработке рабочей документации);

– технические характеристики изделия, которые необходимы для последующей разработки чертежей.

В приложении ГОСТ 2.120-73 приведен рекомендуемый перечень работ, выполняемых при разработке технического проекта – 19 пунктов.

Как видно из кратких характеристик требований стадий разработки – техническое предложение, эскизный и технический проекты относятся к первичной проектной документации, на основе которой разрабатывается рабочая конструкторская документация – сборочный чертеж и чертежи деталей.

Итак, следует обратить внимание, что первичным документом разработки изделий является чертеж общего вида со всеми проработками вариантов, анализом, согласованием с заказчиком и другими видами работ и на базе чертежа общего вида создается сборочный чертеж и чертежи деталей.

Необходимо отметить и то, что указанные в ГОСТ 2.103-68 стадии разработки (техническое предложение, эскизный и технический проекты) относятся в большей части к сложным изделиям, которые можно в равной мере разрабатывать в различных вариантах, из которых следует выбрать оптимальный вариант, отвечающий передовым и прогрессивным показателям мирового уровня.

В тех случаях, когда заказчик просит разработать изделие, не отличающееся большой сложностью и не требующей мировой новизны и конкурентоспособности, достаточно провести эскизное проектирование. В этом случае прорабатываются внутренние возможности вариации параметров, поиск оптимального сочетания значений параметров изделия, условий прочности, жесткости, долговечности и других показателей, согласовывается предлагаемое решение с заказчиком и на основе протокола утверждения разрабатывается рабочая конструкторская документация, т.е. сборочный чертеж и чертежи деталей.

Что касается курсового проекта по деталям машин и основам конструирования, то в общих чертах он должен разрабатываться на основе вышеуказанных положений ГОСТов. Однако с учетом простоты проектируемого изделия проектная часть (техническое предложение, эскизный и технический проекты) упрощается и в соответствии с заданием кафедры носит название – эскизное проектирование, содержание которого в краткой форме излагается ниже.