close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2045.Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине Детали машин и основы конструирования.

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Кумертауский филиал
федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
(Кумертауский филиал ОГУ)
Кафедра автомобилей и автомобильного хозяйства
С.В.Зверев
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовому проектированию
по дисциплине
«Детали машин и основы конструирования»
для студентов направления подготовки 190600 Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов всех форм обучения.
Рекомендовано к изданию научно-методическим
советом Кумертауского филиала ОГУ
Кумертау
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 621.433(07)
ББК 39.35я7
З17
Рецензент – доцент, кандидат технических наук Ю.Л. Власов
З17
Зверев С.В.
Методические указания к курсовому проектированию по
дисциплине:
«Детали машин и основы конструирования» / С.В.Зверев;
Кумертауский филиал ОГУ– Кумертау : Кумертауский филиал
ОГУ, 2013. – 46 с.
Методические указания содержат алгоритм и методы расчетов
цепной, ременной и зубчатых передач привода рабочего механизма.
Методические указания предназначены для выполнения
курсового проекта по дисциплине «Детали машн и основы
конструирования» для студентов направления подготовки 190600
Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов всех
форм обучения.
Методические указания рассмотрены на заседании
автомобилей и автомобильного хозяйства
10
2013г.
№ протокола 3 « 2 »
кафедры
Методические указания рекомендованы к изданию решением
научно-методического совета Кумертауского филиала ОГУ, протокол
№ 2 от «04» февраля 2013г.
© Зверев С.В.,2013
© Кумертауский филиал ОГУ, 2013
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Введение……………………………………………………………………….3
1. Общие положения……………………………………………………...…..5
2. Методические основы организации курсового проекта…………..........6
2.1 цели и задачи курсового проекта……………………………………..6
2.2 тематика, состав и объем курсового проекта………………………...7
2.3 требование к оформлению курсового проекта……………………….8
2.4 порядок защиты курсового проекта…………………………………..9
3. Разработка кинематической схемы машинного агрегата………………11
3.1 Чертеж кинематической схемы……………………………………....11
3.2 Условия эксплуатации машинного агрегата………………………...12
4. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода……………………13
4.1 общие положения……………………………………………………………13
5. Выбор материала зубчатых (червячных) передач. Определение допускаемых напряжений………………………………………………………14
5.1 Общие положения………………………………………………...…..14
6. Расчет зубчатых (червячных передач) редукторов …………………….15
6.1 общие положения …………………………………………………….15
7. Расчет открытых передач……………………………………………….....16
7.1 Расчет передач зацепления………………………………………………….16
7.2 Расчет открытых (цилиндрических и конических) зубчатых передач…...16
8 Нагрузка валов редуктора…………………………………………………...17
8.1 Общие положения……………………………………………………………17
8.2 Определение сил в зацеплении закрытых передач………………………...17
9 Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора………………18
9.1 Общие положения…………………………………………………………....18
9.2 Выбор материала валов……………………………………………………...18
9.3 Выбор допускаемых напряжений на кручение………………………….…18
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9.4 Определение геометрических параметров ступеней валов……………….19
9.5 Предварительный выбор подшипников качения……………………….….19
10 Расчетная схема валов редуктора…………………………………………...20
10.1 Общие положения……………………………………………………...…20
11 Проверочные расчеты……………………………………………………….21
11.1 Общие положения…………………………………………………...……21
12 Конструктивная компоновка привода…………………………..…………22
12.1 Общие положения………………………………………………………..22
13 Выбор муфты………………………………………………………………...24
13.1 Конструирование зубчатых, червячных колес и червяков………….…24
13.2 Выбор муфт…………………………………………………………….…24
13.3 Конструирование валов………………………………………………..…25
13.4 Выбор соединений………………………………………………………..26
13.5 Конструирование подшипников узлов…………………………….……26
14 Проверочные расчеты…………………………………………………….…27
14.1 Общие положения……………………………………………………..…27
15 Посадка и предельные отклонения размеров. Шероховатость……….….27
15.1 Разработка рабочих чертежей деталей редуктора……………………..27
15.2 Предельные отклонения размеров………………………………………33
15.3 Отклонение и допуски формы и расположения поверхностей………..33
15.4 Шероховатость поверхности……………………………………………35
15.5 Выбор и указание на чертеже шероховатости поверхности……….…36
16 Смазка зацепления и подшипников редуктора…………………………...41
16.1 смазывание. Смазочные устройства……………………………………41
16.2 смазывание зубчатого (червячного) зацепления………………………41
16.3 Смазывание подшипников………………………………………………42
17 Сборка редуктора…………………………………………………………...43
17.1 Общие положения…………………………………………………….…43
Заключение…………………………………………………………………..…43
Список использованных источников…………………………………………46
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Общие положения
Курсовое проектирование узлов и деталей машин - сложная и трудоёмкая работа, требующая знаний дисциплин механического цикла, знаний инженерной графики и аккуратности при выполнении графической части проекта, умения пользоваться справочной литературой, государственными и отраслевыми стандартами. В имеющихся учебниках по дисциплине «Детали
машин и основы конструирования» достаточно полно освещены вопросы
расчёта на прочность, жёсткость и другие виды работоспособности деталей.
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.
Знания и опыт, полученные студентом при выполнении данного курсового проекта, являются базой для выполнения курсовых работ по профессиональным дисциплинам и ВКР.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2 Методические основы организации курсового проекта
2.1 Цели и задачи курсового проекта
Цель курсового проектирования:
- систематизировать и закрепить теоретические знания по применению методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
- познакомить с конструкциями типовых деталей и узлов;
- овладеть методами выполнения элементов расчетно-проектировочной работы по созданию и модернизации систем и средств эксплуатации транспортнотехнологических машин и комплексов;
- привить навыки самостоятельного решения инженерно-технических задач и
умения рассчитать и сконструировать механизмы и детали общего назначения на основе полученных знаний;
- овладеть техникой разработки конструкторской документации по осуществлению технологических процессов эксплуатации, ремонта агрегатов, систем
и элементов транспортных и транспортно-технологических машин различного назначения на различных стадиях проектирования и конструирования;
- научить проектантов защищать принятое техническое решение.
Задачи курсового проектирования:
- научить анализу условий работы и назначения проектируемого изделия,
подбирать наиболее рациональное конструктивное решение с учётом технологических, монтажных, эксплуатационных и экономических требований;
- закрепить навыки кинематических расчётов механических передач и определения нагрузок, действующих на звенья механизма;
- научить производить расчёты конструкции по критериям работоспособности;
- научить выбору материала для проектируемых деталей с учетом условий
эксплуатации и особенностей конструкции;
При этом студенты 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 последова6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тельности 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.
2.2 Тематика, состав и объем курсового проекта
Объектом курсового проектирования являются приводы ленточных и
скребковых конвейеров, шнекового питателя, элеватора, лебёдки и т.д. Проект выполняется с целью закрепления знаний и навыков инженерного проектирования по основным разделам: расчёт зубчатых, червячных, ремённых
передач, проектный и проверочный расчёт валов, подбор подшипников качения и проверка их по динамической грузоподъёмности, подбор и проверка
шпонок на смятие, конструирование редуктора.
Курсовой проект выполняют по индивидуальным заданиям, в которых
даются тема проекта, исходные данные, минимально необходимая литература. В качестве объектов проектирования для студентов механических и машиностроительных специальностей приняты приводы общемашиностроительного применения, в частности, приводы транспортеров, конвейеров, испытательных машин, устройств для механизации технологических процессов, технологического оборудования для обработки материалов, которые содержат такие наиболее часто встречающиеся в машинах элементы, как зубчатые, червячные, фрикционные, ременные, цепные и другие передачи, муфты,
подшипниковые узлы, сварные конструкции, приводные электродвигатели и
т.д.
Курсовой проект должен содержать пояснительную записку 50 – 60
листов, 2 листа чертежей на формате А1 (594х841мм) в соответствии с ГОСТ
2.301-68: 1-й лист - сборочный чертёж редуктора; 2-й лист - рабочие чертежи
деталей редуктора (шестерни, колёса зубчатые, валы либо червяки, колёса
червячные, валы);
В случае отсутствия какой-либо из указанных деталей или наличия на
чертеже свободного места студенту предоставляется право вычертить деталь
по своему усмотрению; каждая деталь вычерчивается на отдельном листе
формата А3 (297х420 мм). Чертежи выполняются со строгим соблюдением
требований стандартов Единой системы конструкторской документации. Каждый чертёж, на котором изображена отдельная деталь, должен быть снабжён основной надписью по форме 1 ГОСТ 2.104-68. Спецификация сбороч7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ного чертежа выполняется на отдельных листах в соответствии с ГОСТ
2.108-68.
При выполнении курсового проекта студент должен пользоваться основным пособием: А.Е. Шейнблит «Курсовое проектирование деталей машин» и другой дополнительной литературой.
2.3 Требования к оформлению курсового проекта
Каждый студент получает и выполняет индивидуальное задание в соответствии со своим шифром. Задания приведены в методическом пособии
А. Е. Шейнблита «Курсовое проектирование деталей машин» и содержат:
наименование проекта, кинематическую схему проектируемой машины, величины заданных параметров, указание к выполнению графической части.
Студент устанавливает номер технического задания (ТЗ) выполняемого проекта по предпоследней цифре номера его зачетной книжки, а вариант задания
по последней цифре номера зачетной книжки. Если номер зачётной книжки
оканчивается на 0, то выполняют десятое задание.
При выполнении курсового проекта необходимо произвести выбор
электродвигателя, полный расчёт редуктора, расчёт открытой или ремённой
передачи, если они имеются. Расчёт передачи выполнять по заданному моменту сопротивления или тяговому усилию на рабочей машине. При определении передаточного числа брать действительную частоту вращения электродвигателя при номинальной нагрузке.
Все расчёты и выкладки приводятся в расчётно-пояснительной записке,
в конце которой даётся список использованных источниках. Ссылки в тексте
на использованную литературу, указываются в квадратных скобках, например, [1].
Курсовой проект должен содержать:
1 Титульный лист.
2 Задание на курсовой проект.
3 Аннотация.
4 Содержание.
5 Введение.
6 Основной расчет.
7 Список использованных источников.
8 Заключение.
Приложение А–Спецификация
Приложение Б – Чертежи
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пояснительная записка к курсовому проекту должна состоять из тематических связанных разделов, которые в свою очередь могут быть разделены
на подразделы. Рекомендуемые разделы записки: введение; область применения и техническая характеристика привода; описание и обоснование выбранной конструкции; кинематический расчет привода, выбор электродвигателя; расчет передач, входящих в привод (ременных, зубчатых, цепных, червячных, фрикционных и т.д.); расчет и конструирование валов; расчет и конструирование подшипниковых узлов; выбор посадок; выбор и проверочный
расчет шпонок; конструирование корпусных деталей; выбор и проверочный
расчет муфт; смазывание зубчатых колес и подшипниковых узлов; заключение; литература; приложения.
Все разделы пояснительной записки, кроме введения, заключения и
списка литературы, должны быть пронумерованы. Приложения имеют отдельную нумерацию, например, Приложение А, Приложение Б и т.д. В приложениях приводятся спецификации, техническое задание на проект, распечатки программ расчетов на ЭВМ.
Текст пояснительной записки должен содержать необходимые схемы и
иллюстрации, к минимальному числу которых относятся: кинематическая
схема привода; схема к определению сил в элементах передачи; схема нагружения валов с эпюрами моментов; схема сил, действующих на подшипники; компоновочная схема редуктора (на миллиметровой бумаге). Пояснительная записка оформляется на белых листах бумаги А4 стандартным
шрифтом рукописным, машинописным или при помощи принтера (предпочтительный вариант) способом и подшивается в папку. Материал записки следует излагать во множественном числе, например, «определяем», «выбираем». Формулы необходимо вписывать сначала в буквенных выражениях, а
затем в той же последовательности в числовых значениях входящих величин.
Обязательны ссылки на источники, из которых заимствованы формулы или
цифровые данные. Документация проекта должна иметь сквозную нумерацию страниц, рисунков, таблиц. В качестве первой страницы записки принимается титульный лист, который не нумеруется.
Курсовой проект должен содержать следующие виды конструкторских
документов: чертежи деталей, чертежи сборочных единиц, спецификации изделия и сборочных единиц. Чертежи выполняются на листах формата А1.
Каждый чертеж должен иметь такое количество видов и разрезов, которое
необходимо и достаточно для уяснения конструкции изображенной на нём
детали, узла, сборочной единицы и взаимосвязи ее элементов.
На сборочном чертеже должно быть проставлены номера позиций составных частей изделия. На чертежах сборочных единиц должны быть приведены следующие размеры: габаритные, присоединительные (диаметры и
длины выступающих концов валов и т.д.), характеризующие сборочную единицу ) межосевые расстояния, передаточное число редуктора, момент на выходе валу); технические требования по сборке, маркировке, эксплуатации и
т.д. На чертежах деталей должны быть даны: необходимые и достаточные
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для ее изготовления размеры, предельные отклонения размеров, формы и
расположения, шероховатость поверхности, предельные значения твёрдости,
марка материала. Конструкторская документация разрабатывается в соответствии с требованиями ЕСКД.
2.4 Порядок защиты курсового проекта
Защита проекта осуществляется, как правило, перед комиссией, состоящей из двух преподавателей и более, один из которых является руководителем проекта. К защите допускается полностью оформленные в соответствии с требованиями ЕСКД, подписанные разработчиком и руководителем
проекта. Критериями оценки являются:
•
•
•
•
•
Качество конструкторской документации;
Качество оформления пояснительной записки;
Знание теоретических вопросов, методов расчета и конструирования;
Умение обосновать принятые конструкторские решения;
Своевременность выполнения проекта и его этапов.
Если в процессе защиты выяснится, что проект снимается с защиты, то
студенту по решению кафедры выдается новое задание.
Технические решения, как правило, многовариантны. Поэтому прежде
чем приступить к выполнению расчетно-конструкторской части проекта, необходимо внимательно ознакомиться с заданием на проектирование, подобрать необходимую литературу, изучить по учебным пособиям, атласам и т.д,
аналогичные конструкции, сделать анализ их достоинств и недостатков.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3 Разработка кинематической схемы машинного агрегата
Цель:
1. Изучить и вычертить схему машинного агрегата.
2. Проанализировать назначение и конструкцию элементов
приводного устройства; выбрать место установки машинного
агрегата.
3. Определить ресурс приводного устройства.
3.1 Чертеж кинематической схемы
Графическую часть задачи выполнить на чертежной бумаге форматаА4 карандашом. Работа должна содержать: кинематическую схему машинного агрегата в соответствии с техническим заданием; основную надпись; перечень
элементов схемы; исходные данные для проектирования Кинематическую
схему вычертить также на внутренней стороне обложки черновика с указанием исходных данных.
Таблица 1
Вид нагружения
Область применения
Маломощные кинематические редукторы
и приводы. Механизмы ручных кранов,
Спокойная нагрузка без! толчков блоков. Тали, кошки, ручные лебёдки.
Приводы управления
Точные зубчатые передачи. Металлорежущие станки с главным вращательным
Лёгкие толчки; кратковременные движением. Электродвигатели малой и
перегрузки до 125 % номинальной средней мощности. Механизмы подъёма
нагрузки
кранов. Лебёдки с механическим приводом
Зубчатые передачи. Редукторы всех типов. Коробки передач автомобилей и
Умеренные
толчки; вибраци- тракторов. Буксы рельсового подвижного
онная нагрузка; кратковременные состава. Механизмы передвижения краноперегрузки до 150 % номинальной вых тележек
нагрузки
Центрифуги и сепараторы. Механизмы
изменения вылета стрелы кранов. Буксы и
То же, в условиях повышенной тяговые двигатели электровозов. Стро11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
надёжности
гальные и долбёжные станки. Мощные
электрические машины
и
копры.
КривошипноНагрузки со значительными толч- Дробилки
ками и вибрациями;
кратко- шатунные механизмы. Валки прокатных
временные перегрузки до 200 % станов. Мощные вентиляторы
номинальной нагрузки
Нагрузка с сильными удара- Тяжёлые ковочные машины. Лесопильные
ми;
кратковременные пере- рамы. Рабочие роликовые конвейеры
грузки до 300 % номинальной на- крупносортных станов.
грузки
3.2 Условия эксплуатации машинного агрегата
Проанализировать элементы кинематической схемы машинного агрегата и изучить конструкцию механического привода. Выбрать место установки
машинного агрегата на одном из местных предприятий и тем самым определить условия эксплуатации машинного агрегата — количество рабочих смен,
продолжительность смены, периодичность включения, характер рабочей нагрузки, (постоянная, с малыми калениями), реверсивность и т. п.
4 Выбор двигателя. Кинематический расчет привода
Цель:
1. Определить номинальную мощность и номинальную частоту
вращения двигателя.
2. Определить передаточное число привода и его ступеней.
3. Рассчитать силовые и кинематические параметры привода.
4.1Общие положения
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата.От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочего
зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики
рабочей машины и ее привода.
Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трехфазные
асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели
наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение
позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях,
в открытых помещениях и т. п.
Двигатели серии 4А применяют для приводов механизмов, имеющих
постоянную или мало меняющуюся нагрузку при длительном
режиме работы и большую пусковую нагрузку, вследствие
повышенной силы трения и больших инерционных масс, например
конвейеров, шнеков, смесителей, грузоподъемников и т.п. Эти двигатели работают при любом направлении вращения,обеспечивая при необходимости
реверсивность машинного агрегата.
Исходными данными технических заданий на курсовое проектирование
предусмотрено применение двигателей серии 4А с диапазоном
мощностей от 0,25 до 7,5 кВт.
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей
машины, а его частота вращения— от частоты вращения приводного
вала рабочей машины
Передаточное число привода и определяется отношением номинальнойчастоты вращения двигателя к частоте вращения приводного
вала рабочей машины при номинальной нагрузке и равно произведению
передаточных чисел закрытой и открытой и передач
Силовые(мощность и вращающий момент) и кинематические
(частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают
на валах привода из требуемой (расчетной) мощности
двигателя Ри его номинальной частоты вращения п при установившемсярежиме .
5 Выбор материала зубчатых (червячных) передач.
Определение допускаемых напряжений
Цель:
1. Выбрать твердость, термообработку и материал зубчатых
(закрытых и открытых) и червячных передач.
2. Определить допускаемые контактные напряжения.
3. Определить допускаемые напряжения на изгиб.
5.1 Общие положения
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сталь в настоящее время - основной материал для изготовления
зубчатых колес и червяков. Одним из важнейших условий совершенствования редукторостроения является повышение контактной прочности активных (рабочих) поверхностей зубьев и их прочности на изгиб. При этом
снижается масса и габаритные размеры зубчатой (червячной) передачи, а это
повышает ее технический уровень.
Допускаемое напряжение из условий контактной прочности (которая
обычно ограничивает несущую способность стальных зубчатых колес и червяков) пропорциональна твердости Н активных поверхностей зубьев. В термически же необработанном состоянии механические свойства всех сталей
близки. Поэтому применение сталей без термообработки, обеспечивающей
упрочнение зубчатых колес и червяков, недопустимо. При этом марки сталей
выбирают с учетом наибольших размеров пары: диаметра D для валашестерни или червяка и толщины сечения S для колеса с припуском на механическую обработку после термообработки.
Способы упрочнения, применяемые при курсовом проектировании:
1 Нормализация.Позволяет получить лишь низкую нагрузочную способность, но при этом зубья колес хорошо и быстро прирабатываются, и сохраняют точность, полученную при механической обработке.
2 Улучшение, свойства, аналогичные полученным при нормализации,
но нарезание зубьев труднее из-за большей их твердости.
3 Закалка токами высокой частоты(ТВЧ). Дает среднюю нагрузочную способность при достаточно простой технологии. Из-за повышенной
твердости зубьев передачи плохо прирабатываются.
Размеры зубчатых колес практически неограниченны. Необходимо
учитывать, что при модулях, меньших 3...5 мм, зуб прокаливается насквозь.
Сочетание шестерни, закаленной при нагреве ТВЧ, и улучшенного колеса дает большую нагрузочную способность, чем улучшенная пара с той же твердостью колеса. Такая пара хорошо прирабатывается; ее применение предпочтительно, если нельзя обеспечить высокую твердость зубьев колеса.
6 Расчет зубчатых (червячных) передач редукторов
Цель:
1. Выполнить проектный расчет редукторной пары.
2. Выполнить проверочный расчет редукторной пары.
6.1 Общие положения
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Техническим заданием предусмотрено проектирование нестандартных, одноступенчатых закрытых передач индивидуального производства.
Расчет зубчатой (червячной) закрытой передачи производится в два этапа:
первый расчет — проектный, второй — проверочный.
Проектный выполняется по допускаемым контактным напряжениям с целью
определения геометрических параметров редукторной пары. В процессе проектного расчета задаются целым рядом табличных величин и коэффициентов; результаты некоторых расчетных величин округляют до целых или
стандартных значений; в поиске оптимальных решений приходится неоднократно делать пересчеты. Поэтому после окончательного определения параметров зацепления выполняют проверочный расчет.
Он должен подтвердить правильность выбора табличных величин, коэффициентов и полученных результатов в проектном расчете, а также определить соотношения между расчетными и допускаемыми напряжениями изгибной и контактной выносливости.
При неудовлетворительных результатах проверочного расчета нужно
изменить параметры передачи и повторить проверку. Проектный и проверочный расчеты нельзя рассматривать как простую арифметическую задачу,
сводящуюся к подстановке в определенную формулу тех или иных исходных
данных.
Для решения этой задачи требуется ее всесторонний анализ, учет специфических факторов работы всего машинного агрегата, а также отдельных
деталей и узлов передачи.
В проектируемых приводах рассчитывают нестандартные одноступенчатые зубчатые передачи внешнего зацепления: закрытые цилиндрические
косозубые и конические с круговым зубом; открытые цилиндрические и конические — прямозубые.
7 Расчет открытых передач
Цель:
1. Выполнить проектный расчет открытой передачи.
2. Выполнить проверочный расчет открытой передачи.
17.1 Расчет передач зацеплением
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В проектируемых приводах открытые передачи зацеплением являются
второй ступенью. К ним относятся зубчатые (цилиндрические и конические)
передачи и цепные передачи однорядной роликовой цепью по ГОСТ 13568—
75. Расчет передач зацеплением приводится в два этапа: первый— проектный
с целью определения геометрических параметров передачи, второй — проверочный расчет зубьев зубчатых передач на выносливость по контактным и
изгибным напряжениям и цепи цепной передачи на прочность и износостойкость.
17.2 Расчет открытых (цилиндрических и конических) зубчатых
передач
Расчет открытых зубчатых передач проводят аналогично расчету закрытых зубчатых передач в такой последовательности:
1. Определить силовые и кинематические характеристики передачи
2. Выбрать материалы зубчатой пары и определить допускаемые
контактные и изгибные напряжения
3. Выполнить проектный и проверочный расчеты передачи
8 Нагрузки валов редуктора
Цель:
1. Определить силы в зацеплении редукторной передачи.
2. Определить консольные силы.
3. Построить силовую схему нагружения валов.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.1 Общие положения.
Редукторные валы испытывают два вида деформации - изгиб и кручение. Деформация кручения на валах возникает под действием вращающих
моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов вызывается силами в зубчатом (червячном) зацеплении закрытой передачи и консольными силами со стороны открытых передач и
муфт.
8.2 Определение сил в зацеплении закрытых передач
В проектируемых приводах конструируются цилиндрические косозубые редукторы с углом наклона зуба р = 8...16° конические редукторы с круговым зубом — р = 35° червячные редукторы с углом профиля в осевом сечении червяка 2а = 40°.
Угол зацепления принят = 20°
9 Проектный расчёт валов. Эскизная компоновка редуктора
Цель:
1. Выбрать материал валов.
2. Выбрать допускаемые напряжения на кручение.
3. Выполнить проектный расчет валов на чистое кручение.
4. Выбрать предварительно тип подшипника.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Разработать чертеж общего вида редуктора
9.1 Общие положения
Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость. Они испытывают сложную
деформацию — совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия). Но так как напряжения в валах от растяжения небольшие в сравнении с
напряжениями от кручения и изгиба, то их обычно не учитывают.
Расчет редукторных валов производится в два этапа:
1-й — проектный(приближенный) расчет валов на чистое кручение
2-й — проверочный (уточненный) расчет валов на прочность по
напряжениям изгиба и кручения.
9.2 Выбор материала валов
В проектируемых редукторах рекомендуется применять термически
обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х, одинаковые для быстроходного и тихоходного вала.
Определяют механические характеристики сталей для изготовления
валов (σв, σт, σ-1).
9.3 Выбор допускаемых напряжений на кручение
Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как
при чистом кручении), т. е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета
допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными: [т]к= 10...20
Н/мм2.
При этом меньшие значения [т]к — для быстроходных валов , большие [т]к– для тихоходных.
9.4 Определение геометрических параметров ступеней валов
Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступней которого зависят от количества и размеров
установленных на вал деталей. Проектный расчет ставит целью определить
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала: ее диаметр d
и длину l
9.5 Предварительный выбор подшипников качения
Выбор наиболее рационального типа подшипника для данных условий
работы редуктора весьма сложен и зависит от целого рада факторов: передаваемой мощности редуктора, типа передачи, соотношения сил в зацеплении,
частоты вращения внутреннего кольца подшипника, требуемого срока службы, приемлемой стоимости, схемы установки.
Предварительный выбор подшипников для каждого из валов редуктора проводится в следующем порядке:
1. Определить тип, серию и схему установки подшипников.
2. Выбрать размер подшипников по величине диаметра d внутреннего
кольца, равного диаметру второй d и четвертой d ступеней вала под подшипники.
3. Выписать основные параметры подшипников: геометрические
размеры — d, D, В(Т,с); динамическую Сr и статическую С0r грузоподъемности. Здесь D — диаметр наружного кольца подшипника; В — ширина шарикоподшипников; Т,С - осевые размеры роликоподшипников.
10 Расчетная схема валов редуктора
Цель:
1. Определить радиальные реакции в опорах подшипников быстроходного и тихоходного валов.
2. Построить эпюры изгибающих и крутящих моментов.
3. Определить суммарные изгибающие моменты.
4. Построить схему нагружения подшипников.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10.1 Общие положения
В пояснительной записке задача выполняется на миллиметровой бумаге формата A3 отдельно для быстроходного и тихоходного валов и должна
содержать:
а) в левой части формата: расчетную схему вала; координатные оси
для ориентации схемы; эпюры изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях; эпюры крутящих моментов; схему нагружения подшипников вала;
б) в правой части формата: исходные данные для расчета; определение
реакций и изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях; определение суммарных радиальных реакций и суммарных изгибающих моментов; таблицу полученных результатов; основную надпись.
Задачу разрабатывают в два этапа:
1-й этап –определение суммарных реакций в опорах предварительно
выбранных подшипников для их проверочного расчета и выявления пригодности.
2-й этап выполняется - определение суммарных реакций в опорах
окончательно принятых подшипников, определение изгибающих и крутящих
моментов, построение их эпюр для проверочного расчета валов
11 Проверочные расчеты
Цель:
1. Определить эквивалентную динамическую нагрузку подшипников.
2. Проверить подшипники по динамической грузоподъемности.
3. Определить расчетную долговечность подшипников.
11.1 Общие положения
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проверочный расчет предварительно выбранных подшипников выполняется отдельно для быстроходного и тихоходного валов. Пригодность
подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности С , Н, с базовой Сr, Н, или базовой долговечности L10ч, L10 млн.
оборотов), с требуемой L ч, по условиям: Сrp,<Сr илиL10ч>Lh
Базовая динамическая грузоподъемность подшипника С, представляет собой постоянную радиальную нагрузку, которую подшипник может
воспринять при базовой долговечности Lh составляющей 10 6 оборотов
внутреннего кольца.
Требуемая долговечность подшипника предусмотрена ГОСТ 16162—
93 и составляет для червячных редукторов Lh>5000 ч; для зубчатых Lh>0 000
ч. При определении Lh следует учесть срок службы (ресурс) проектируемого
привода, рассчитанный в задаче 1, а также рекомендуемые значения требуемой долговечности подшипников Lh различных маши
12 Конструктивная компоновка привода
Цель:
1. Разработать конструкции деталей и узлов редуктора и открытой передачи.
2. Скомпоновать детали и узлы редуктора, открытой передачи муфты,
двигателя и разработать чертеж общего вида привода.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12.1 Общие положения
Конструктивной разработке и компоновке подлежат: зубчатая
(червячная) передача редуктора, корпус редуктора, быстроходный и тихоходный валы, подшипниковые узлы, элементы открытых передач
(шестерни, шкивы, звездочки), муфтовые соединения, двигатель— все
то, что составляет приводное устройство (привод).
При разработке чертежа общего вида привода ищут такое расположение узлов и деталей, при котором при их наименьших габаритах создаются
наибольшие удобства для монтажа и эксплуатации.
Исходными данными для конструирования деталей и узлов являются
результаты задач, выполненных в эскизном проекте.
Прежде чем приступить к выполнению чертежа общего вида,
нужно выбрать типовую конструкцию редуктора и открытой передачи
соответствии с кинематической схемой привода.
При этом следует учесть, что конструкции отдельных деталей и узлов
привода во многом зависят от конкретных условий расчета, выполненного в
эскизном проекте, и поэтому не могут быть ограничены только примерами
конструкций, приведенных в атласе, а требуют поиска оптимальных решений и целесообразных изменений.
Работа выполняется на необходимом формате миллиметровой бумаги
в масштабе 1:1 карандашом в контурных линиях.
Кроме того, возможно выполнить чертеж общего вида привода на
чертежной бумаге в тонких линиях, и после окончательно принятых
конструкций деталей и узлов использовать эту работу для разработки
сборочного чертежа редуктора с элементами открытой передачи и
муфты
Чертеж общего вида привода должен содержать:
а) изображение привода в двух проекциях с разрезами, сечениями, а
также текстовую часть и надписи, необходимые для понимания конструктивного устройства привода, взаимодействия его основных составных частей и
принципа работы. На чертеже общего вида допускается изображать перемещающиеся части привода в крайнем или промежуточном положении, а также
пограничные (соседние) элементы привода, например, рабочую машину, с
размерами, определяющими их взаимное расположение. При этом наименование или обозначение элементов машинного агрегата помещают не более
чем в две строки на полках линий-выносок, проведенных от соответствующих изображений;
б) габаритные, присоединительные и сопряженные размеры;
в) техническую характеристику, в которой указывают силу (момент) и
скорость тягового органа рабочей машины и общее передаточное число привода;
г) основную надпись, выполненную по форме 1
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Допускается разработка чертежа общего вида привода в одной проекции с последующей разработкой второй проекции на сборочном чертеже.
13 Bыбор муфт
Цель:
1. Разработать конструкции деталей, узлов редуктора и открытой передачи.
2. Определение расчетного момента и выбор муфты
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13.1 Конструирование зубчатых, червячных колес и червяков
Основные параметры зубчатых, червячных колес и червяков (диаметр,
ширина, модуль, число зубьев и пр.) определены при проектировании передач.
Конструкция колес и червяков зависит главным образом от проектных
размеров, материала, способа получения заготовки и масштаба производства.
Основные конструктивные элементы колеса — обод, ступица и диск.
О б о д воспринимает нагрузку от зубьев и должен быть достаточно
прочным и в то же время податливым, чтобы способствовать равномерному
распределению нагрузки по длине зуба. Жесткость обода обеспечивает его
толщина S.
С т у п и ц а служит для соединения колеса с валом и может быть расположена симметрично, несимметрично относительно обода или равна ширине обода. Это определяется технологическими или конструктивными условиями. Длина ступицы должна быть оптимальной, чтобы обеспечить, с одной
стороны, устойчивость колеса на валу в плоскости, перпендикулярной оси
вата, а с другой — получение заготовок ковкой и нарезание шпоночных пазов методом протягивания.
13.2 Выбор муфт
В проектируемых приводах применены компенсирующие разъемные
муфты нерасщепляемого класса в стандартном исполнении.
Для соединения выходных концов двигателя и быстроходного вала редуктора, установленных, как правило, на общей раме, применены упругие
втулочно-пальцевые муфты и муфты со звездочкой. Эти муфты обладают
достаточными упругими свойствами и малым моментом инерции для уменьшения пусковых нафузокна соединяемые валы.
Для соединения выходных концов тихоходного вала редуктора и приводного вала рабочей машины применены цепные муфты и муфты с торообразной оболочкой. Эти муфты обладают достаточной податливостью, позволяющей компенсировать значительную несоосность валов. Кроме того, к
ним не предъявляются требования малого момента инерции.
Применяемые муфты обеспечивают надежную работу привода с минимальными дополнительными нагрузками, компенсируя неточности взаимного расположения валов вследствие неизбежных осевых Ай, радиальных Аг и
угловых Ау степеней.
Однако при расчете опорных реакций в подшипниках следует учитывать действие со стороны муфты силы F, вызванной радиальным смещением
валов r. Угловые смещения валов незначительны и нагрузку, вызванную ими
на валы и опоры, можно не учитывать.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13.3 Конструирование валов
Конструкция ступеней валов зависит от типа и размеров установленных на них деталей (зубчатых и червячных колес, подшипников, муфт, звездочек, шкивов) и способов закрепления этих деталей в окружном и осевом
направлениях.
При разработке конструкции вала принимают во внимание технологию
сборки и разборки передач, механическую обработку, усталостную прочность и расход материала при изготовлении. Способы осевого фиксирования
колес, элементов открытых передач, муфт и подшипников рассмотрены в соответствующих вопросах конструирования Окружное закрепление колес,
элементов открытых передач муфт и подшипников осуществляется посадками, шпоночными соединениями и соединениями с натягом. Ниже приводятся
рекомендации по конструированию посадочных поверхностей ступеней валов, соединенных между собой переходными участками
13.4 Выбор соединений
Для соединения валов с деталями, передающими вращающий момент
(колесами, элементами открытых передач, муфтами), применяют шпонки и
посадки с натягом. При курсовом проектировании кроме выбора шпоночных
соединений вала с колесом, муфтой, элементом открытой передачи рассчитывают также соединение с натягом колеса с 3-й ступенью тихоходного вала.
Шпоночные соединения
В индивидуальном и мелкосерийном производстве используют главным образом призматические шпонки, изготовленные из чисто тянутой, стали. Длину шпонки выбирают из стандартного ряда, так, чтобы она была
меньше длины ступицы насаживаемой детали на 5...10 мм. Сечение шпонки
выбирается по величине соответствующего диаметра ступени.
Шпоночное соединение трудоемко в изготовлении. При передаче вращающего момента оно характеризуется значительными местными деформациями вала и ступицы колеса в районе шпоночного паза, что снижает усталостную прочность вала. Его применяют в случаях, когда для заданного момента не удается подобрать посадку с натягом из-за недостаточной прочности
материала колеса или по технологическим возможностям.
При передаче вращающего момента шпоночным соединением применение посадок колеса на вал с зазором недопустимо, а посадок переходных
крайне нежелательно, так как происходит обкатывание со скольжением поверхностей вала и отверстия колеса, которое приводит к износу. Поэтому на
посадочных поверхностях вала и отверстия колеса следует создавать натяг.
При этом рекомендуются посадки:
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для цилиндрических прямозубых колес Н7/р6 (Н7/r6)
для цилиндрических косозубых и червячных колес Н7/r6 (Н7/r7)
для конических колес Н7/s7 (Н7/t6)
Посадки с большим натягом - для колес реверсивных передач. Посадки
призматических шпонок, применяемых в проектируемых редукторах, регламентированы ГОСТ 23360—78, по которому поле допуска ширины шпонки
определено h9; поле допуска ширины шпоночного паза вала-Р9, N9. а паза
ступицы колеса–P9, Is9
Соединение с натягом.
Эти соединения имеют упрощенную технологию изготовления за счет
отсутствия шпонки и двух пазов в сопрягаемых деталях; они нечувствительные реверсивным нагрузкам, хорошо воспринимают динамические нагрузки,
обеспечивают хорошее базирование, исключают ослабление вала шпоночным пазом. Недостаток этих соединений - трудоемкость сборки, сложность
контроля качества соединения.
13.5 Конструирование подшипниковых узлов
Конструктивное оформление подшипниковых узлов (опор) редуктора
зависит от типа подшипников, схемы их установки, вида зацепления редукторной пары и способа смазывания подшипников и колес.
Основным изделием подшипникового узла является подшипник. Помимо этого, комплект деталей может включать: детали крепления колец
подшипников на валу и в корпусе; крышки; компенсаторные и дистанционные кольца; стаканы; уплотнения (наружные и внутренние); регулирующие
устройства.
14 Проверочные расчеты
Цель:
1. Выполнить проверочные расчеты стандартных изделий: шпонок и стяжных винтов (болтов) подшипниковых узлов.
2. Выполнить проверочный расчет валов на прочность.
3. Произвести тепловой расчет червячного редуктора.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14.1 Общие положения
После завершения конструктивной компоновки редуктора, когда определены и уточнены окончательные размеры всех его деталей, деталей открытой передачи и муфты, выбран режим смазки зацепления и подшипников,
проводят ряд проверочных расчетов, которые должны подтвердить правильность принятых конструкторских решений.
15 Посадки и предельные отклонения размеров. Шероховатость
Цель:
1. Выбор посадки и предельных отклонений размеров согласно ГОСТу.
2. Выбор предельных отклонений формы и расположения поверхностей.
3. Выбор шероховатости поверхностей.
15.1 Разработка рабочих чертежей деталей редуктора.
Рабочие чертежи деталей редуктора должны иметь все данные, определяющие форму, размеры, точность, шероховатость поверхностей, материал,
термообработку, отделку и другие данные, необходимые для изготовления и
контроля детали.
Детали изображают на чертеже в положении, в котором деталь устанавливают на станке. Например, ось детали - тела вращения (вал, зубчатое
колесо, шкив) располагают параллельно основной надписи чертежа. Изображение детали на чертеже должно иметь минимальное число проекций, видов,
разрезов и сечений. Каждый размер следует проводить на чертеже лишь один
раз.
Размеры на чертежах не допускается наносить в виде замкнутой цепи, за исключением случаев, когда один из размеров указан как справочный. Справочные размеры на чертеже обозначаются знаком <*>. Размеры, относящиеся
к одному конструктивному элементу, следует группировать в одном месте.
Частой ошибкой является включение в общую размерную цепь ширины фасок и канавок. Размеры фасок и канавок должны быть указаны отдельно.
Размерные числа на нескольких параллельных или концентрических
размерных линиях следует наносить в шахматном порядке. Размеры элементов деталей, обрабатываемых совместно, заключают в квадратные скобки. В
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
технических требованиях записывают: <Обработку по размерам в квадратных скобках производить совместно с деталью №...>.
Посадки могут обеспечивать в соединении зазор S или натяг N. Переходные посадки могут иметь или зазор, или натяг. Основные отклонения
обозначают буквами латинского алфавита:
для отверстий - прописными буквами А, В, С, ...Я,...;
для валов - строчными буквами а, Ь, с, ...h, js, к, I, m, n, p, r.
Преимущественно назначают посадки в системе отверстия с основным
отверстием Я. Для посадок с зазором рекомендуют применять неосновные
валы g, h; для переходных посадок -/, к, т, п; для посадок с натягом р, г, s.
Посадки указывают комбинациями условных обозначений полей допусков.
Например, 0 90 Я7/р6 обозначает соединение двух деталей с номинальным
диаметром 90 мм, обработанных по полям допусков Я7 и рб, в системе отверстия. Цифры означают номер квалитета, допуски отверстия вала и могут
отличаться не более чем на два квалитета.
При передаче вращающего момента шпоночным соединением на посадочных поверхностях вала и отверстия колеса следует создавать натяг. При
этом рекомендуются посадки (по ГОСТ 25347-82) для деталей:
- цилиндрических прямозубых колёс Н7/р6 (H7/r6);
- цилиндрических косозубых и червячных колёс H7/r6 (H7/r6);
- конических колёс Н7/s7 (Н7/t6);
- шкива клиноремённой передачи H7/r6.
Посадки с большим натягом (в скобках) - для колёс реверсивных передач. Посадки призматических шпонок, применяемых в проектируемых редукторах, регламентированы ГОСТ 23360-78, по которому поле допуска ширины шпонки определено р°, а поле допуска ширины шпоночного паза - Р9.
Пример выполнения подшипникового узла с указанием посадок приведен на рис.1, а значение допусков до размеров 500 мм приведены в таблице 2:
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.1 -пример выполнения подшипникового узла
Таблица 2
Значение допусков до размеров 500 мм
Наиболее употребительные посадки приведены в таблице 3
Таблица 3
Наиболее употребительные посадки сопрягаемых деталей
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Числовые значения параметра шероховатости Ra
Вид поверхности
Ra,
мкм
Поверхности валов для соединения с натягом 0,8
Поверхности валов под резиновые манжеты 0,32
Поверхности шпоночных пазов на валах:
рабочие
3,2
нерабочие
6,3
Посадочные поверхности валов и корпусов из
стали под подшипники качения класса точности 0:
при d или D до 80 мм
->
1,25
d или D св. 80 мм
2,5
Торцы заплечиков валов и корпусов для ба- 1,6
зирования подшипников качения класса точности 0
Посадочные поверхности корпусов из чугуна
под подшипники
качения класса точности 0 при:
2,5
D до 80 мм
О св. 80 мм
3,2
Рабочие поверхности зубьев зубчатых колёс 1,25
внешнего зацепления:
с модулем <5 мм
2,5
с модулем >5 мм
Торцы заплечиков валов для базирования
зубчатых, червячных
колёс, при отношении длины отверстия сту- 1,6
пицы к его диаметру:
l/d< 0,7
3,2
l/d >0,7
1,6
Поверхности отверстий ступиц для соединений с натягом
Торцы ступиц зубчатых, червячных колёс,
базирующихся по торцу заплечиков валов, при отношении длины
отверстия в ступице к
его диаметру:
1,6
l/d <0,7
3,2
l/d >0,7
Торцы ступиц зубчатых, червячных колёс, по 1,6
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
которым базируются подшипники качения класса точности 0
Поверхности шпоночных пазов в отверстиях 1,6
колёс, шкивов:
рабочие
3,2
нерабочие
Свободные (нерабочие) торцовые поверхно- 6,3
сти зубчатых, червяч12,5
ных колёс, поверхности выступов зубьев колёс, витков червяков.
опорные поверхности под головки болтов,
винтов, гаек
Поверхности отверстий под болты, винты,
шпильки
В учебных проектах составляют спецификацию и помещают её в конце
пояснительной записки. Спецификация - это документ, определяющий состав
сборочной единицы, в который вносят все части изделия, а также конструкторские документы. Спецификацию составляют по форме на листах формата
А4.
В общем случае спецификация состоит из следующих разделов: документация, сборочные единицы, детали, стандартные изделия, материалы. Наименование каждого раздела подчёркивают.
В разделе Документация указывают наименование документа, например, Сборочный чертёж и Пояснительная записка.
В разделе Сборочные единицы и Детали запись производят в порядке
возрастания обозначений, например, Указатель жезловый, <Крышкаотдушин, Корпус, Крышка корпуса.
В разделе Стандартные изделия приводят наименования и обозначения
изделий в соответствии со стандартом, по группам изделий. В пределах каждой группы запись производят в алфавитном порядке наименований изделий,
в пределах наименования - в порядке возрастания стандартов, а в пределах
каждого стандарта - в порядке возрастания основных размеров изделия.
15.2 Предельные отклонения размеров
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предельные отклонения размеров на чертежах могут указываться одним из трех способов:
1. условными обозначениями полей допусков, например: 45f7, 80H8;
2. числовыми значениями предельных отклонений, например: 45+0,021;
75-0,075; при этом отклонение (верхнее или нижнее), равное нулю, не проставляется;
3. смешанным способом, то есть после числового значения номинального размера проставляется условное обозначение поля допуска, а за ним в
круглых скобках - числовые значения предельных отклонений, например: .
При учебном проектировании следует применять 3-й способ. Структура условного обозначения посадочного размера на сборочном чертеже должна
иметь следующий вид: 45H7/f7; 45F7/h6; 45F7/k6
15.3 Отклонения и допуски формы и расположения поверхностей
Для обеспечения работоспособности детали в процессе эксплуатации
машины или механизма наряду с выполнением размеров детали по чертежу
необходимо обеспечить при изготовлении требуемую форму её поверхностей
(плоскость, цилиндр, конус и т.п.), а также правильное взаимное расположение поверхностей (параллельность, перпендикулярность, соосность и т.д.).
Погрешности формы и расположения поверхностей возникают при механической обработке деталей вследствие упругих деформаций металлорежущего оборудования, инструмента и обрабатываемых деталей, неоднородности материала заготовок деталей и других причин. Их величины необходимо ограничивать предельными отклонениями в тех случаях, когда эти погрешности нарушают условия нормальной работы детали. Если предельные
отклонения формы и расположения поверхностей допустимы в пределах всего поля допуска на размер, то на чертеже их оговаривать не следует. Во всех
других случаях предельные отклонения формы и расположения поверхностей должны быть указаны на чертежах.
Допуски формы и расположения при необходимости, определяемой
конструктивными или технологическими соображениями, указывают на чертежах, согласно ГОСТ 2.308-79, одним из двух способов: условными обозначениями или текстом в технических требованиях. Применение условных обозначений предпочтительнее.
Текстовая часть должна включать:
- наименование допуска;
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- указание поверхности или другого элемента, для которого задается допуск
(для этого используют буквенное обозначение поверхности или конструктивное наименование, определяющее поверхность);
- числовое значение допуска в миллиметрах;
- для допусков расположения и суммарных допусков формы и расположения
дополнительно указывают базы, относительно которых задается допуск, и
оговаривают зависимые допуски расположения или формы.
Текст должен соответствовать терминологии и определениям ГОСТ
24642-81, например: "допуск профиля продольного сечения поверхности А
0,008 мм".
Таблица 3
Условное обозначение допусков на чертеже
На чертежах условное обозначение этих допусков указывают в прямоугольных рамках. Рамку знака располагают горизонтально. Рамку следует
вычерчивать сплошными тонкими линиями. Размеры рамки и ее полей должны обеспечивать возможность четкого вписывания всех данных. Высота
цифр и букв, вписываемых в рамку, должна быть равна размеру шрифта размерных чисел. В необходимых случаях допускается вертикальное
расположение рамки.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2 Обозначение допуска на чертеже
Вал и вал-шестерня. Чаще всего базой измерения для этих деталей является общая ось посадочных поверхностей для подшипников качения. Эта
ось обозначенa буквами АВ.
Рис. 3 Обозначение допусков на оси
15.4 Шероховатость поверхности
Обозначение шероховатости поверхности
Параметры шероховатости, принятые в машиностроении, регламентированы
ГОСТ 2789-73:
- Rа-среднее арифметическое отклонение профиля, мкм;
- Rz-высота неровностей профиля, мкм;
- tp -относительная опорная длина профиля.
Параметр Ra является основным для деталей в машиностроении. Параметр R z назначают несопрягаемые, грубо обработанные поверхности, а
также на поверхности, получаемые литьём, ковкой, чеканкой. Значение шероховатости указывают: для параметров Ra без символа (например, 0,8); для
параметров Rz- после символа (например, Rz25). Для обозначения на чертежах шероховатости поверхностей используют знаки (рис. 4-8).
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Структура обозначения шероховатости поверхности должна соответствовать ГОСТ 2.309-73. При наличии в обозначении шероховатости только
значения ее параметра применяют знак без полки.
Рис.4 Знак обозначения шероховатости на чертеже
По ГОСТ 2.309-73 для обозначения шероховатости поверхности на
чертежах используют знаки, указанные на рис. 5-8, где 1 - параметр (параметры) шероховатости по ГОСТ 2789-73; 2 - вид обработки поверхности и
(или) другие дополнительные указания; 3 - базовая длина по ГОСТ 2789-73; 4
- условное обозначение направления микронеровностей.
Рис. 5
рис.6
рис.7
рис. 8
Если вид обработки конструктором не указывается, то применяется
знак –то рис. 5, если указывается, то - по рис. 6. Если поверхность образуется без снятия материала (например, штамповкой и т.п.), то применяют знак
по рис. 7. Состояние поверхности, обозначенной знаком (см. рис. 8), должно
удовлетворять требованиям, установленным соответствующим стандартом,
причем на этот документ должна быть ссылка в виде указания сортамента
материала в графе 3 основной надписи чертежа. Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхности с разъяснением его в
технических требованиях чертежа. При этом используют знак и строчные буквы русского алфавита в алфавит ном порядке, без повторений и, как правило без пропусков.
15.5 Выбор и указание на чертеже шероховатости поверхности
Выбор параметров шероховатости следует проводить с учетом назначения и эксплуатационных свойств поверхности детали. Необходимо учитывать и рациональность метода обработки. Из всех параметров шероховатости, установленных ГОСТ 2789-73, наибольшее применение в общем машиностроении имеет среднее арифметическое отклонение Ra в мкм. Наиболь36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
шие допускаемые значения этого параметра рекомендуется устанавливать из
следующих условий:
при допуске формы 60% от допуска размера Тр: Ra< 0,05Тр;
при допуске формы 40% от допуска размера Тр: Ra< 0,025 Тр.
При необходимости нормировать параметр Rz для условий, соответствующих вышеприведенным допускам формы, соответственно:
Rz< 0,2Тр; Rz< 0,1 Тр.
Соотношения при допуске формы 60% соответствуют нормальной (Н)
относительной геометрической точности, при 40% - повышенной (П).
Числовые значения параметров шероховатости Ra можно принимать по следующей рекомендации:
-
для посадочных поверхностей отверстий и валов;
-
для других основных поверхностей деталей.
Таблица 4
Числовые значения шероховатости Rа по квалитетам
Таблица 5
Числовые значения шероховатости Rа по видам поверхностей
Виды поверхностей
мкм
Торцы буртиков валов для базирования:
Подшипников качения класса точности 0
Зубчатых колес при отношении l/d<0,8
Зубчатых колес при отношении l/d>0,8
2,5
1,6
3,2
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поверхности валов под резиновые манжеты
Поверхности шпоночных пазов на валах:
Рабочие
Нерабочие
Поверхности шпоночных пазовв отверстиях:
Рабочие
Нерабочие
Поверхности шлицев на валах соединения:
Боковая поверхность зуба неподвижного
подвижного
Поверхности шлицев в отверстиях колес:
Боковая поверхность неподвижного соединения
Боковая поверхность подвижного соединения
Цилиндрические поверхности центрируемые:
Неподвижного соединения
Подвижного соединения
Цилиндрические поверхности нецентрируемые
Торцы ступиц зубчатых колес, центрирующихся по торцам:
Заплечиков валов приl/d<0,7
То же при l/d>0,7
Торцы ступиц зубчатых колес,по которым
базируют подшипники качения класса 0
Нерабочие поверхности торцов ступиц зубчатых колес
Профили зубьев зубчатых колес степени
точности:
6
7
8
Поверхности выступов (вершин) зубчатых
колес
Фаски и выточки на колесах
Рабочая поверхность шкивов ременной передачи
Рабочие поверхности (боковые) зубьев,
звездочек цепных передач
Отверстия под болты, винты
0,32
3,2
6,3
1,6
3,2
1,6
0,8
1,6
0,8
0,8
0,4
3,2
1,6
3,2
1,6
6,3
0,4
0,8
1,6
6,3
6,3
3,2
3,2
12,5
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Опорные поверхности под головки винтов, 6,3
болтов, гаек
Примечание: Шероховатость поверхностей, не указанных в данной
таблице, можно определить по формуле
, где t − допуск размера поверхности.
Согласно ГОСТ 2.309-73 обозначения шероховатости поверхности на
изображении изделия следует располагать на линиях контура, выносных линиях или на полках линий-выносок.
При обозначении на чертежах шероховатости поверхностей принимают
во внимание следующее.
Если вид обработки поверхности конструктором не устанавливается,
применяют знак
.Это обозначение является предпочтительным.
Если требуется, чтобы поверхность была образована обязательно путём
удаления слоя материала, например, точением, шлифованием и прочее, применяют знак
.
Если поверхность образована без удаления слоя материала (ковкой,
штамповкой, накатыванием роликами и пр.), применяют знак
. Такой же
знак применяют для обозначения шероховатости поверхностей, не обрабатываемых по данному чертежу.
При указании одинаковой шероховатости для всех поверхностей изделия обозначение шероховатости помещают лишь в правом верхнем углу чертежа (см. рис. 9). Размеры и толщина линий знака при этом должны быть в
1,5 раза больше, чем в обозначениях, наносимых на изображение детали.
Одинаковую шероховатость для части поверхности детали указывают, как на
рис. 10 и на рис. 11, где условное обозначение показывает, что все поверхности, на которых на изображении не нанесены обозначения шероховатости,
должны иметь шероховатость, указанную перед обозначением
Рис.9
рис.10
рис.11
рис.12
Шероховатость поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу,
следует указывать так, как показано на рис. 11 и 12. На рис. 11 показан случай, когда остальные поверхности сохраняются в состоянии поставки, а на
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рис. 12 - когда аналогичные поверхности получены без снятия материала
(например, литьем).
При одинаковой шероховатости поверхностей, образующих контур, ее
обозначают только один раз (рис. 13). Если шероховатость двух поверхностей, имеющих одинаковый размер, различна, то ее следует обозначать так,
как показано на рис. 14.
Обозначение шероховатости рабочих поверхностей зубьев зубчатых
колес, шлицев и т.п. при отсутствии на чертеже их профиля условно наносят
на линии делительной окружности.
Рис.13
рис.14
Расположение на чертеже детали размеров, обозначений баз, допусков
формы, шероховатости
Для удобства чтения чертежа все сведения, необходимые для изготовления
детали, должны быть нанесены на поле чертежа в определенной системе.
На чертежах деталей - тел вращения (колес, валов, червяков, стаканов и т.п.)
следует располагать:
- осевые линейные размеры - под изображением детали в нескольких уровнях;
- условные обозначения баз - под изображением детали;
- условные обозначения допусков формы и расположения поверхностей - над
изображением детали на одном - двух уровнях;
- условные обозначения параметров шероховатости - на верхних частях изображения детали, а на торцовых поверхностях - под изображением детали,
причем условные обозначения шероховатости располагают в непосредственной близости от размерной линии;
- полки линий-выносок, указывающих поверхности для термообработки и
покрытий - над изображением детали.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16 Смазка зацепления и подшипников редуктора
Цель:
1.Выбор смазочного устройства.2. Выбор смазочного материала
16.1 Смазывание. Смазочные устройства
Смазывание зубчатых и червячных зацеплений и подшипников применяют в целях защиты от коррозии, снижения коэффициента трения,
уменьшения износа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей, снижения шума и вибраций.
16.2 Смазывание зубчатого (червячного) зацепления.
а) Способ смазывания.
Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Этот
способ применяют для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до
12,5 м/с; для червячных передач с цилиндрическим червяком смазывание
окунанием допустимо до скорости скольжения 10 м/с.
Для открытых зубчатых передач, работающих при окружных скоростях до 4 м/с, обычно применяют периодическое смазывание весьма вязкими
маслами или пластичными смазками, которые наносят на зубья через определенные промежутки времени. В некоторых случаях применяют капельное
смазывание из корыта (при г; < 1,5 м/с), наполненного вязким маслом и расположенного под зубчатым колесом.
б) Выбор сорта масла.
Зависит от значения расчетного контактного напряжения в зубьях и
фактической окружной скорости колес V. Контроль уровня масла. Уровень
масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируют различными масло
указателями. Наибольшее распространение имеют жезловые масло указатели, так как они удобны для осмотра; конструкция их проста и достаточно надежна.
Круглые масло указатели удобны для корпусов, расположенных достаточно высоко над уровнем пола. В них через нижнее отверстие в стенке корпуса масло проходит в полость масло указателя; через верхнее отверстие
масло указатель сообщается с воздухом в корпусе редуктора.
Трубчатый масло указатель из оргстекла удобен для обзора, но хуже
всего защищен от повреждений.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Крановые масло указатели ставят попарно в зоне верхнего и нижнего
уровней смазки. О наличии масла при данном уровне свидетельствует вытекание его при открытии крана
е) Слив масла.
При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа
деталей передач. С течением времени оно стареет, свойства его ухудшаются.
Поэтому масло, налитое в корпус редуктора, периодически меняют.
Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое
пробкой с цилиндрической или конической резьбой.
16.3 Смазывание подшипников.
В проектируемых редукторах для смазывания подшипников качения
применяют жидкие и пластичные смазочные материалы. При выборе вида
смазочного материала следует учитывать скорость вращения, температуру
узла и способ отвода теплоты от подшипников, способ подачи смазочного
материала,
конструкцию уплотнений и вид смазочного материала в сопряженных узлах.
а) Смазывание жидкими материалами. При смазывании зубчатых и
червячных колес окунанием подшипники качения обычно смазываются из
картера в результате разбрызгивания масла колесами, образования масляного
тумана и растекания масла по валам. Надежное смазывание разбрызгиванием
возможно при окружных скоростях v>2 м/с. Для свободного проникновения
масла полость подшипника должна быть открыта внутрь корпуса.
Если при нижнем расположении быстроходных валов цилиндрических
и червячных редукторов необходимо защитить подшипники от излишнего
количества масла, то применяют внутренние уплотнения. Для смазывания
подшипника вала конической шестерни, удаленного от масляной ванны, на
фланце корпуса в полости разъема делают канавки.
При верхнем расположении вала-червяка или вала-шестерни цилиндрического редуктора применяют ряд специальных конструкций для смазывания подшипников.
В конструкции на масло, попадая на витки червяка с червячного колеса, отбрасывается на сборник 7, стекая с него в паз трубки, а затем по трубке
через сверления в корпусе попадает в полость подшипника).
В конструкции на рис. 10.70 масло стекает по вертикальным стенкам,
попадает в желоба (лотки) 1, отлитые заодно с корпусом, и через просверленные отверстия в полость подшипника. Для равномерного распределения
масла между опорами желоба разделены ребром 2 (рис 10.70).
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При малых скоростях, когда разбрызгивание масла недостаточно для
смазывания подшипников, его можно собирать с торцов зубчатых (червячных) колес, используя для этого скребки (см. рис. 10.71; АН, А12).
Установка сборников и скребков масла в проектируемых редукторах
должна обеспечивать смазывание подшипников при любом направлении
вращения.
б) Смазывание пластичными материалами.
Применяется при окружных скоростях V<2 м/с. Полость подшипника,
смазываемого пластР1чным материалом, должна быть закрыта с внутренней
стороны подшипникового узла внутренним уплотнением (см. 10.4, п. 6).
Размеры внутренней полости корпуса под пластичный материал должны иметь глубину с каждой стороны подшипника примерно до его ширины.
Смазочный материал набивают в подшипник вручную при снятой крышке
подшипникового узла на несколько лет.
Смену смазочного пластичного материала производят при ремонте.
Наиболее распространенные для подшипников качения—пластичные смазки
типа солидол жировой (ГОСТ 1033—79), консталин жировой УТ-1 (ГОСТ
1957-73).
17 Сборка редуктора
Цель: 1. Выбор последовательности сборки редуктора
17.1 Общие положения
Создание наиболее рационального технологического процесса сборки,
сокращение трудоемкости сборочным работ при обеспечении заданных технических требований к изделию - одна из основных задач производства, решаемым как технологами, так и конструкторами. При роботизации сборочного производства специалист, создавший средства автоматизации, должен хорошо представлять себе работу технолога и, при необходимости, вносить изменения в процесс сборки и в технологическую документацию.
Основными конструкторскими документами являются сборочные чертежи, содержащие изображение изделия, а также технологические условия на
сборку и другие данные, необходимые для его сборки и контроля. Кроме
сборочного чертежа и схем на изделие необходимо иметь техническое описание, спецификацию, а также другие конструкторские документы, разъясняющие устройство изделия, особенности его сборки, контроля и испытаний.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно
очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производим в следующей последовательности:
На ведущий вал насаживаем маслозащитные шайбы и роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80 - 100° С, в ведомый вал закладываем шпонку 12 × 8 × 40 и напрессовываем коническое колесо до упора в
бурт вала; затем надеваем распорную втулку, маслозащитные шайбы и устанавливаем роликоподшипники, предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладываем в основание корпуса редуктора и надеваем крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и
корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливаем крышку на корпус с
помощью двух конических штифтов; затягиваем болты, крепящие крышку к
корпусу.
После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладываем пластичную смазку, ставим крышки подшипников.
Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладываем щелевые
уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяем проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников и закрепляем крышки винтами.Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладываем шпонку
8 × 7 × 32, устанавливаем звёздочку и закрепляем её торцовым креплением;
винт торцового крепления стопорят специальной планкой.
Затем ввёртываем пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и
круглыймаслоуказатель. Заливаем в корпус масло и закрываем смотровое отверстие крышкой; закрепляем крышку болтами.
Собранный редуктор обкатываем и подвергаем испытанию на стенде
по программе, устанавливаемой техническими условиями.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Заключение
Быстрое развитие электроники, вычислительной техники, программного управления, телемеханики, автоматики, вызывает необходимость перестройки учебных планов вузов, а также изменения содержания программ
профессионального цикла в сторону увеличения объёма самостоятельной работы студентов. Курсовой проект по деталям машин выполняется с целью
закрепления знаний и навыков инженерного проектирования по основным
разделам: расчёт зубчатых, червячных, ремённых передач, проектный и проверочный расчёты валов, подбор подшипников качения и проверка их по динамической грузоподъёмности, подбор и проверка шпонок на смятие, конструирование редуктора.
При самостоятельном выполнении курсового проекта студентам рекомендуется пользоваться не только учебным пособием А.Е. Шейнблит «Курсовое проектирование деталей машин», но и другой справочной литературой.
Таким образом, материалы данного пособия дополнят теорию, изложенную в
учебниках и справочниках конкретным примером расчёта редуктора, и облегчат студентам работу над курсовым проектом.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список используемых источников
1 Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Высшая
школа, 2005. 432 с.
2 Анурьев В. Н. Справочник конструктора машиностроителя. М.: Машиностроение, 1992.
3 Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин.
М.: Издательский центр <Академия>, 2003. 496 с.
4 Иванов М. Н., Финогенов В. А. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей вузов. М.: Высшая школа, 2003. 408 с.
5 Чернавский С.А. и др. Проектирование механических передач. - М.:
Машиностроение, 2001 - 558 с.
6 Орлов П.И. Основы конструирования. Т. 1. - М.: Машиностроение,
2000. - 560 с.
7 Орлов П.И. Основы конструирования. Т. 2. - М.: Машиностроение,
2000. - 543 с.
46
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
162
Размер файла
407 Кб
Теги
курсовому, дисциплины, указания, методические, детали, конструирование, основы, проектирование, 2045, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа