МУ по КП. NEW
.pdfФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Сибирский федеральный университет»
Саяно-Шушенский филиал
ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Методические указания по курсовому проектированию
Саяногорск 2017
1
Рецензент: канд. техн. наук, доцент кафедры «Стандартизация, метрология и управление качеством» Политехнического института Сибирского федерального университета А.П. Батрак.
Полюшкин Н.Г. Техническая механика: методические рекомендации по курсовому проектированию / Н.Г., Полюшкин – Саяногорск: Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал СФУ, 2017. – 81 с.
Учебно-методическое пособие содержит рекомендации по выполнению курсового проекта и варианты заданий. Издание соответствует Государственному образовательному стандарту и предназначено студентам всех форм обучения, обучающихся по направлениям подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника».
Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом Саяно-Шушенского филиала СФУ
Напечатано в авторской редакции
©Н.Г. Полюшкин, 2017
©Саяно-Шушенский филиал СФУ, 2017
2
Оглавление |
|
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................... |
5 |
1. СТРУКТУРА КУРСОВОГО ПРОЕКТА ............................................................ |
5 |
1.1. Виды работ, выполняемых при проектировании ........................................ |
5 |
1.2. Структура пояснительной записки ............................................................... |
6 |
1.3. Структура и вид графической части ............................................................. |
6 |
1.4. Требования к оформлению расчетно-пояснительной записки .................. |
7 |
и графической части .............................................................................................. |
7 |
2. ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ........................................ |
12 |
2.1. Общая характеристика заданий................................................................... |
12 |
2.2 Варианты заданий на курсовое проектирование ........................................ |
12 |
2.3. Порядок выбора тем ..................................................................................... |
13 |
2.4. Объем проектирования................................................................................. |
13 |
3. СЕМЕСТРОВЫЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА .... |
15 |
4. МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.............................. |
16 |
4.1. Кинематический расчет привода................................................................. |
16 |
4.2. Расчет зубчатых и червячной передач........................................................ |
18 |
4.2.1. Выбор материалов и термообработки.................................................. |
18 |
4.2.2. Допускаемые контактные напряжения................................................ |
19 |
4.2.3. Допускаемые напряжения на изгиб ..................................................... |
19 |
4.2.4. Проектный расчёт зубчатых и червяной передач............................... |
20 |
4.2.5. Нагрузки валов редуктора..................................................................... |
24 |
4.3. Проектирование ременной передачи .......................................................... |
26 |
4.3.1. Расчет плоскоременной передачи ........................................................ |
26 |
4.3.2. Расчет клиноременной и поликлиноременной передачи .................. |
28 |
4.4. Проектирование цепной передачи .............................................................. |
29 |
4.4.1. Расчет цепной передачи ........................................................................ |
29 |
4.5. Эскизное проектирование ............................................................................ |
31 |
4.5.1. Расстояние между деталями ................................................................. |
31 |
4.5.2. Предварительный расчет валов редуктора.......................................... |
31 |
4.5.3. Расчет конструктивных размеров зубчатых и червячных колес ...... |
33 |
4.5.4. Выбор подшипников качения............................................................... |
34 |
4.5.5. Выбор шпоночного соединения ........................................................... |
35 |
4.6. Эскизный проект редуктора ........................................................................ |
36 |
4.6.1. Первый этап эскизного проектирования ............................................. |
36 |
4.6.2. Второй этап эскизного проектирования .............................................. |
39 |
4.7. Проверочные расчеты................................................................................... |
42 |
4.7.1. Проверочный расчет подшипников качения ...................................... |
42 |
4.7.2. Проверочный расчет шпоночного соединения................................... |
44 |
4.7.3. Проверочный расчет валов ................................................................... |
44 |
4.8. Рабочая документация на электромеханический привод ......................... |
45 |
4.8.1. Разработка сборочного чертежа редуктора......................................... |
46 |
3
4.8.2. Спецификация сборочного чертежа..................................................... |
46 |
4.8.3. Рабочие чертежи деталей редуктора.................................................... |
46 |
4.8.4. Выбор посадок гладких соединений.................................................... |
48 |
4.8.5. Назначение предельных отклонений формы ...................................... |
49 |
и расположения поверхностей........................................................................ |
49 |
4.8.6. Назначение шероховатости поверхностей .......................................... |
51 |
5. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАЩИТЫ ......................................................... |
54 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А1. Пример оформления титульного листа КП...................... |
55 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б2. Варианты заданий на курсовое проектирование ............. |
56 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В1. Первый этап эскизной компоновки |
|
цилиндрического редуктора .................................................................................. |
66 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В2. Первый этап эскизной компоновки |
|
конического редуктора........................................................................................... |
67 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В3. Первый этап эскизной компоновки |
|
червячного редуктора............................................................................................ |
68 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г1. Второй этап эскизной компоновки |
|
цилиндрического редуктора .................................................................................. |
69 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г1. Второй этап эскизной компоновки |
|
конического редуктора........................................................................................... |
70 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г1. Второй этап эскизной компоновки |
|
червячного редуктора............................................................................................. |
71 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Д1. Сборочный чертеж цилиндрического редуктора ............ |
72 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Д2. Сборочный чертеж конического редуктора ..................... |
73 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Д3. Сборочный чертеж червячного редуктора ....................... |
74 |
ПРИЛОЖЕНИЕ E1. Спецификация сборочного чертежа (лист первый)......... |
75 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж1. Чертеж цилиндрического колеса...................................... |
76 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж2. Чертеж конического колеса .............................................. |
77 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж3. Чертеж червячного колеса ................................................ |
78 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж4. Чертеж тихоходного вала .................................................. |
79 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................... |
80 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Курсовое проектирование (КП) является завершающим этапом в освоении курса «Техническая механика». Способствует закреплению и углублению теоретических знаний, способствует развитию творческой инициативы и самостоятельности.
Целью КП является приобретение практических навыков и умений при выполнении проектирования и конструирования электромеханического привода, состоящего из электродвигателя, редуктора, передач и (или) муфт.
Выполняя проект, студенты приобретают практические навыки кинематического исследования механизмов и изображения кинематических схем; проведения прочностных расчетов при конструировании; знакомятся с правилами оформления чертежей и пояснительной записки с учетом единой системы конструкторской документации (ЕСКД); совершенствуют навыки работы в системах автоматического проектирования («КОМПАС-3D», «AutoCad», «T- Flex» и др.), а также с технической и справочной литературой.
Впроцессе выполнения КП студенты направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» изучают устройство электромеханического привода и выполняют инженерные расчеты наиболее распространенных деталей общего назначения, зубчатых, червячных, ременных и цепных передач, оценивать их надежность и проводить анализ принятых решений.
Врезультате выполнения На основе расчетов студенты КП выполняется каждым студентом в рамках самостоятельной работы.
1.СТРУКТУРА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
1.1. Виды работ, выполняемых при проектировании
Темой КП является – «Проектирование электромеханического привода общего назначения».
Вкачестве объекта проектирования принимается электромеханический привод, в состав которого входят: асинхронный электродвигатель; одноступенчатый редуктор; открытая передача; муфта.
ВКП необходимо выполнить кинематический расчет привода и подобрать электродвигатель; рассчитать зубчатую (червячную) передачу; подобрать подшипники качения и рассчитать их на долговечность; провести проверочный расчет ведомого вала. По результатам расчета выполняется графическую часть.
Полностью выполненный проект представляется в виде комплекта конструкторской документации – расчетно-пояснительной записки (ПЗ) и чертежей.
5
1.2. Структура пояснительной записки
Расчетно-пояснительная записка (ПЗ) должна содержать введение, техническое задание, основная часть, заключение, список использованных источников.
Основная часть КП содержит следующие разделы: 1 Кинематический расчет привода
1.1Выбор электродвигателя
1.2Уточнение передаточных чисел
1.3Определение частот вращения и угловых скоростей валов
1.4Определение крутящих моментов на валах
1.5Определение мощности на валах
2Расчет зубчатых передач (червячных)
2.1Выбор материалов и термообработки
2.2Допустимые контактные напряжения
2.3Допускаемые напряжения на изгиб зубьев
2.4Расчёт геометрических параметров передачи
2.5Расчет нагрузок, действующих в зацеплении
2.6Проверочный расчёт зубчатой (червячной) передачи
2.7Тепловой расчет редуктора (червячная передача)
3Расчет ременной (цепной) передачи
3.1Проектный расчет
3.2Проверочный расчет
4Эскизное проектирование
4.1Расстояние между деталями редуктора
4.2Предварительный расчет валов
4.3Расчет конструктивных элементов зубчатых (червячных) колес
4.4Выбор подшипников качения
4.5Выбор шпоночного соединения
5Проверочные расчеты
5.1Проверочный расчет подшипников качения
5.2Проверочный расчет шпоночного соединения
5.3Проверочный расчет валов на прочность
Объем ПЗ состовляет около 25-30 страниц формата А4.
1.3. Структура и вид графической части
Графические материалы, предусмотренные КП, должен быть выполнен в соответствии с требованиями действующих стандартов ЕСКД и ЕСДП.
Графическая часть содержит:
-сборочный чертеж редуктора – формат А1;
-чертеж тихоходного вала – формат А3;
6
- чертеж зубчатого (червячного) колеса – формат А3.
1.4.Требования к оформлению расчетно-пояснительной записки
играфической части
Пояснительная записка (ПЗ) к КП должна выполняться в соответствии с требованиями ЕСКД к текстовым документам, а также действующим стандартом СТО 4.2-07-2014. В данном стандарте приводятся все необходимые требования и рекомендации по оформлению титульного и рабочих листов пояснительной записки, технического задания, иллюстраций, таблиц и заполнению спецификаций.
ПЗ оформляется с использованием компьютера в текстовом редакторе «Microsoft Office Word» на листах белой бумаги формата А4. Используемый шрифт «Times New Roman» размером 14. Межстрочный интервал принимают одинарный или полуторный. Абзацный отступ, за исключением заголовков структурных элементов, должен быть одинаковым по всему тексту документа и равен 1,25 см.
Титульный лист КП оформляется в соответствии с действующим стандартом СТО. ПЗ выполняют на листах с рамкой и основной надписью.
Внекоторых случаях допускается рукописное изложение текста документа. При этом почерк должен быть четким и аккуратным, чернила черного цвета, высота букв и цифр не менее 3 мм, расстояние между строк не менее 8
мми не более 10 мм.
Взаписке приводится содержание, включающее перечень этапов расчета (структурных элементов). Содержание ПЗ делится на разделы, подразделы, и в случае необходимости на пункты и подпункты. Каждый раздел должен иметь порядковый номер, обозначенный арабскими цифрами, краткое название прописными буквами полужирным шрифтом. В конце названия точка не ставится, например:
1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
2 РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
Каждый структурный элемент текстового документа начинают с нового листа и отделяют от текста интервалом в одну строку.
Если раздел содержит подраздел, тогда в нумерацию включают номер раздела и порядковый номер подраздела, разделенные точкой. В конце номера точка не ставится. Наименование подраздела записывают с прописной буквы, например:
1.1 Выбор электродвигателя
7
1.2 Уточнение передаточных чисел
Номер пункта должен содержать номер раздела, номер подраздела и порядковый номер подпункта, разделенные точкой. Заголовок пункта пишется с прописной буквы, например:
1.1.1Расчет требуемой мощности электродвигателя
1.1.2Расчет коэффициента полезного действия
Все выполненные расчеты должны сопровождаться необходимыми пояснениями, содержать уравнения, выводы соответствующих зависимостей, сопровождаться требуемыми графическими иллюстрациями, рисунками или чертежами. Материал ПЗ следует излагать кратко и логически последовательно. Придерживаться точности формулировок, исключающих возможность неоднозначного толкования,
Расчеты деталей машин производятся в системе СИ (м, мм, Н, кН, Нм, Па, МПа и др.).
При выполнении расчетов необходимо обеспечить их достаточную точность. При этом значение силы следует округлять до целого числа Н, для моментов и для напряжений – десятая доля чисел Нм и МПа. Все линейные размеры берут целыми числами в миллиметрах в соответствии с рядами предпочтительных чисел.
При записывании расчетов в ПЗ следует сначала записать формулу в отдельной строке, а затем привести пояснение символов и числовых коэффициентов входящих в формулу. Пояснение каждого символа приводят с новой строки. Первую строку пояснения начинают со слова «где». После этого формула записывается без преобразований, с числовыми значениями всех величин и результат вычислений. Например, при определении требуемой мощности электродвигателя следует писать:
Рэ.тр. = Рвых ,общ
где Рвых – мощность на выходном валу, кВт;общ – суммарный КПД привода.
Рэ.тр. = , , кВ т.,
8
Несоблюдение указанного правила затрудняет чтение и проверку расчетов и может привести к ошибке.
Формулы, помещаемые в тексте, нумеруются по порядку арабскими цифрами в пределах всего документа. Номер указываются в круглых скобках в крайнем правом положении:
|
|
2T 103 |
|
|||
Ft 2 |
2 |
|
, |
(1) |
||
d |
2 |
|||||
|
|
|
|
|||
Допускается нумеровать формулы в пределах каждого раздела. В этом случае номер будет состоять из номера раздела и номера формулы, разделенных точкой:
V |
d |
|
dn |
, |
(1.1) |
2 |
60 |
Чертежи, помещаемые в ПЗ, выполняются в соответствии с требованиями действующих государственных стандартов ЕСКД.
Все имеющиеся в ПЗ иллюстрации нумеруют арабскими цифрами в пределах всего документа или в пределах раздела, например:
Рисунок 1 – Кинематическая схема привода
Рисунок 1.2 – Расчетная схема тихоходного вала
Взаключении необходимо привести выводы по результатам выполненной работы; провести оценку полноты решений поставленных задач, полученных результатов, преимуществ принятых конструктивных решений.
Вконце ПЗ приводится список использованных источников и приложение. В список использованных источников вносят все литературные источники, правовые и нормативные документы, на которые сделаны ссылки в тексте КП. Список использованных источников оформляется в соответствии с СТО
4.2-07-2014.
Вприложении помещают материалы, которые не могут быть помещены
восновной текст документа: иллюстрации большого формата или объема; справочный материал; таблицы с данными; спецификации и др.
Страницы КП нумеруют арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему документу. В основной надписи указывают номер страницы и шифр документа – КП 13.03.02 07.05 ПЗ (рис. 1.1). Шифр содержит код специальности, номер задания и номер варианта исходных данных.
9
Рис. 1.1. Нумерация листов КП
Титульный лист КП включают в общую нумерацию страниц, но номер страницы на нем не проставляют. Пример оформления титульного листа приведен в приложении А.
Графическая часть КП выполняется на белых листах формата А1 и А3 и подшивается к ПЗ.
Графический материал выполняется с использованием систем автоматического проектирования. Допускается выполнять простым карандашом при помощи чертежных принадлежностей. Использование цветных карандашей и фломастеров не допускается. При оформлении чертежей необходимо руководствоваться требованиями ЕСКД.
Масштаб выбирается в соответствии с ГОСТ 2.302-68 и зависит от габаритных размеров. По возможности должен быть 1:1. Если нет возможности использовать этот масштаб, допускается меньший масштаб.
При выполнении чертежей следует применять масштабы, установленные стандартом: 1:1; при уменьшении – 1:2; 1:1,5; 1:2,4; 1:5; 1:10 и т.д.; при увели-
чении – 2:1; 2,5:1; 4:1; 5:1; 10:1 и т.д.
На всех чертежах должна присутствовать основная надпись (угловой штамп) в соответствии с ГОСТ 2.104-68, которая для машиностроительных чертежей имеет вид, представленный на рис. 1.2.
Рис.1.2. Основная надпись чертежа
В графе 1 указывается наименование изделя в именительном падеже единственного числа, при этом на первом месте ставится существительное, например «Вал тихоходный», «Колесо зубчатое»
10