Автоматизация конструкторских работ

Элементы САПР и их использование при курсовом проектировании по деталям машин

Системой автоматизированного проектирования (САПР) на­зывают совокупность средств и методов для осуществления авто­матизированного проектирования. Под автоматизированным про­ектированием понимают проектирование с помощью ЭВМ, вклю­чающее поиск оптимального решения с выдачей результатов в графическом виде на экране дисплея или с помощью графопо­строителя на бумаге. Такое проектирование ведется в диалоговом режиме "человек-ЭВМ".

Необходимость автоматизации проектирования обусловлена требованием существенного сокращения времени разработки но­вых конструкций, которое может быть достигнуто повышением производительности конструкторских работ за счет устранения несоответствия между традиционной технологией проектирования и постоянно возрастающей сложностью проектируемых изделий, удваивающейся в течение каждого десятилетия.

В развитии САПР выделяют несколько этапов: первый -применение ЭВМ для решения отдельных расчетных задач; второй - ввод-вывод графической информации в диалоговом режиме; тре­тий - комплексная автоматизация. Результаты могут выдаваться, например, в виде рабочих чертежей, пространственных изображе­ний, полей изменения параметров.

 

 

При конструировании должны быть выбраны оптимальные параметры изделия, наилучшим образом удовлетворяющие раз­личным, часто противоречивым требованиям: наименьшим массе (или массе, отнесенной к вращающему моменту), габаритам, стои­мости, наибольшему КПД, требуемым жесткости, надежности.

Одним из элементов САПР, применяемых при курсовом про­ектировании, является автоматизация расчетов [9, 11], предусмат­ривающая применение современных точных методов расчета, ко­торые были невозможны при ручном счете.

Другим элементом САПР является развитие навыка и умения работы с банками данных. Такими, например, как параметры стан­дартных узлов (электродвигателей, подшипников качения, муфт приводов и др.), или графическими данными - чертежами деталей общего назначения (валов, зубчатых колес); каталогом готовых графических решений; пакетами прикладных программ. Работа с банками данных осуществляется в диалоговом режиме с ЭВМ.

В практической конструкторской деятельности очень часто приходится иметь дело с выбором параметров, задаваемых в тех­нической документации в табличной форме. Выбранное табличное значение используют непосредственно для простановки на черте­жах, для проведения различных расчетов или в качестве входного параметра при определении показателей, заданных в табличной форме. Поэтому большое практическое значение имеет такой эле­мент САПР, как извлечение данных из многомерных таблиц и об­легчение программирования табличных операций с ними.

Перспективным элементом САПР в курсовом проектировании по деталям машин является автоматизация конструкторских и графических работ, конструирование с помощью ЭВМ.

Ниже приводится описание возможных для применения при курсовом проектировании направлений оптимизации и конструи­рования деталей машин с помощью вычислительной техники. Описываемые программы реализованы на персональных ЭВМ и позволяют получить, например, компоновочную схему двухсту­пенчатого цилиндрического редуктора в соответствии с выбран­ным критерием оптимизации, эскизный или рабочий чертежи сконструированного вала, рабочий чертеж зубчатого цилиндриче­ского колеса и др.

Программы конструирования используют разработанную ра­нее [9, 11], усовершенствованную и расширенную впоследствии библиотеку программ. Результатом выполнения программ конст­руирования является созданный и отредактированный образ чер­тежа, который может быть выведен в виде твердой копии на лист и (или) сохранен в библиотеке чертежей (банке проектов) в виде чертежного или обменного файлов.

Конструирование редукторов

Конструирование корпусных деталей

Корпусные детали являются составными частями редуктора и предназначаются для обеспечения правильного взаимного расположения сопряженных деталей редуктора, защиты рабочих поверхностей зубча­тых колес и подшипников от пыли и грязи, защиты от выброса масла в окружающую среду при работе редуктора, отвода тепла, а также для размещения масляной ванны (у редукторов с картерной смазкой).

Габаритные размеры корпусных деталей определяются при ком­поновке редуктора с учетом типа, размера и относительного расположе­ния деталей передачи, системы смазки зацепления и подшипниковых узлов.

Работоспособность кинематических пар зависит от жесткости корпусных деталей. Требуемая жесткость достигается за счет оптимиза­ции формы и размеров корпусных деталей, а также за счет рациональ­ного использования ребер жесткости.

У большинства редукторов корпус выполняют разъемным. У ци­линдрических и коническо-цилиндрических редукторов с расположением валов в горизонтальной плоскости чаще всего бывает один разъем (рис. 19). Благодаря разъему в плоскости валов обеспечивается наиболее удобная сборка редуктора.

Вообще, рациональная конструкция корпусных деталей связа­на с масштабами производства. В условиях единичного и мелкосерий­ного изготовления простота форм отливок и моделей является важ­ным преимуществом. При массовом производстве сложность конфигу­рации отливки не делает ее заметно дороже, и оправданы те формы, которые приводят к оптимальной массе и облегчению процесса обра­ботки для данного технологического оборудования.

Конструкции корпусных деталей делятся на два типа. Для перво­го, традиционного (см. рис. 19), характерны гладкие внутренние поверх­ности и выступающие наружу-фланцы, ребра, приливы для размещения подшипников. Корпусные детали второго типа отливаются сглаженными очертаниями снаружи, а выступающие элементы располагаются в основ­ном внутри корпуса. На нем нет нижнего фланца под фундаментные бол­ты, а крепление осуществляется за счет углублений в корпусе по углам; такие конструкции могут быть тяжелее, но имеют лучший внешний вид и хорошие виброакустические характеристики.

 

Рис. 18.Редуктор двухступенчатый соосный: 1 - крепежная шпилька на промежуточной опоре;; 2 - установочный штифт; 3 - ложе с заплечиком для подшипника входного вала; 4 - ложе без запле-чика для подшипника входного вала; 5 - корпус подшипника на промежуточной опоре с фиксацией; 6 - корпус подшипника на промежуточной опоре без фиксации; 7 - ступенчатая расточка промежу­точной опоры под наружные диаметры подшипников I и III валов

 

 

Рис. 19. Размеры корпуса зубчатого цилиндрического горизонтального редуктора с закладными крышками

Конструкции корпусных деталей делятся на два типа. Для перво­го, традиционного (см. рис. 19), характерны гладкие внутренние поверх­ности и выступающие наружу фланцы, ребра, приливы для размещения подшипников. Корпусные детали второго типа отливаются сглаженными очертаниями снаружи, а выступающие элементы располагаются в основ­ном внутри корпуса. На нем нет нижнего фланца под фундаментные бол­ты, а крепление осуществляется за счет углублений в корпусе по углам; такие конструкции могут быть тяжелее, но имеют лучший внешний вид и хорошие виброакустические характеристики.

 

Рекомендуемые расстояния: а - от оси болта до стенки; b - от посадочного диаметра крышки.

 

Рис. 20. Пример конструирования крепления подшипникого

узла с закладной крышкой болтами

 

Рекомендуемые расстояния: а - от оси болта до стенки; b - от посадочного диаметра крышки.

 

 

 

Рис. 21. Пример применения винта для подшипникового узла с закладной крышкой

 

Под болты с шестигранной головкой:

 

 

 

Под винты с цилиндрической головкой и внутренним шести­гранником:

 

Рис. 22. Место под гаечный ключ по ГОСТ 13682-80 на стыковочных фланцах редукторов (размеры в миллиметрах)

 

Однако, проектируя специальные редукторы мелкосерийного и индивидуального изготовления, конструкторы часто предпочитают срав­нительно простые корпусные детали первого типа (см. рис. 19).

Приведем некоторые соотношения для корпусных деталей ре­дуктора:

-толщина стенки корпуса 8...12 мм;

-диаметр фундаментальных болтов 10 мм;

- диа метр бо лтов (винтов) соединения крышки с корпусом ре­дуктора

10 мм;

- диаметр болтов (винтов) крепления торцевых крышек подшип­ников и крышки смотрового люка 8 мм.

 

 

 

Рис. 23. Место под гаечный ключ по ГОСТ 13682-80 на опорных фланцах редукторов (размеры в миллиметрах)

Для редукторов первого типа при передаче средней мощности можно использовать и рекомендации, приведенные на рисунках 20-23, а также на рисунке 19.