Детали машин / ДМ2

Введение

Курсовой проект по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» является важной самостоятельной инженерной работой студента, охватывающей вопросы расчѐта на прочность, жѐсткость, износостойкость, долговечность и другие виды работоспособности деталей машин. Выполнение проекта базируется на знании физико-математических и общетехнических дисциплин: математики, механики, сопротивления материалов, технологии металлов, машиностроительного черчения. Курсовое проектирование неизбежно связано с использованием необходимой технической литературы, справочников и прикладных компьютерных программ по проектированию машин.

Умение правильно и эффективно пользоваться технической литературой, действующими государственными стандартами, а также прикладными компьютерными программами, даѐт студенту возможность быстрого использования полученных знаний в производственных условиях.

В процессе курсового проектирования студенты должны освоить единство конструктивных, технологических и экономических решений, компромиссный характер параметров конструкции любой машины, а также уяснить возможность многовариантности конструктивных решений, как отдельных узлов, так и машин в целом.

Основной тематикой курсового проектирования являются приводы машин и механизмов. Цель данного пособия — оказание помощи студентам в выполнении курсового проекта по указанной теме.

Впособии даны как методики расчетов зубчатых передач и передач гибкой связью, так и приведены примеры выполнения, различных разделов расчетнопояснительной записки курсового проекта.

Всвязи с ограниченным объемом пособия не ставилось целью дать подробную разработку курсового проекта, предполагая, что при решении этих вопросов студенты должны пользоваться атласами конструкций деталей машин. По тем же соображениям данные справочного характера из стандартов приводятся в сокращенном объеме.

Пособие построено таким образом, что его структура и содержание отвечают порядку работы студента над проектом и способствуют сокращению времени на поиск нужного материала. Терминология и обозначения соответствуют действующим стандартам. Все сведения, необходимые для выполнения очередного этапа расчетов и конструирования, расположены практически в одном месте.

Учебное пособие предназначено для студентов инженерных специальностей, обучающихся по направлению подготовки 110800 «Агроинженерия» (квалификация (степень) «бакалавр»).

~6 ~

1 Основные положения курсового проектирования

Разработка машин, отвечающих потребностям народного хозяйства, долж-

на предусматривать их экономическую эффективность, высокие технические и эксплуатационные показатели.

Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, мини-

мальные габариты и масса, а также удобство эксплуатации, экономичность и тех-

ническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования.

Проектирование — это разработка общей конструкции изделия.

Конструирование — это дальнейшая детальная разработка всех вопросов,

решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реаль-

ную конструкцию.

Проект — это документация, получаемая в результате проектирования и конструирования.

Правила проектирования и оформления конструкторской документации стандартизованы. ГОСТ 2.103 - 68 устанавливает стадии разработки конструктор-

ской документации на изделия всех отраслей промышленности и этапы выполне-

ния работ: техническое задание, техническое предложение (при курсовом проек-

тировании не разрабатывается), эскизный проект, технический проект, рабочая документация.

Техническое задание на проект содержит общие сведения о назначении разрабатываемой конструкции, а также предъявляемые к ней эксплуатационные требования, режим работы и ее основные характеристики (технологические, гео-

метрические, кинематические).

Эскизный проект (ГОСТ 2.119 - 73) разрабатывается обычно в одном или нескольких вариантах и сопровождается обстоятельным расчетным анализом, в

результате которого отбирается вариант для последующей разработки.

Технический проект (ГОСТ 2.120 - 73) охватывает подробную конструк-

тивную разработку всех элементов оптимального эскизного варианта с внесением

~ 7 ~

необходимых поправок и изменений, рекомендованных при утверждении эскиз-

ного проекта.

Рабочая документация — конструкторская документация, необходимая для изготовления всех ненормализованных деталей (чертежи деталей, сборочных чертежей, спецификации). Разрабатывается на заключительной стадии конструи-

рования.

В условиях учебного заведения стадии проектирования несколько упро-

щаются, что будет указано при поэтапном выполнении работ.

Цель и задачи курсового проектирования деталей машин. Студенты инженерных специальностей, изучающие курс «Детали машин и основы конст-

руирования» за период обучения выполняют, как правило, три проекта: общеин-

женерный по деталям машин, проект по специальности и квалификационный (ди-

пломный) проект. К моменту выполнения дипломного проекта студенты должны обладать достаточными навыками проектирования и конструирования и прочны-

ми знаниями по специальности.

Цель курсового проектирования - формирование у студентов навыков кон-

струирования машин.

Задачи курсового проектирования:

-систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания, а также развить расчетно-графические навыки учащихся;

-ознакомить учащихся с конструкциями типовых деталей и узлов и привить навыки самостоятельного решения инженерно-технических задач, умения рас-

считать и сконструировать механизмы и детали общего назначения на основе по-

лученных знаний по всем предшествующим общеобразовательным и общетехни-

ческим дисциплинам;

- помочь овладеть техникой разработки конструкторских документов на раз-

личных стадиях проектирования и конструирования;

- научить защищать самостоятельно принятое техническое решение.

Работая над проектом, учащиеся выполняют следующее: дают анализ на-

значения и условий, в которых находится каждая проектируемая деталь, опреде-

~ 8 ~

ляют наиболее рациональное конструктивное решение с учетом технологических,

монтажных, эксплуатационных и экономических требований; производят кинема-

тические расчеты, определяют силы, действующие на звенья узла, производят расчеты конструкций на прочность, решают вопросы, связанные с выбором мате-

риала и наиболее технологичных форм деталей, продумывают процесс сборки и разборки отдельных узлов и машины в целом. При этом они работают с дейст-

вующими стандартами и нормалями, справочной литературой и приобретают на-

выки пользования ими при выборе конструкции и размеров детали.

Организация курсового проектирования. Курсовой проект по деталям машин должен отвечать программе курса и вместе с тем тематику курсового про-

ектирования целесообразно увязывать с будущей специальностью учащихся.

Тематика технического задания на курсовой проект по деталям машин со-

ставляется так, чтобы студент мог освоить основы проектирования наибольшего числа общих элементов машин: передач, соединений, муфт, подшипниковых уз-

лов и пр. Удовлетворению этих требований в наибольшей мере отвечают приво-

ды, включающие одноступенчатый редуктор и открытую передачу (ременную,

цепную).

Объем всех технических заданий (ТЗ) одинаков - проектированию подле-

жит механический привод, состоящий из двигателя, одноступенчатого редук-

тора, открытой передачи и муфты.

Работа по выполнению проекта состоит из последовательно решаемых за-

дач. Содержание задач однотипно: условие (цель) задачи; ход ее решения; полу-

ченный ответ; справочные материалы приводятся по ходу решения задачи.

Все задачи проекта по их содержанию и характеру выполнения делятся на три категории: расчетные, графические и расчетно-графические. Возможные ва-

рианты технического задания на курсовой проект с типовым объемом проектной работы представлены ниже.

Для студентов дневной формы обучения номера заданий и вариантов оп-

ределяет преподаватель.

Для студента-заочника номер технического задания (ТЗ) выполняемого

проекта устанавливается по сумме двух последних цифр шифра, а вариант задания

~ 9 ~

— по последней цифре шифра. Например, учащийся с шифром 2967 выбирает для проектирования задание 13, вариант 7; учащийся с шифром 8500 выбирает зада-

ние 10, вариант 10 и т.п.

Самостоятельная работа над проектом определяет качественное и своевре-

менное выполнение отдельных задач и проекта в целом. Можно рекомендовать следующий порядок ее подготовки и выполнения:

в соответствии с содержанием задачи тщательно проработать теоретический материал по учебнику и конспекту;

осмыслить цель, задачи и изучить последовательность их выполнения;

внимательно изучить характерные ошибки, которые возможны при реше-

нии разделов;

заготовить необходимые принадлежности для работы (тетрадь, карандаши,

микрокалькулятор, миллиметровую бумагу и т.п.)

подобрать и проанализировать таблицы, графики, схемы и т.п., необходи-

мые для решения задачи.

Черновик проекта, толковый, четкий и разборчивый, имеет большое значе-

ние для правильного решения задачи, качественной консультации по разделу и ее оценки. При этом рекомендуется:

-черновик вести в тетради (блокноте) формата А4 (210×297 мм), желательно в клеточку, четко и аккуратно;

-на внутренней стороне обложки черновика вычертить кинематическую схе-

му машинного агрегата и выписать исходные данные для расчетов;

- решение задачи вести в последовательности, предложенной пособием, без пояснительного и описательного текста. Соответствующая формула выписыва-

ется в буквенных обозначениях, затем в числовых значениях входящих в нее ве-

личин с последующим вычислением;

- решение каждого раздела начинать с нового листа с указанием номера и на-

звания, ее цели и исходных данных, а в конце давать полученный ответ;

-оборотную (левую) сторону листов черновика использовать для черновых набросков и вычислений;

-внимательно отнестись к вычислениям, помня о том, что допущенные ошиб-

~10 ~

ки в расчетах приводят к серьезным осложнениям, ибо ранее рассчитанные па-

раметры могут являться исходными данными для последующих решений.

Методические указания к выполнению курсового проекта:

а) Решение разделов в рекомендуемой последовательности обеспечивает правильность процесса проектирования и постепенное накопление навыков кон-

структорской работы.

б) Все расчеты выполняются в единицах СИ. При этом для удобства расче-

тов используются производные единицы длины (мм) и напряжения (МПа). Точ-

ность расчетов зависит от определяемой величины и, как правило, не превышает одного-двух знаков после запятой; точность выполнения некоторых расчетов ука-

зывается отдельно.

в) Графическая часть проекта выполняется в соответствии с требованиями на составление и оформление чертежей по ЕСКД.

г) При выполнении курсового проекта используется не менее 40...50 таб-

лиц и графиков. Для овладения навыками пользования ими рекомендуется:

-усвоить название, назначение и конструкцию таблицы, четко представлять искомую величину;

-уяснить, от каких известных величин или положений зависит искомая вели-

чина;

- таблицы, как правило, не дают искомую величину однозначно, предлагая ее диапазон от нижнего до верхнего предела. Если нет специальных указаний, сле-

дует выбрать одно из значений в предложенном диапазоне в соответствии с тре-

бованиями расчета; также следует внимательно изучить примечания к таблице,

если таковые есть.

- использование большинства таблиц связано с применением линейного ин-

терполирования, с помощью которого можно найти промежуточные значения ис-

комой величины, не приведенные в таблице.

- параметры, характеризующие узел быстроходного (ведущего) вала редук-

тора или открытой передачи, имеют индекс «1», например Z1, Т1, НВ1, а тихоход-

ного (ведомого) вала - индекс «2» (Z2, Т2, НВ2). При этом надо иметь в виду, что в

проектируемых понижающих передачах быстроходный вал редуктора является

~ 11 ~

одновременно тихоходным валом для ременной передачи, а тихоходный вал ре-

дуктора - быстроходным для цепной или открытой зубчатой передачи.

- в целях унификации и удобства расчетов отношение параметров ведущего и ведомого звеньев понижающих передач обозначено через U - передаточное число или через i - передаточное отношение (для угловых скоростей):

- прежде чем приступить к выполнению курсового проекта, следует внима-

тельно и подробно изучить вопросы организации курсового проектирования.

Примеры технического задания на курсовой проект

~ 12 ~

~ 13 ~

~ 14 ~

Эскизный проект. Разработка эскизного проекта предусмотрена техниче-

ским заданием на курсовое проектирование.

На этой стадии проектирования выбирают двигатель, производят кинема-

тический расчет привода, определяют геометрические параметры зубчатой (чер-

вячной) передачи редуктора, размеры быстроходного и тихоходного валов, а так-

же выбирают и рассчитывают подшипники.

Здесь же выполняют варианты расчета открытых передач, определяют и анализируют силы в зацеплении зубчатых (червячных) передач и силы со сторо-

ны элементов открытых передач и муфты.

В итоге эскизного проекта разрабатывается эскизная компоновка (общий вид) редуктора.

2 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

В общем машиностроении большинство машин приводят в движение от трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Эта разно-

видность электродвигателей отличается простотой конструкции (у них обмотка ротора замыкается в самом двигателе, что позволяет включать их в сеть без до-

полнительных устройств) и обслуживания, надежностью в эксплуатации и срав-

нительно низкой стоимостью.

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата.

От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочих параметров за-

висят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода.

Электродвигатели характеризуются номинальной мощностью Рном, кото-

рую они могут отдавать длительное время, не нагреваясь свыше допустимой тем-

пературы, и номинальной частотой вращения ротора пном. Частоту вращения рото-

ра асинхронного двигателя определяет число пар полюсов обмотки статора и его нагрузка. Двигатели массового применения имеют р = 2; 4; 6; 8, что соответствует синхронным частотам вращения nс = 3000, 1500, 1000 и 750 мин-1. В паспорте (в

~ 15 ~