Главная

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПО КУРСУ

ДЕТАЛИ МАШИН

 

Назначение курсового проекта

Создание машин, отвечающих требованиям рынка, должно предусматривать их высокие технико-экономические и эксплуатационные показатели. Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надёжность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика.  Все эти требования необходимо учитывать в процессе проектирования и конструирования машин.

Основной задачей проектирования и конструирования машин является разработка конструкторской документации, необходимой для изготовления опытного образца, монтажа, испытания и эксплуатации проектируемого изделия.

Проектирование - это процесс разработки общей конструкции изделия. Конструирование - это дальнейшая детальная разработка всех вопросов, решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальное изделие. Проект - это документация, получаемая в результате проектирования и  конструирования.

Правила проектирования и оформления конструкторской документации стандартизованы. ГОСТ 2.103-68 устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделия всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ: техническое задание, техническое предложение (при курсовом проектировании не разрабатывается), эскизный проект, рабочая документация.  В условиях учебного процесса стадии проектирования несколько упрощаются.  В курсовом проекте по деталям машин изучение основ конструирования студенты начинают с проектирования простейших элементов машин общего назначения.  При его выполнении разрабатывают графические и текстовые конструкторские документы. Объём проекта зависит от специализации студента.  Знания и опыт, полученные студентом при выполнении данного курсового проекта, являются базой для выполнения курсовых работ по специальным дисциплинам и дипломного проекта.

 

Цель курсового проектирования:

- систематизировать, расширить и закрепить теоретические знания, а также развить расчётно-графические навыки у студентов;

- ознакомить с конструкциями типовых деталей и узлов;

- привить навыки самостоятельного решения инженерно-технических задач и умения рассчитать и сконструировать механизмы и детали общего назначения на основе полученных знаний;

- помочь овладеть техникой разработки конструкторских документов на различных стадиях проектирования и конструирования;

- научить проектантов защищать принятое техническое решение.

 

В процессе проектирования студенты выполняют следующее:

- дают анализ назначения и условий, в которых находится проектируемое изделие, и наиболее рациональное конструктивное решение с учётом технологических, монтажных, эксплуатационных и экономических требований;

- производят кинематические расчёты;

- определяют нагрузки, действующие на звенья механизма;

- производят расчёты конструкции по критериям работоспособности;

- решают вопросы, связанные с выбором материала и наиболее технологичных форм деталей;

- продумывают процесс сборки и разборки узлов и механизма в целом.

При этом они работают с действующими стандартами, справочной литературой и приобретают навыки пользования ими при выборе конструкции и размеров детали.

Рабочая документация проекта разрабатывается на основе конструктивных решений, принятых в техническом проекте, и предусмотрена техническим заданием проекта.

Сборочный чертёж редуктора или узла выходного вала, выполненный на основании конструктивной компоновки, даёт представление о последовательности и порядке сборки, а также устанавливает контроль габаритных, установочных, присоединительных и посадочных (сопряжённых) размеров.

В рабочей документации студенты разрабатывают спецификацию, определяющую состав редуктора или узла, выполняют необходимые расчёты и рабочие чертежи двух сопряжённых деталей.  В заключение приводятся сведения о правилах и порядке оформления и комплектации конструкторской документации курсового проекта в соответствии с нормами и требованиями ЕСКД.

Время самостоятельной работы над проектом составляет около 80 часов.

Более подробную информацию можно получить в следующих литературных источниках:

1. Общие сведения о конструкциях редукторов [3, c. 477-517].

2. Выполнение чертежей деталей [4, c. 318-372].

3. Зубчатые и червячные передачи  [2, c. 241-411;  4,  c. 34-55].

4. Валы и оси [2, c. 10-26; 4, c. 56-79, 137-147, 164-188, 403-404].

5. Подшипники качения и опорные узлы [2, c. 59-182; 4,  c. 79-130, 380-390].

6. Шпоночные соединения [2, c. 520-531, 4, с. 56-57, 405].

7. Уплотнения  подвижных  соединений  [3,  с. 183-224;  4, c. 147-163, 400-403].

8. Клиноременные передачи [2, c. 461-501; 4, c. 260-271].

9. Цепные передачи [2, с. 412-447; 4, с. 272-273].

10. Муфты [2, с. 183-232; 4, с. 274-300].

11. Электродвигатели [3, с. 534-543; 4, с. 378-379].

12. Материалы и термическая обработка [1, с. 101-210; 4,  с. 324-325].

13. Шероховатость  поверхности  [1,  с. 270-279; 4, с. 322- 324].

14. Допуски и посадки [1, с. 280-363; 4, с. 320-321].

15. Допуски зубчатых и червячных передач [2, с. 276-294, 338--349, 352-405].

16. Конструктивные элементы [1, c. 364-473].

17. Технологичность конструкций [1, c. 474-507].

18. Крепежные изделия [1, c. 508-595].

 

Задания, содержание и объем курсового проекта

1. Задания на курсовое проектирование

Каждое из 10 заданий всех типов проектов содержит 10 вариантов.
Для выполнения проекта или работы обязательным является то задание, которое соответствует последней цифре шифра студента, и тот вариант этого задания, который соответствует предпоследней цифре шифра студента. Например, студент, имеющий шифр 385382, должен выполнить восьмой вариант второго задания. Если последняя цифра шифра нуль, то студент должен выполнить десятое задание. Если предпоследняя цифра шифра нуль, то студент должен выполнять десятый вариант задания. Числовые значения к заданиям на проекты и работы по деталям машин могут быть изменены на другие преподавателями, руководящими проектированием.

 

Задание 1. Спроектировать привод к вертикальному валу цепного конвейера по схеме (рис.1) с графиком нагрузки, данным на рисунке. Мощность на этом валу Р₄ и угловая скорость вращения его  приведены в табл. 1.

                                                                                                                   

Рис.1

                                                                                                                                                                    Таблица 1

 

 Задание 2.  Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме (рис.2) с графиком нагрузки, данным на этом рисунке. Окружное усилие на тяговой звёздочке F_t, окружная скорость этой звёздочки V, шаг цепи t  и число зубьев звёздочки  z приведены в табл.2.

Рис.2

                                                                                                                                                                                        Таблица 2

 

Задание 3. Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме (рис.3) с графиком нагрузки, данным на рисунке. Окружное усилие на барабане F_t, окружная скорость барабана V и диаметр барабана D приведены в табл.3.

 

Рис.3

                                                                                                                                                                              Таблица 3

 

Задание 4. Спроектировать привод к цепному подвесному конвейеру по схеме (рис.4) с графиком нагрузки, данным на рисунке. Окружное усилие на тяговой звёздочке F_t, окружная скорость этой звёздочки, шаг тяговой цепи  t  и число зубьев звёздочки  z  приведены в табл.4.

Рис.4

                                                                                                                                                                       Таблица 4

 

Задание 5. Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме (рис.5). Мощность на ведомом валу зубчатой передачи  N₄  и угловая скорость его вращения   даны в табл.5.

 Рис.5

                                                                                                                                                                              Таблица 5

 

Задание 6. Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме (рис.6) с графиком нагрузки, показанном на рисунке. Окружное усилие на тяговой звёздочке  F_t , окружная скорость этой звёздочки  V,  шаг тяговой цепи t и число зубьев звёздочки z приведены в табл.6. Ременную передачу выполнить на клиновых ремнях.

                                                                                                           

Рис.6

                                                                                                                                                                                Таблица 6

 

 Задание 7. Спроектировать привод к ленточному конвейеру по схеме (рис.7) с графиком нагрузки, показанным на рис.3. Окружное усилие на барабане F_t, окружная скорость V  и диаметр барабана  D приведены в табл.7. Ширину ленты принять не менее 300 мм. Длину конвейера принять не менее 10 м.

Рис.7

                                                                                                                                                                                  Таблица 7

      

Задание 8. Спроектировать привод к ленточному конвейеру, по схеме (рис.8) с графиком нагрузки, показанному на рис. 4. Мощность на ведомом валу редуктора N₃ и угловая скорость его вращения  приведены в табл.8. Ширину ленты конвейера при расчёте ленточной передачи принять не менее 300 мм. Длину конвейера принять не менее 10 м.

Рис.8

                                                                                                                                                                                  Таблица 8

 

Задание 9. Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме (рис.9) и графиком нагрузки, показанным на рис. 5. Мощность на ведомом валу зубчатой передачи N₃ и угловая скорость вращения ведомого зубчатого колеса  приведены в табл.9.

Рис.9

                                                                                                                                                                             Таблица 9

 

  Задание 10. Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме (рис.10) и с графиком нагрузки, показанным на рис.6. Окружное усилие на тяговых звёздочках F_t, окружная скорость этих звёздочек V, шаг тяговых цепей t  и число зубьев звёздочки z приведены в табл.10.

Рис.10

                                                                                                                                                                         Таблица 10

 

При предварительных расчётах зубчатых передач редуктора – разница межосевого расстояния первой и второй ступени не должна превышать 15%.

 

2. Содержание и объем курсового проекта

В качестве тем для курсовых проектов приняты приводы реальных механизмов и устройств из различных отраслей машиностроения.

Содержание и объем курсового проекта должен быть следующим:

- пояснительная записка (до 50 листов формата А4);

- спецификации (2-3 листа формата А4);

- чертеж общего вида привода (1 лист формата А1);

- сборочный чертеж редуктора (1 лист формата А1);

- рабочие чертежи трех деталей: ведомый вал; колесо, расположенное на ведомом валу; крышка редуктора (1 лист формата А1).

Процесс проектирования по “Деталям машин” проводится в соответствии  со стадиями его выполнения, регламентированными ГОСТ 2.103-68, согласно которому разработку курсового проекта можно разделить на следующие пять основных этапов.

Этап 1. Разработка технического предложения на проектирование изделия при заданной кинематической схеме (ГОСТ 2.118-73). В соответствии с результатами проведенного анализа (знакомство с существующими аналогичными приводами механизмов и устройств) намечаются варианты компоновки механизма.

Этап 2. Разработка эскизного проекта привода (ГОСТ 2.119-73). На этой стадии разрабатываются конструкторские документы, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие его основные параметры и габаритные размеры. К ним относятся межосевые расстояния и модули зубчатых цилиндрических и червячных передач, конусное расстояние и модуль зубчатых конических передач, межосевые расстояния и параметры шкивов и звездочек передач с гибкой связью (ременные и цепные), диаметры валов, типоразмеры подшипников качения и муфт. Приступить к вычерчиванию необходимо после того, как только предварительный расчет даст достаточно данных для чертежа. Чертеж и расчет должны производиться параллельно, таким образом, чтобы расчет лишь несколько опережал чертеж, иначе неизбежны ошибки, которые могут быть выявлены лишь в последствии, что повлечет за собой большую потерю труда и времени. По данным проектировочных и частично проверочных расчетов и на основании принятого прототипа выполняют окончательный вариант эскизной компановки (эскизный проект), дающий достаточно полное представление о будущей конструкции.

Этап 3. Разработка технического проекта (ГОСТ 2.120-73) охватывает подробную конструктивную разработку всех элементов оптимального эскизного варианта с внесением необходимых поправок и изменений, рекомендованных при утверждении эскизного проекта. Разрабатывается сборочный чертеж редуктора на формате А1 с необходимым числом видов, разрезов, сечений. В процессе выполнения технического проекта уточняются проверочные расчеты зубчатых, червячных, цепных и ременных передач. Кроме того проводят проверочные расчеты валов, муфт, соединений, а также подшипников качения, температуры нагрева червячного редуктора, объема смазки, производят уточненные расчеты валов.

После разработки сборочного чертежа выполняют чертеж общего вида привода, который должен содержать изображение всех сборочных единиц: редуктора, двигателя, муфты, ременной или цепной передачи, рамы.

Этап 4. Разработка рабочей конструкторской документации является заключительной стадией проектирования конструкторской документации. На этой стадии выполняются рабочие чертежи деталей и составляется спецификация к сборочным единицам.

Этап 5. Оформление курсового проекта. На этом этапе оформляется расчетно-пояснительная записка.

 

3. Рекомендуемый порядок выполнения проекта

Работу над проектом рекомендуется выполнять в следующем порядке.

3.1.Ознакомиться с заданием. Подбор литературы, необходимой для проектирования. Изучение аналогичных конструкций по учебным пособиям, атласам, руководствам и т. п. При этом изучение данных материалов должно сопровождаться составлением эскизов отдельных участков, которые представляют определенный интерес.

3.2. Определяют общий КПД привода;

3.3. Определяют частоту вращения исполнительного механизма (если она не задана в задании на проектирование);

3.4. Предварительно назначают передаточные числа;

3.5. Определяют потребную мощность электродвигателя и выбирают его по каталогу. Сначала определяют мощность на выходном валу привода рабочей машины, затем частные значения кпд отдельных видов передач и общий кпд привода, на который нужно разделить значение выходной мощности. По каталогу чаще всего приходится выбирать электродвигатель с номинальной мощностью, превышающей расчётную. Чтобы выбрать электродвигатель по каталогу, необходимо также предварительно определить частоту вращения вала ротора, для чего вычисленная частота вращения выходного вала привода умножается на общее ориентировочное передаточное число привода. Необходимо иметь в виду, что тихоходный электродвигатель, при равной мощности, тяжелее и больше по габаритам, чем быстроходный электродвигатель.

3.6. Определяют действительное передаточное число привода, разбивают его по ступеням передач и делают полный кинематический расчет привода.

3.7. Определение мощности, частоты вращения (угловой скорости) и крутящего момента для каждого вала с учетом КПД передачи;

3.8. Выбор материалов и термообработки;

3.9. Определение допускаемых напряжений с учетом графика нагрузки;

3.10. Определение расчетных нагрузок;

3.11. Определение межосевых (конусных) расстояний и выбор их по ГОСТ 2185-66;

3.12. Определение модулей зубьев и их выбор по ГОСТ 9563-60;

3.13. Определение размеров зубчатых и червячных колес, червяка. Выбор диаметра конических колес по ГОСТ 12289-76;

3.14. Эскизная компоновка редуктора (желательно на миллиметровой бумаге и в масштабе 1:1). Эскизная компоновка позволит увидеть недостатки расчета и выбора геометрических параметров колес и найти пути их устранения. Изменяя материал зубчатых или червячных колес и технологию их изготовления, уточняя и изменяя значения расчетных коэффициентов и передаточных чисел соответствующих ступеней, путем повторных расчетов можно добиться лучшей конструкции рассчитываемых передач.

3.15. После определения всех геометрических размеров рассчитываемых передач вычисляют усилия, действующие в этих передачах.

3.16. Производят ориентировочный расчет валов с учетом только передаваемого крутящего момента, предварительно выбирают подшипники, определяют размеров элементов корпуса (толщины стенки и пр.).

3.17. На первом этапе проектирования выполняют эскизную компоновку основных деталей редуктора (желательно в масштабе 1:1 и на миллиметровой бумаге). При этом вычерчивают в зацеплении все рассчитанные передачи, валы, подшипниковые узлы, размещенные в стенках корпуса, детали, необходимые для предотвращения или ограничения осевого перемещения зубчатых или червячных колес на валах, и устанавливают по рекомендациям учебных пособий или по конструктивным соображениям соответствующие зазоры между торцами передач и внутренней стенкой корпуса, а также между двумя соседними передачами, находящимися на одном валу.

3.18.Расчет ременной или цепной передачи;

3.19. Составляют расчетные схемы валов, определяют суммарные реакции их опор с построением эпюр изгибающих и вращающих моментов;

3.20. Расчет и подбор подшипников по динамической грузоподъемности и делают проверочный расчет валов на статическую прочность и выносливость по опасным сечениям;

3.21. По окончательно принятым диаметрам валов производится подбор шпонок по сечению (длина их принимается по ширине зубчатых колес) и их проверки на срез и смятие;

3.22. Уточненный расчет валов с определением коэффициента запаса прочности, который должен быть в пределах 1,5...2,5< S< 8..10;

3.23. Определение конструктивных размеров зубчатых и червячных колес, а также корпуса и крышки редуктора;

3.24. Определение посадок;

3.25. Производят тепловой расчет для червячных редукторов;

3.26. Выполняют общий вид проектируемого узла (редуктора, коробки скоростей, коробки передач и т. п.) в двух-трех проекциях с соблюдением всех требований в соответствии с ГОСТом на чертежи (завершающий этап проектирования), в котором должны быть отражены также вопросы смазки подшипников и зубьев передач.

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

3.28. Выполняют рабочие чертежи деталей проектируемого узла (редуктора, коробки скоростей и т. п.), которые указаны в задании.

3.29. Составляют полностью расчетно-пояснительную записку и окончательно оформляют все чертежи проекта.

После проверки преподавателем проект допускается к защите при положительной рецензии. При отрицательной рецензии проект возвращается на исправление.

Литература, необходимая для выполнения проекта приведена в таблице 1.

 

Таблица 1. Стадии проектирования и необходимая литература

 

4. Основные требования к оформлению расчётно–пояснительной записки

Расчётно-пояснительная записка должна выполняться в соответствии с действующим стандартом предприятия. Данный стандарт является обязательным приложением настоящего методического пособия. В стандарте даны все необходимые материалы по оформлению проекта, включая титульный и рабочие листы, обозначению нумерации проекта и составляющих чертежей, форм и заполнению спецификаций, форм технических заданий на проектирование, выполнению иллюстративной части расчётно-пояснительной записки. В соответствии с данным стандартом выполняются курсовые проекты по другим дисциплинам, а также дипломный проект.

Расчетно-пояснительная  записка   начинается  с титульного  листа.

В начале пояснительной записки должны быть приведены: а) схема привода или схема транспортной машины с чис­ловыми данными; б) краткое описание всего устройства; в) перечень разрабатываемых узлов.

После этого в записке должны быть изложены следующие вопро­сы: а) определение мощности электродвигателя; б) подбор электродви­гателя по каталогу; в) проверка выбранного электродвигателя для транспортирующей машины по величине пускового момента; г) выбор типа передач транспортирующей машины и обоснование этого выбора; д) определение общего передаточного числа привода машины; е) разбивка общего передаточного числа привода на передаточные числа отдельных передач и обоснование выбранных пе­редаточных чисел отдельных передач; ж) определение мощности, угло­вой скорости и вращающего момента для каждого вала передач при­вода.

Затем в разделах записки по каждому узлу должны быть указаны: а) исходные данные для проектирования узла; б) обоснование конст­рукции узла и выбор материалов деталей; в) исчерпывающий расчет на прочность, жёсткость, долговечность и изнашивание всех основных элементов привода; г) размеры расчётные и конструктивно – технологические; д) описание сборки редуктора, системы смазки и эксплуатации.

Каждый студент получает и выполняет индивидуальное задание в соответствии со своим шифром. Задания приведены в настоящих методических указаниях и содержат: наименование проекта, кинематическую схему проектируемой машины, величины заданных параметров, указания к выполнению графической части.

В записке также приводится оглавление, содержащее перечень этапов расчета. Запись производится чернилами или машинописным текстом на одной стороне листа. С правой сто­роны каждого листа оставляют поле 30 мм, на которое выносят раз­меры и величины, принятые для конструирования и дальнейшего рас­чета, а также выписывают стандарт, нормаль, ссылку на литературный источник. С левой стороны оставляют поле 25 мм для брошюровки. Для каждого этапа расчета дают четко сформулированный заголовок с указанием, какую деталь рассчитывают и на какой вид работоспо­собности.

Расчеты деталей машин рекомендуется производить, за некоторым исключением, в единицах СИ — в м, мм,  Н, кН, МН, м, Па, МПа.

Достаточная точность машиностроительных расчетов для сил — в десятке чисел Н, для моментов — в десятых долях чисел Нм и для напряжений — в десятых долях чисел МПа; при этом 0,5 и больше считается за единицу, а меньшая дробь отбрасывается. Для линейных размеров в миллиметрах берут только целые числа, следовательно, при сантиметрах достаточно закончить первым десятичным знаком. Лишь в особых случаях нужна большая точность — до десятых и даже до сотых долей миллиметра, например, при конусах, винтовой нарезке и в профилировании зубьев.

Все сказанное относится только к расчету, а не к изготовлению и обработке, где требуемая точность выражается в десятых, сотых и в тысячных долях миллиметра.

При технических расчетах следует брать = 3,14;  = 10; g = 10 (если ускорение силы тяжести g в м/с²);  = 0,1; = 0,05; = 0,2 и т. д.

Расчет рекомендуется писать как в целях облегчения проверки его самим автором или другим лицом, так и во избежание ошибок в такой форме: сначала должна быть написана формула в буквах; затем ту же формулу без всяких алгебраических преобразований пишут в цифрах; после этого пишется результат вычисления. Например, при определении делительного диаметра зубчатого колеса  расчет следует писать так:  мм, где z — число зубьев колеса, a  m — модуль зацепления. Несоблюдение указанного правила затрудняет чтение и проверку расчета и, кроме того, может привести к ошибке.

Расчет следует оформить с достаточно ясными заголовками, в опреде­ленном порядке, с необходимым пояснительным текстом, сопровождать эскизами рассчитываемых деталей, а также схемами сил и эпюрами моментов, действующих на эти детали. При необходимости к эскизам деталей надо давать также расчетные сечения.

Эскизы рассчитываемых деталей и расчетные сечения выполняют с соблюдением условностей ГОСТов на чертежи. На эскизах и сечениях размеры должны быть поставлены в тех же буквах, какие имеются в расчетных формулах.

При расчете все время необходимо следить за однородностью фор­мул.

Наконец, необходимо отметить, что при проектировании машин и их деталей на первом месте всегда должен быть физический смысл рассматриваемого вопроса, а расчет является лишь вспомогательным средством. Увлечение абстрактным расчетом в ущерб конструктивной стороне проектирования, выявляемой лишь с помощью чертежа, часто ведет к полной неудаче «точно рассчитанной» конструкции и к излиш­ней трате труда, времени и средств при ее изготовлении и обработке.

 

5. Эскизный проект

Эскизный проект следует выполнить для всего привода, состоящего из асинхронного электродвигателя, муфты, одноступенчатого редуктора и открытой  передачи.

Должен быть выполнен общий вид привода на стадии «Эскизный проект» с максимальными упрощениями (по ГОСТ 2.119-73 и другим стандартам ЕСКД). На этой стадии проектирования разрабатывается схема деления изделия на составные части (по ГОСТ 2.711-82).

 Составные части изделия изображают упрощенно, если при этом понятны конструктивное устройство, взаимодействие составных  частей  и принцип работы изделия.

Эскизный проект привода должен быть выполнен карандашом на бумаге с миллиметровой сеткой или на чертежной бумаге. Возможно выполнение чертежей на персональном компьютере (при использовании программ AutoCAD версии 13 и выше) с распечаткой результатов на принтере или на плоттере.

При выполнении эскизного проекта привода студент должен решить ряд конструкторских задач:

- выбрать и разработать конструкции основных деталей с учетом максимального обеспечения их технологичности;

- выбрать типы соединений деталей, способы фиксации деталей на валах;

- выбрать способы фиксации валов в опорах;

- предусмотреть возможность сборки и разборки узлов, регулировки зазоров в зацеплениях зубчатых колес и в подшипниках;

- предусмотреть возможность натяжения ремня в ременной передаче  и цепи - в цепной;

- выбрать системы смазки зацепления и подшипников;

- выбрать виды уплотняющих устройств.

На эскизном чертеже общего вида привода должны быть приведены:

- габаритные, установочные и присоединительные размеры (причем установочные и присоединительные размеры должны быть с предельными отклонениями);

- номера позиций сборочных единиц, составляющих привод, и номера деталей не вошедших в сборочные единицы;

- техническая характеристика привода;

- технические требования.

Эскизная компоновка позволяет определить ориентировочное (значение следует округлить) расстояние между двумя подшипниками вала (между серединами подшипников) и тем самым подготовить расчетную схему вала. Эскизная компоновка позволит увидеть недостатки расчета и выбора геометрических параметров колес и найти пути их устранения. Изменяя материал зубчатых или червячных колес и технологию их изготовления, уточняя и изменяя значения расчетных коэффициентов и передаточных чисел соответствующих ступеней, путем повторных расчетов можно добиться лучшей конструкции рассчитываемых передач.

 

6. Технический проект

Приступать к вычерчиванию необходимо сейчас же, как только предварительный расчет даст достаточно данных для чертежа. Чертеж и расчет должны производиться параллельно, таким образом, чтобы расчет лишь немного опережал чертеж, иначе неизбежны ошибки, которые могут быть выявлены лишь впоследствии, что повлечет за со­бой большую потерю труда и времени. Поэтому следует придержи­ваться правила: все полученные расчетом размеры немедленно прове­рять путем нанесения их на чертеж.

При проектировании машин и их деталей и при выполнении чер­тежей необходимо руководствоваться ГОСТами на чертежи в машино­строении. Однако рекомендованные ЕСКД упрощенные и условные изображения, как, например, для резьбовых деталей и подшипников качения, при учебном проектировании с учебно-методической точки зре­ния недопустимы, так как студенты должны изучить не только конструк­цию и назначение деталей и узлов, но и взаимодействие их в машине.

Чертить необходимо сразу во всех проекциях, в противном случае могут быть задержки и ошибки при вычерчивании. Число проекций должно быть минимальным, но с тем условием, чтобы ясность в чертежах устройства машины, а также ее узлов и деталей была полная. В простейших случаях, например для тел вращения, достаточно двух проекций, а иногда даже одной. На машиностроительных чертежах особенно важны разрезы, выяс­няющие внутреннее устройство машины, ее узлов и деталей.

Выбирать проекции и разрезы следует так, чтобы при наименьшем их числе не только форма, но и все размеры каждой детали выяснились полностью. Пустотелые части рекомендуется показывать в разрезах, а ребристые и плоские — в наружном виде. Масштаб чертежей по возможности должен быть выбран 1:1, при невозможности использования этого масштаба допускается меньший масштаб, выбираемый по ГОСТу.

Так как при выполнении курсового проекта не прорабатывается полный пакет конструкторской документации по редуктору, то в учебном проектировании при разработке технического проекта редуктора упрощения не допускаются, за исключением того, что можно не указывать на чертеже мелкие элементы: фаски, скругления, углубления, выступы, насечки, рифление, надписи на табличках и т.п.

На чертеже общего вида редуктора должны быть:

- изображены виды, разрезы и сечения редуктора, нанесены надписи и текстовая часть, необходимые для понимания конструктивного  устройства редуктора, взаимодействия его составных частей и принципа работы редуктора;

- указаны все посадочные размеры с обозначением посадок по ГОСТ 25346-82 и ГОСТ 25347-82;

- указаны габаритные, межосевые, установочные и присоединительные размеры, (причем межосевые, установочные и присоединительные размеры должны  быть  с  предельными отклонениями);

- указаны номера позиций деталей;

- приведена техническая характеристика редуктора;

- приведены технические требования.

Технический проект редуктора должен быть выполнен карандашом только на чертежной бумаге. Возможно выполнение чертежей на персональном компьютере (при использовании программ AutoCAD версии 13 и выше) с распечаткой результатов на принтере или на плоттере.

На рис.1 приведен пример оформления чертежа привода конвейера. Характеристика привода приведена ниже. Характеристика дана как рекомендуемая и корректируется в каждом конкретном случае в зависимости от варианта задания.

Характеристика привода выполняется на чертеже общего вида. Под ней или в другом свободном поле чертежа записываются технические требования по сборке привода (или машины), покраске, испытаниям, транспортировке и т. д.

На чертеже редуктора также  должна быть приведена его техническая характеристика и технические требования по сборке, регулировке, испытаниям, консервации и т. д.

На детальных чертежах должны быть указаны все размеры для их изготовления, а также технические требования по взаимному отклонению обрабатываемых поверхностей, термической или другой обработке, требования к виду и качеству заготовки.

 

Рис.1. Чертеж привода редуктора

 

Чертеж общего вида сборочной единицы должен иметь специфика­цию всех деталей. В спецификации указывается позиция, наименование и количество деталей. Для стандартных деталей наименование их надо давать в соответствии с требованиями ГОСТов на эти детали и с указанием номеров ГОСТов.

На рис.2  приведен чертёж общего вида двухступенчатого цилиндрического редуктора.

                                                          1255                                                                                                          

Рис.2.

 

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИВОДА (рекомендуемая)

                                                                                                                                                                                         Таблица 1

   Конкретные величины параметров будут различны в каждом варианте.

 

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕДУКТОРА (рекомендуемая)

                                                                                                                                                                                           Таблица 2

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ  ТРЕБОВАНИЯ НА ЧЕРТЕЖЕ РЕДУКТОРА  (рекомендуемые)

1. Специальные условия сборки редуктора  (если требуется). Например:  обеспечить соосность шага первой пары затяжкой гайки на  втулке под шестерней поз….

2. Осевая игра подшипников :

                      поз. ….                            0,1  - 0,15мм.

                      поз. …                             0,15 - 0,2 мм.

                      поз. …                             0,2  -  0,25мм.

    (осевую игру подшипников регулировать установкой прокладок под крышки поз….,

   установкой дистанционных шайб поз. …, вращением и фиксацией винтов поз.…)

3. При сборке обеспечить пятно контакта в зацеплении:

 

На нерабочей стороне зубьев обеих ступеней суммарная длина пятна контакта  

не  менее  60% длины зуба.

Для приработки под нагрузкой:

              момент нагружения на тихоходном валу не более …. Нм. при частоте      

              вращения быстроходного вала   …..мин ^-1 .

              рабочее направление вращения см. вид ….

4. Разъём между корпусом и крышкой покрыть пастой ( "Герметик"или др).

5. Перед обкаткой и эксплуатацией в редуктор залить жидкую смазку до уровня по маслоуказателю. Полости опор промыть керосином и заполнить смазкой "Литол 24" на 2/3 объёма.

6. Окончательно собранный редуктор испытать:

      -без нагрузки в течение часа при частоте вращения быстроходного вала

        ....  мин ^–1, 

      -под нагрузкой в течение двух часов при частоте вращения быстроходного  вала ... мин ^-1 и полной нагрузкой (нагрузкой …%) крутящим моментом тихоходного вала.

В процессе испытаний течи масла по корпусу, нагрев подшипников более 60⁰ и посторонние  неравномерные шумы не допускаются.

7. После испытаний редуктора жидкую смазку слить, сдать на склад,  залить

консервирующую смазку "КС- 8" объёмом ….л  и прокрутить редуктор без нагрузки в течение пяти минут.

8. Требования по окраске редуктора см. в инструкции ……( в пояснительной записке)(или записать на данном чертеже)

В каждом конкретном варианте приведенные выше требования могут быть изменены.

Для подсчёта приблизительной массы редуктора рекомендуется вычислить массу его по габаритным размерам, принимая как сплошной металл плотностью 7,85г/см³, и затем умножить полученную величину на 0,2-0,3. Например, масса редуктора по рис.2 составит: .

Масса изделия является одним из основных его параметров и должна быть указана как на сборочных, так и на детальных чертежах.

 

7. Рабочая документация

На стадии проектирования «Рабочая документация» на основании чертежа общего вида разрабатываются, в соответствии с ГОСТ 2.109-73, чертежи деталей, сборочный чертеж со спецификацией, монтажный (или электромонтажный) чертеж, габаритный и упаковочный чертежи.

При  учебном проектировании монтажный (электромонтажный), габаритный и упаковочный чертежи не разрабатываются.

При выполнении курсового проекта из рабочей документации выполнению подлежат только:

- спецификация на привод;

- спецификация на редуктор. Чертеж общего вида сборочной единицы должен иметь спецификацию всех деталей. В спецификации указывается позиция, наименование и количество деталей. Для стандартных деталей наименование их надо давать в соответствии с требованиями ГОСТов на эти детали и с указанием номеров ГОСТов. В учебном курсовом проекте желательно также добавить графу «Материалы» с указанием стандартного наименования и обозначения материалов деталей. Спецификацию сборочной единицы, выполненную на листе формата А4 (ГОСТ 3201-68), допускается совмещать с чертежом общего вида сборочной единицы. На рис. рис.3 и рис.4 – представлена спецификация чертежа общего вида редуктора.

- рабочий чертеж на выходной вал редуктора;

- рабочий чертеж на выходное колесо редуктора (для редукторов с цилиндрическими и коническими зубчатыми колесами);

- сборочный чертеж червячного колеса (для червячных редукторов);

- спецификация на червячное колесо (для червячных редукторов).

Сборочный чертеж червячного колеса и рабочие чертежи деталей должны быть выполнены карандашом только на чертежной бумаге. Возможно выполнение чертежей на персональном компьютере (при использовании программ AutoCAD версии 13 и выше) с распечаткой результатов на принтере или на плоттере.

Рис.3. Пример составления спецификации (первый лист)

 

Рис.4. Пример составления спецификации (второй лист)

 

7.1. Червячное колесо

Правила выполнения чертежей червячных колес установлены ГОСТ 2.406-76.

На сборочном чертеже червячного колеса должно быть:

- изображены виды и разрезы червячного колеса, нанесена необходимая текстовая часть;

-  указаны номера позиций деталей;

- указан посадочный размер в соединении зубчатого венца и ступицы (если колесо сборное) с обозначением посадки по ГОСТ 25346-82 и ГОСТ 25347-82;

- указаны габаритные и другие размеры, необходимые для изготовления и контроля параметров червячного колеса;

- приведены необходимые технические требования;

- параметры, характеризующие зубчатый венец:

1)  диаметр вершин зубьев;

2)  ширину венца;

3)  расстояние базового торца до средней торцевой плоскости колеса;

4)  наибольший диаметр;

5)  радиус выемки поверхности вершин зубьев;

6)  размер фасок или радиусы кривизны линий притупления на  кромках зубьев (допускается помещать эти размеры в технических требованиях);

7)  шероховатость боковых поверхностей зубьев.

Таблица параметров должна состоять из трех частей.

Часть 1 содержит основные параметры для нарезания зубьев.

В части 1 таблицы параметров должны быть указаны:

- модуль;

- число зубьев колеса;

- вид сопряженного  червяка; 

- направление линии зуба;

- исходный производящий червяк;

- коэффициент  смещения червяка;

- степень точности и вид сопряжения по нормам бокового зазора.

Часть 2 содержит данные для контроля зубчатого венца (при учебном проектировании не разрабатывается).

Часть 3 содержит справочные данные.

В части 3 таблицы параметров должны быть приведены:

- делительный диаметр;

- межосевой угол  передачи; 

- межосевое  расстояние;

- число витков сопряженного червяка;

- обозначение чертежа червяка.

Обозначения данных в таблице - по ГОСТ 2.406-76.

Неиспользованные строки в таблице допускается исключать или прочеркивать.

На рис.5 и рис.6 представлены пример оформления чертежей червяка червячного редуктора и червячного колеса редуктора.

Рис.5.  Чертёж червяка червячного редуктора

Рис.6.  Чертёж червячного колеса редуктора

              

7.2. Цилиндрическое колесо

Правила выполнения чертежей зубчатых цилиндрических колес  установлены ГОСТ 2.403-75.

На чертеже цилиндрического зубчатого колеса должны быть:

- изображены виды и разрезы цилиндрического колеса;

- нанесена  необходимая текстовая часть;

- указаны габаритные и другие размеры, необходимые  для  изготовления колеса;

- условные обозначения баз;

- допуски формы и расположения поверхностей;

- параметры шероховатости;

- технические требования:

- требования к материалу, заготовке, термической обработке;

- указания о размерах - размеры для справок, радиусы закруглений и т.п.;

- неуказанные предельные отклонения размеров;

- параметры, характеризующие зубчатый венец:

1) диаметр вершин зубьев;

2) ширина зубчатого венца;

3) размер фасок или радиусы кривизны линий притупления на  кромках зубьев (допускается помещать эти  размеры в технических требованиях);

4) шероховатость боковых поверхностей зубьев.

Таблица параметров должна состоять из трех частей:

Часть 1 содержит основные параметры для нарезания зубьев.

В части 1 таблицы параметров должны быть указаны:

- модуль;

- число зубьев колеса;

- угол наклона зуба; 

- направление линии зуба с надписью «Левое», «Правое» или «Шевронное»;

- исходный контур (стандартный - со ссылкой на соответствующий стандарт,  нестандартный - угол  профиля), 

-  коэффициент высоты головки, 

- коэффициент радиального зазора и коэффициент радиуса кривизны переходной кривой);

- коэффициент смещения;

- степень точности и вид  сопряжения  по  нормам бокового зазора.

Часть 2 содержит данные для контроля зубчатого венца (при учебном проектировании не разрабатывается).

Часть 3 содержит справочные данные.

В части 3 таблицы должны быть приведены:

- делительный  диаметр;

- обозначение чертежа сопряженной шестерни.

Обозначения данных в таблице - по ГОСТ 2.403-75.

Неиспользованные строки в таблице допускается исключать или прочеркивать.

На рис.7 представлен пример оформления чертежа зубчатого колеса.

      

 Рис.7. Чертёж цилиндрического зубчатого колеса редуктора

 

7.3. Коническое колесо

Правила выполнения чертежей зубчатых конических колес установлены ГОСТ 2.405-75.

На чертеже конического зубчатого колеса должны  быть:

- изображены виды и разрезы конического колеса,

- нанесена необходимая текстовая часть;

- указаны габаритные и другие размеры, необходимые для изготовления и контроля параметров колеса;

- условные обозначения баз;

- допуски формы и расположения поверхностей;

- параметры шероховатости;

- технические требования:

- требования к материалу, заготовке, термической обработке;

- указания о размерах -  размеры для справок,  радиусы закруглений и т.п.;

- неуказанные предельные отклонения размеров;

- параметры, характеризующие зубчатый венец:

1) внешний диаметр вершин зубьев;

2) расстояние от базовой плоскости до плоскости внешней окружности вершин зубьев;

3) угол конуса вершин зубьев;

4) угол дополнительного конуса или его дополнительный угол;

5) ширина зубчатого венца по образующей делительного конуса:

6) размер фасок или радиусы кривизны линий притупления на кромках зубьев (допускается помещать эти размеры в технических  требованиях);

7) расстояние от базовой плоскости до вершины делительного конуса (базовое расстояние);

8) шероховатость боковых поверхностей зубьев.

Таблица параметров должна состоять из трех частей.

Часть 1 содержит основные параметры для нарезания зубьев.

В части 1 таблицы параметров должны быть указаны:

-  внешний  окружной модуль;

-  число зубьев колеса;

-  тип зуба с надписью «Прямой», «Тангенциальный» или «Круговой»;

- исходный контур (стандартный - со ссылкой на соответствующий стандарт, нестандартный - угол профиля, коэффициент высоты головки, коэффициент радиального зазора и коэффициент радиуса кривизны переходной  кривой); 

- коэффициент смещения;

- коэффициент изменения толщины зуба:

- угол  делительного  конуса; 

- степень точности и вид сопряжения по нормам бокового зазора.

Часть 2 содержит данные для контроля зубчатого венца (при учебном проектировании не разрабатывается).

Часть 3 содержит справочные данные.

В части 3 таблицы должны быть приведены:

- средний делительный диаметр;

- межосевой угол передачи;

- среднее конусное расстояние; 

- внешнее конусное расстояние;

- угол конуса впадин;

- внешняя высота зуба; 

- обозначение чертежа сопряженной шестерни.

Обозначения данных в таблице - по ГОСТ 2.405-75.

Неиспользованные строки в таблице допускается исключать или прочеркивать.

На рис.8 представлен пример оформления чертежа конического колеса.

Рис.8. Чертёж конического зубчатого колеса редуктора

 

7.4. Выходной вал редуктора

На чертеже должен быть изображен вал с указанием основных конструктивных элементов, форма и размеры которых регламентирована соответствующими стандартами (ГОСТ 12080-66 - концы валов цилиндрические, ГОСТ 12081-72 - концы валов конические, ГОСТ 10549-80 - канавки для выхода резьбонарезного инструмента, ГОСТ 8820-69 - технологические канавки для выхода шлифовального круга, ГОСТ 10948-64 - фаски и скругления, ГОСТ 14034-74 - центровые отверстия, ГОСТ 24266-80 - параметры концов валов редукторов, ГОСТ 23360-78 - шпонки призматические, ГОСТ 24071-80 – шпонки сегментные, ГОСТ 2.309-73 - шероховатость поверхности, ГОСТ 2.308-79, ГОСТ  24642-81- допуски формы  и  расположения поверхностей, ГОСТ 25346-82, ГОСТ 25347-82 - допуски и посадки).

На чертеже вала должны быть приведены:

- все необходимые виды и сечения;

- все необходимые размеры;

- условные обозначения баз;

- допуски формы и расположения;

- параметры шероховатости;

- технические требования:

- требования к материалу, заготовке, термической обработке;

- указания о размерах -  размеры для справок, радиусы закруглений и т.п.;

- неуказанные предельные отклонения размеров.

На рис.8 представлен пример оформления чертежа вала.

Рис.9. Пример оформления чертежа вала

 

При выполнении чертежей  общего вида  (эскизного – привода и технического - редуктора) обратить внимание на специфику выполнения чертежей в учебном проектировании (см. Основные правила выполнения конструкторской документации).

Техническое задание на проектирование, все расчеты и обоснования технических решений при проектировании привода и редуктора, список использованной технической литературы приводятся в пояснительной записке.

                                    

8. Защита курсового проекта

Самостоятельная работа студента заключается в качественном и своевременном выполнении отдельных задач и проекта в целом. Самостоятельная работа студента систематически контролируется преподавателем. Студенту рекомендуется приходить на консультации, имея при себе расчетный и графический материалы. При этом полезно слушать консультации не только по своему проекту, но и по проектам других студентов.

Студент допускается к защите курсового проекта, если преподавателем предварительно просмотрены все чертежи, расчетно-пояснительная записка и нет принципиальных замечаний по существу преложенной студентом конструкции машины (выбор основных элементов конструкции машины студент определяет и защищает самостоятельно). Если в результате защиты выяснилось, что проект выполнен не самостоятельно, то он снимается с защиты и студенту выдается новое задание. Студент, получивший за курсовой проект неудовлетворительную оценку, продолжает дополнительно работать над проектом или же выполняет новое задание по решению преподавателя. Курсовой проект оценивается дифференцированной оценкой. При защите курсового проекта студент развешивает чертежи и в течении 5...8 минут делает заранее подготовленный доклад о результатах разработки конструкторской документации на всех стадиях проектирования в соответствии с техническим заданием, делает анализ проделанной работы, а затем отвечает на вопросы.

В процессе защиты проекта студент должен уметь объяснить методику расчетов, выполненных в процессе проектирования, знать назначение и работу всех деталей и узлов, определение действующих сил,  напряжений в деталях, а также объяснить конструкцию разработанных им механизмов и узлов. Кроме того, необходимо сделать критический анализ разработанных конструкций, указать их достоинства и недостатки, сравнить с другими аналогичными устройствами и возможными решениями, рассмотреть сборку и регулировку узлов, обеспечение смазки трущихся деталей. При защите курсового проекта по деталям машин нужно давать четкие ответы на такие вопросы, как определение действительных напряжений в различных сечениях вала, характер износа зубьев зубчатых и червячных колес, распределение напряжений в шпоночных и шлицевых, зубчатых соединениях, особенности расчета подшипников качения на динамическую грузоподъемность, обоснование выбора материала деталей, допусков и посадок, знаков шероховатости поверхности, обоснование выбора принятых коэффициентов запаса прочности и многие другие вопросы.

 

Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 1. - М.: Машиностроение, 1992. - 816 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 2. - М.: Машиностроение, 1992. - 783 с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 3. - М.: Машиностроение, 1992. - 720 с.

4. Боков В.И. и др. Детали машин: Атлас. - М.: Машиностроение, 1983. -164 с.

5. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высш. шк., 1985. - 416 с.

6. Чернавский С.А. и др. Проектирование механических передач. - М.: Машиностроение, 1984. - 558 с.

7. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. - М.: Высш. шк., 1991. - 432 с.

8. Гурин В.В., Морозов Г.М. Прикладная механика: Учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 1999. - 179 с.

9. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высш. шк., 1978. - 352 с.

10. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. - М.: Высш. шк., 1984. - 336 с.

11. Кузьмин А.В. и др. Курсовое проектирование деталей машин. Часть 1. - Минск:  Вышэйш. шк., 1982. - 208 с.

12. Кузьмин А.В. и др. Курсовое проектирование деталей машин. Часть 2. - Минск:  Вышэйш. шк., 1982. - 334 с.

13. Орлов П.И. Основы конструирования. Т. 1. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с.

14. Орлов П.И. Основы конструирования. Т. 2. - М.: Машиностроение, 1988. - 543 с.

15. Тарабасов Н.Д., Учаев П.Н. Проектирование деталей и узлов машиностроительных конструкций.  - Л.:  Машиностроение,  1983. - 240 с.

16. Цехнович Л.И., Петриченко И.П. Атлас конструкций редукторов. - Киев, Вища шк., 1990. - 151 с.

17. Чернилевский Д.В.  Курсовое проектирование деталей машин и механизмов. - М.: Высш. шк., 1980. - 239 с.

e-mail: KarimovI@rambler.ru

Башкирский государственный аграрный университет

Кафедра теоретической и прикладной механики
450001, г.Уфа, ул.50 лет Октября, д.34, корпус №3, ком.279/3