Учет сведений о материалах, темообработке и режиме работы передачи при использовании модуля APM Trans

 

Модуль APM Trans системы автоматизированного проектирования APM WinMachine предназначен для расчета передач вращения [4], в том числе:

• прямозубых зубчатых передач внешнего и внутреннего зацепления;

• косозубых и шевронных зубчатых передач;

• конических зубчатых передач с круговым и прямым зубом;

• червячных передач.

Может быть выполнен как проектировочный, так и проверочный расчет, при этом получают следующие характеристики:

• геометрические параметры передачи;

• силы и напряжения, возникающие в передаче;

Система позволяет получить рабочие чертежи элементов передач, экспортировать исходные данные и результаты расчета в удобные для пользователя форматы.

 

 

Расчет зубчатых передач

В числе основных данных, определяющих величину допускаемых напряжений для автоматизированного расчета зубчатых передач, вводят:

• частоту вращения выходного вала, мин^-1;

• требуемый ресурс передачи, час;

• число зацеплений каждого колеса передачи за один оборот ведущего колеса (для цилиндрических передач);

• термообработку каждого из колес. Учитывается четыре вида термообработки – улучшение, закалка, цементация, азотирование;

• типовой режим работы передачи (из числа описанных в 2.2.3);

• возможность реверса.

При проектировании с ограничениями (во время ввода исходной информации нажимается кнопка «Еще…») в качестве дополнительных данных для уточнения физико-механических свойств материалов могут быть заданы:

• материал каждого из колес из базы данных;

• средняя твердость (HRC) поверхности и сердцевины зубьев.

Выбор материала с соответствующей термообработкой осуществляется из базы данных [5]. Она представляет собой отдельный файл, доступный для редактирования (рис. 4).

 

 

Рис. 4

В случае несоответствия дополнительного параметра «Материал» и основного параметра «Термообработка» система выдаст информационное сообщение. При этом дополнительный параметр «Материал» в расчетах учитываться не будет.

При вводе твердости поверхности и сердцевины зубьев для пересчета единиц твердости при необходимости возможно использование рис. 2, б.

 

Расчет червячных передач

 

В числе основных данных, определяющих величину допускаемых напряжений при автоматизированном расчете червячных передач, вводят:

• частоту вращения выходного вала, мин^-1;

• требуемый ресурс передачи, час;

• материал венца червячного колеса: оловянная бронза, безоловянная бронза;

• типовой режим работы передачи (из числа описанных в 2.2.3).

В качестве источника информации о материалах венца используется база данных APM Material Data модуля APM Base [6].

 

Порядок выполнения работы. Требования к отчету

Студент осуществляет выбор материалов для передачи зацеплением в порядке, описанном в методических указаниях Отчет по выбору материалов должен быть оформлен в соответствии с требованиями ЕСКД.

 

7 Контрольные вопросы

 

1) Чем определяется выбор материалов и термообработки, и какие факторы учитывают при выборе материалов?

2) К чему приводит неправильное назначение коэффициентов запаса прочности, а, следовательно, занижение или завышение значения допускаемых напряжений?

3) Какие материалы применяют в машиностроении? Чем объяснить наиболее широкое распространение черных металлов? Какими недостатками они обладают?

4) Зачем выполняют термическую и химико-термическую обработку стали? Перечислите основные виды термообработки и химико-термической обработки стали.

5) Какие цветные сплавы наиболее распространены в машиностроении? Назовите цветные сплавы, которые используют для изготовления зубчатых и червячных колес. Расскажите, какими свойствами обладает каждый из этих сплавов.

6) Какие неметаллические материалы применяют для изготовления зубчатых и червячных колес, и каковы особенности применения таких колес?

7) На какие группы разделяют стальные зубчатые колеса в зависимости от твердости? Дайте характеристику каждой группе по технологии, нагрузочной способности и способности к приработке. Назовите, какие марки стали и виды термообработки рекомендуют для зубчатых колес проектируемых вами редукторов.

8) Каковы критерии работоспособности и виды разрушения зубьев зубчатых передач? С какими напряжениями они связаны? По каким из этих напряжений ведут проектный расчет, и по каким – проверочный?

9) От каких характеристик материала преимущественно зависят сопротивление контактной усталости зубьев зубчатых передач и допускаемые контактные напряжения?

10) Как учитывают влияние срока службы зубчатых передач при определении допускаемых напряжений? Каким коэффициентом это учитывается? При объяснении используйте кривую усталости (рис. 1).

11) Как учитывают переменность режима нагрузки при определении допускаемых напряжений?

12) Каким коэффициентом учитывают влияние двустороннего приложения нагрузки при определении допускаемых напряжений изгиба при расчете зубчатых передач, и каково его значение?

13) Что такое типовые режимы, сколько их существует? Для каких машин характерен тот или иной режим? Какой режим нагрузки является наиболее тяжелым для передачи?

14) Чем объяснить, что червяки изготавливают стальными? Какие марки сталей и виды термической и химико-термической обработки используют для червяков различных передач?

15) Какие материалы применяют для изготовления венцов червячных колес? Что является определяющим при выборе материала для изготовления венца червячного колеса?

16) Какие условия являются определяющими при определении допускаемых контактных напряжений при изготовлении венцов червячных колес: а) из оловянных бронз; б) из безоловянных бронз; в) из чугунов?

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. Прикладная механика: учебник для вузов / В.В. Джамай, Ю.Н. Дроздов, Е.А. Самойлов и др.: под ред. В.В. Джамая. – М.: Дрофа, 2004. – 414 с.

2. Проектирование механических передач: учебно-справочное пособие / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцов и др. – М.: «Альянс», 2008. – 590 с.

3. Шелофаст, В. В. Основы проектирования машин / В. В. Шелофаст. – М.: Изд-во АПМ, 2004. – 472 с.

4. APM Trans. Система проектирования механических передач вращения: Руководство пользователя. – М.: НТЦ АПМ, 2009. – 56 с.

5. APM Base. Система управления базами данных: Руководство пользователя. – М.: НТЦ АПМ, 2009. – 34 с.

 

Составители

 

Олег Владиславович Любимов

Лилия Михайловна Полетаева

 

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ РАСЧЕТЕ

ПЕРЕДАЧ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ CAD/CAE СИСТЕМЫ WINMACHINE

 

Методические указания к лабораторному занятию

по курсу «Прикладная механика»

для студентов направления 220700.62

«Автоматизация технологических процессов и производств»

 

 

Печатается в авторской редакции

 

 

Подписано в печать..    . Формат 60´84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л..

Тираж экз. Заказ     .

КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.