43

Міністерство освіти і науки України

Приазовський державний технічний університет

Кафедра підйомно-транспортних машин і деталей машин

Методичні вказівки

до виконання курсового проекту з дисципліни «Деталі машин»

для студентів денного та заочного відділень

напряму підготовки 6.050502 «Інженерна механіка» і спеціальностей

«Технологія машинобудування»,«Металорізальні верстати і системи»,

«Обладнання для обробки металів тиском»;

та напряму підготовки 6.050503 «Машинобудування» і

спеціальностей «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні,

меліоративні машини і обладнання», «Металургійне обладнання»

Маріуполь, 2009 рік

УДК 621.771

Методичні вказівки щодо виконання курсового проекту з дисципліни «Деталі машин» для студентів денного та заочного відділень спеціальностей «Технологія машинобудування», «Металорізальні верстати і системи», «Обладнання для обробки металів тиском», «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання», «Металургійне обладнання», напрямів підготовки 6.050502 «Інженерна механіка», 6.050503 «Машинобудування» /ПДТУ. Кафедра підйомно-транспортних машин і деталей машин; укладачі В.В.Суглобов, Р.В.Суглобов. – Маріуполь, 2009. – 41 с.

У методичних вказівках сформульовані основні етапи роботи на курсовим проектом і головні питання для підготовки до захисту проекту. Відбито значення курсового проектування в загальноінженерній підготовці майбутнього фахівця. Приведені основні принципи і правила проектування машин і їх деталей. Наведено приклад виконання розрахункової частини курсового проекта з проектування приводу стрічкового транспортеру.

Рецензенти: В.П.Лаврик, доцент, к.т.н.

В.Т.Власов, доцент, к.т.н.

Укладачі: В.В.Суглобов, професор

Р.В.Суглобов, ст. викладач

Відповідальний

за випуск В.В.Суглобов, завідувач кафедри, професор

Затверджено на засіданні кафедри ПТМ і ДМ

Протокол № 1 від 28 серпня 2009 р.

Рекомендовано методичною комісією механіко-машинобудівного факультету

Протокол № 1 від 2 вересня 2009 р.

ВВЕДЕНИЕ

В методических указаниях сформулированы основные этапы работы на курсовым проектом и главные вопросы для подготовки к защите проекта. Отражено значение курсового проектирования в общеинженерной подготовке будущего специалиста. Приведены основные принципы и правила проектирования машин и их деталей.

НАЗНАЧЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовое проектирование имеет очень большое значение в развитии самостоятельной творческой работы студентов, т.к. позволяет привить им навыки научно-исследовательской работы, рационализации, изобретательства, пользования справочной литературой, ГОСТами, нормами, таблицами и номограммами, а также навыки производства инженерных расчетов и составления расчетно-пояснительных записок к проектам.

Курсовой проект по деталям машин является важной самостоятельной инженерной работой студента, охватывающий вопросы расчета на прочность, жесткость, износостойкость, долговечность и другие виды работоспособности деталей машин и базирующийся на всех уже изученных студентами дисциплинах.

Курсовое проектирование должно выполняться с учетом новейших методов расчета и последних достижений науки и техники.

Проект по деталям машин подготавливает студентов к выполнению курсовых проектов и работ по специальным дисциплинам, а также к выполнению дипломного проекта и практической работе по окончании высшего учебного заведения.

СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект является одним из завершающих этапов изучения курса «Детали машин». Объем и содержание проекта для соответствующих специальностей излагаются в программах курса. Обычно проектируется привод общего или специального назначения.

Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и чертежей. Количество и характер чертежей определяется программой курса и рабочим учебным планом для соответствующей специальности. Студенты механических и машиностроительных специальностей выполняют четыре листа чертежей формата А1, из которых один лист – общий вид привода, два листа – конструктивная разработка наиболее существенных сборочных единиц (общий вид редуктора, общий вид муфты, общий вид механической передачи, входящей в привод и др.), один лист – рабочие чертежи трех или четырех деталей различного типа какого-либо спроектированного узла привода (корпусная деталь, зубчатое или червячное колесо, вал-шестерня, червяк, крышка подшипникового узла и др.)

Расчетно-пояснительная записка начинается с титульного листа. В начале пояснительной записки должны быть приведены схемы привода с числовыми данными, краткое описание всего устройства, перечень разрабатываемых узлов.

Затем в записке должны быть изложены следующие вопросы:

1. Определение мощности двигателя и выбор двигателя по каталогу.

2. Определение общего передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням передачи.

3. Определение мощности, угловой скорости и вращающих моментов на каждом валу передач привода.

Далее в разделах записки по каждому узлу (зубчатое зацепление, червячное зацепление, валы, подшипниковые узлы, шпоночные соединения, корпусные детали, другие виды механических передач и соединений) должны быть указаны:

а) исходные данные для проектирования узла;

б) обоснование конструкции узла и выбор материалов для его деталей;

в) исчерпывающий расчет на прочность, жесткость, изнашиваемость, долговечность всех основных элементов узла в соответствии с критериями их работоспособности;

г) расчетные и конструктивные размеры узла и его деталей;

д) описание сборки узла, принятой системы смазки его элементов и его эксплуатации.

При изложении расчетов деталей и узлов привода необходимо указывать литературу с отметкой страниц, откуда взяты расчетные формулы и любые справочные материалы.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАСЧЕТНО-

ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ И ЧЕРТЕЖЕЙ

Расчетно-пояснительная записка выполняется на стандартных листах писчей бумаги формата А 4 (210х297 мм), пронумерованных и сшитых в тетради с плотной обложкой. Лицевая часть обложки оформляется как титульный лист.

Приводится оглавление, содержащее перечень этапов расчета. Записи производятся на одной стороне листа.

Для каждого этапа расчета дают четко сформулированный заголовок с указанием, какую деталь рассчитывают и по какому критерию работоспособности.

Расчеты деталей машин рекомендуется производить в единицах системы СИ: м, мм, м², м³, м⁴, мм². мм³, мм⁴, Н, кН, Н·м, Па, МПа.

Достаточной точностью машиностроительных расчетов являются значения с одним десятичным знаком. В отдельных случаях (при определении размеров профилей зубьев и др.) необходима точность до сотых долей миллиметра. Сказанное относится только к расчетам, а не к изготовлению и обработке, где требуемая точность выражается в десятых, сотых и тысячных долях миллиметра.

В целях облегчения проверки расчетов самим автором или другим лицом и во избежание возможных ошибок расчетная формула в начале записывается в буквенном виде с последующей подстановкой вместо букв их числовых значений и записи результата вычисления.

В пояснительной записке расчеты должны сопровождаться ясными заголовками с необходимым пояснительным текстом, а также расчетными схемами и эскизами рассчитываемых деталей.

При проектировании деталей машин и выполнении чертежей необходимо руководствоваться нормативными документами: ДСТУ, ГОСТы, СТ СЭВ, ОСТы, РД, ЕСКД и другими рекомендациями.

Курсовой проект должен включать в себя следующую документацию:

- расчетно-пояснительную записку;

- чертеж общего вида редуктора;

• чертеж общего вида привода;

• рабочие чертежи 3-4 деталей редуктора (по заданию преподавателя);

• чертеж общего вида сборочных единиц или корпусной детали;

• спецификации к сборочным чертежам.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ

Работу над проектом рекомендуется производить в следующем порядке:

1. Ознакомиться с заданием. Подобрать учебные пособия, атласы, справочную и нормативную литературу, необходимую для проведения расчетов и проектирования.

2. Определить требуемую мощность электродвигателя и выбрать двигатель по каталогу.

3. Определить общее передаточное число привода, разбить его по ступеням передач, входящих в привод, и выполнить кинематический расчет (определить частоты вращения, угловые скорости и вращающие моменты на всех валах передач привода).

4. Рассчитать все передачи привода. Проектный расчет передач завершается определением основных геометрических параметров и выполнением эскизной компоновки деталей передач. Эскизная компоновка позволяет выявить недостатки расчета и выбора геометрических параметров колес и найти методы их устранения. Путем изменения выбранных материалов зубчатых или червячных колес, термообработки, технологии изготовления, уточнения и изменения значений расчетных коэффициентов и передаточных чисел отдельных ступеней в результате повторных расчетов можно добиться улучшения конструкции рассчитываемых передач.

5. Вычислить усилия, действующие в передачах.

6. Выполнить предварительный расчет валов на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Определить и согласовать с соответствующими стандартами диаметры основных участков вала (выходной конец, участок под уплотнение, участки под подшипники, участки под зубчатыми колесами и шестернями, бурты).

7. Принять решение об особенностях изготовления зубчатых колес (вместе с валом в виде вала-шестерни, или отдельно от вала) и определить конструктивные параметры зубчатых колес (диаметр и длину ступицы, толщину обода и диска).

8. Определить конструктивные размеры элементов корпуса и крышки редуктора, сделать предварительный выбор подшипников качения.

9. Выполнить эскизную компоновку основных деталей редуктора. Вычертить в зацеплении все рассчитанные передачи; валы; подшипниковые узлы, размещенные в расточках корпусных деталей; детали, необходимые для предотвращения или ограничения осевого перемещения зубчатых или червячных колес на валах. По рекомендациям учебных пособий или по конструктивным соображениям установить зазоры между торцами деталей передач и внутренней стенкой корпуса, а также зазоры между двумя соседними передачами, находящимися на одном валу. Эскизная компоновка позволяет определить расстояние между опорами вала и между точками приложения нагрузок к элементам передач и опорами.

10. Составить расчетные схемы валов и определить суммарные реакции их опор. Проверить долговечность предварительно выбранных подшипников и при необходимости внести коррективы по типу подшипников, серии и др.

11. Выполнить подбор шпонок и проверить их прочность по напряжениям смятия и среза.

12. Определить запасы усталостной прочности валов в опасных сечениях. Опасными считаются сечения вала, в которых действуют наибольшие изгибающие и вращающий моменты и имеются концентраторы напряжений. Наиболее распространенные концентраторы напряжений на валах: шпоночные пазы, галтели (места изменения диаметра вала), посадки с натягом, шлицевые и резьбовые участки, сквозные отверстия и др.

13. Предложить способы смазывания деталей передач и подшипниковых улов, подобрать виды и количество смазочных материалов.

14. Вычертить общий вид проектируемого узла (редуктора, коробки скоростей, коробки передач и т.п.) в двух – трех проекциях с соблюдением всех требований ЕСКД.

15. Вычертить общий вид привода в двух или трех проекциях и другие узлы привода, если они указаны в задании.

16. Выполнить рабочие чертежи деталей проектируемого редуктора (коробки скоростей, коробки передач и т.п.), которые указаны в задании.

17. Оформить расчетно-пояснительную записку в соответствии с требованиями ЕСКД.

ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Студент допускается к защите курсового проекта, когда преподавателем подписаны расчетно-пояснительная записка и все чертежи. Защиту проекта принимает комиссия, состоящая из двух-трех преподавателей, один из которых является руководителем проекта. Если в результате защиты выяснится, что проект выполнен несамостоятельно, то он снимается с защиты, а студенту выдается новое задание.

Защита курсового проекта оценивается дифференцированной оценкой. Студент, получивший неудовлетворительную оценку, по решению комиссии может продолжить доработку проекта, с целью устранения выявленных недостатков, или же получает новое задание.

В процессе защиты проекта студент должен уметь объяснить методику выполненных расчетов, знать назначение и работу всех деталей и узлов, а также критерии их работоспособности и расчета, знать порядок определения действующих сил, напряжений в деталях, уметь объяснить конструкцию разработанных им механизмов и узлов. Необходимо уметь делать критический анализ разработанных конструкций, сравнивая их с другими аналогичными устройствами и возможными решениями, а также выделяя достоинства и недостатки. Необходимо знать порядок сборки и регулировки узлов и вопросы обеспечения смазки трущихся деталей.

При защите курсового проекта необходимо давать четкие ответы на такие вопросы, как:

- определение требуемой мощности двигателя и подбор двигателя по каталогу;

- определение общего передаточного числа привода и его разбивка по ступеням передач;

- критерии работоспособности и расчета зубчатых и червячных передач;

- допущения, принимаемые при расчетах зубчатых зацеплений;

- особенности расчета зубчатых и червячных передач с реверсивным и нереверсивным режимами работы;

- особенности проектного и проверочного расчетов зубчатых и червячных передач;

- усилия, действующие в зубчатом и червячном зацеплениях;

- параметры зубчатых и червячных передач, подлежащие стандартизации;

- порядок предварительного расчета валов редуктора;

- конструирование зубчатых колес и корпусных деталей;

- порядок компоновки редуктора;

- определение реакций опор и построение эпюр изгибающих и вращающего моментов на валах редуктора;

- порядок определения коэффициентов запаса усталосной прочности в опасных сечениях вала;

- виды концентраторов напряжений на валах редукторов;

- характер износа зубьев зубчатых и червячных колес;

- выбор и проверка прочности шпоночных соединений;

- особенности расчета подшипников качения на статическую и динамическую грузоподъемность;

- обоснование выбора материалов деталей, принятых коэффициентов запаса прочности, допусков и посадок, шероховатости поверхностей;

- смазка зубчатых и червячных зацеплений и подшипниковых узлов (способы смазывания, виды смазочных материалов, марки смазочных материалов, количество смазки);

- порядок сборки редуктора;

- показать на общем виде редуктора и назвать детали, которые рассчитывались на прочность;

- изобразить расчетную схему одного из валов редуктора, предложенного преподавателем и другие вопросы.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Исходные данные:

Рисунок1-Привод ленточного транспортера

1. Электродвигатель.

2. Двухступенчатый цилиндрический редуктор:

первая ступень – косозубая;

вторая ступень – прямозубая.

3. Соединительная муфта.

4. Соединительная муфта.

5. Барабан.

6. Транспортерная лента.

Dб– диаметр барабана;

F– усилие на транспортерной ленте;

v– скорость транспортерной ленты;

t– срок службы привода.

7. Зубчатые колеса.

8. Подшипники качения.

Дано:

режим работы – реверсивный.

Содержание

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет 9

2. Расчет зубчатых передач редуктора 11

2.1. Выбор материала зубчатых колес 11

2.2. Определение допускаемых напряжений 11

2.3. Определение межосевых расстояний 13

2.4. Выбор модулей зацепления 14

2.5. Определение чисел зубьев зубчатых колес 14

2.6. Определение геометрических параметров зубчатых колес 15

2.7. Выбор степени точности 16

2.8. Определение усилий, действующих в зубчатых зацеплениях 16

2.9. Проверка прочности зубьев зубчатых колес по контактным напряжениям 17

2.10. Проверка прочности зубьев зубчатых колес по напряжениям изгиба 19

3. Предварительный расчет валов редуктора 21

4. Конструирование зубчатых колес 23

5. Конструктивные размеры корпуса редуктора 24

6. Компоновка редуктора 25

7. Проверка долговечности подшипников качения 26

8. Выбор и проверка прочности шпоночных соединений 31

9. Уточненный расчет валов 32

10. Выбор муфт 39

11. Выбор посадок деталей редуктора 39

12. Смазка редуктора 39

13. Сборка редуктора 40

Литература …………………………………………………………………………….40

Приложение 1. Пример выполнения реферата ……………………………………...41

Приложение 2. Пример оформления титульного листа …………………………….42