Методические указания по выполению

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Объем проекта

    К защите курсового проекта должны быть представлены пояснительная записка и чертежи.

 

Пояснительная записка

 

Пояснительная записка должна включать:

1) обложку с форменным бланком на ней. Образец форменного бланка на обложку см. в приложении А (с.68);

2) титульный лист. Образец титульного листа дан в приложении Б (с. 69).

На титульном листе к проекту, кроме всего прочего, помещают обозначе-ние документа. Например, для студентов заочного отделения:

КП – НГТУ – 1502 – 25 – 40 – 08,

где КП – индекс: курсовой проект;

НГТУ – аббревиатура университета;

1502 – специальность;

25 – шифр (две последние цифры) студента;

40 – номер студента из списка специальности (узнать в деканате);

08 – год защиты проекта (2008 г.);

3) содержание. Образец оформления "Содержания" приведен в приложении В (с. 70). Содержание в образце представлено в наиболее общем виде для всех запискок. Из него следует исключить подразделы (в типографском бланке кафедры для них не надо указывать их номера и страницы), не выполняемые в данном конкретном проекте. Пример см. на с. 26;

4) техническое задание. Типовой бланк кафедры ТЗ показан в приложении Г (с. 71). Пример оформления дан на с. 27, 28.

5) текстовую часть; Все требования, предъявляемые к оформлению текстовой части записки, должны соответствовать ГОСТ 2.105-95 ЕСКД "Общие требования к текстовым документам", основные положения которого изложены в [12].

6) список использованной литературы. В списке приводится только та литература, на которую есть ссылка в тексте записки;

7) приложение (спецификации);

8) другие приложения (при необходимости).

 

2.1.2. Чертежи

    Состав чертежей курсового проекта, выполненных на ватмане:

1) сборочный чертеж  редуктора (формат А1; 1...2 листа в зависимости

от масштаба изображения *); Примеры чертежей см. в приложении Е.

2) сборочный чертеж привода (формат А1; 1 лист; приложение И);

3) рабочий чертеж корпусной детали (формат А1; 1 лист; приложение Ж):

а) ТЗ – 01, 02, 05, 06, 07, 08 выполняют чертеж основания корпу-

са редуктора;

    б) ТЗ – 03, 04, 09, 10 выполняют чертеж крышки корпуса редуктора.

    В обоих случаях: для единичного и мелкосерийного производств следует принять сварные заготовки корпусных деталей; для крупносерийного и массового производств – заготовки литые;

4) рабочие чертежи  двух деталей: выходной  вал  редуктора  и  зубчатое

 (червячное) колесо с этого вала (на листе формата А2 рисуют два формата А3 под каждую деталь. При этом формат А2 не разрезать). Рабочие чертежи деталей, как правило, выполняют в масштабе 1:1; примеры см. в приложении К.

5) спецификации к чертежам сборочных единиц (формат А4). Правила оформления спецификаций изложены в [12, c.11] Там же (приложения И, К, Л) приведены их примеры.

Общие требования к чертежам, содержание всех листов проекта, технические требования и технические характеристики на чертежах даны в [12, c.13 и 34].

    Чертежи типовых конструкций редукторов, общего вида, корпусов, деталей см. в [5], [7…10] и в приложениях к настоящему пособию.  

 

2.2. Последовательность выполнения проекта

 

1. Из табл. 1.1…1.6 согласно шифра студента списать наименование и

схему машины, состав передач привода к ней, исходные данные для расчетов.

2. Ознакомиться с конструкцией машины и требованиями, предъявляе-

мыми к приводу. По рекомендуемой литературе (особенно [8…10]) следует найти заданный в приводе редуктор и открытую передачу [17], [18] с целью использования их в проекте в качестве прототипа. В [7, c. 358] даны описания конструкций наиболее распространенных редукторов.

  3. Последовательность выполнения проекта необходимо соблюдать в соответствии с "Содержанием" (приложение В) пояснительной записки и образцом ее выполнения.

 

___________________________________________

       * Масштаб чертежей по п. 1…3 выбирают из условия 75…80%-го заполнения формата чертежа.

    4. Выполнить кинематический и энергетический расчеты привода [15]. Примеры этих расчетов приведены в [15] и в первой части комплекса на с. 65. Они охватывают большинство схем приводов ТЗ.

    При выборе двигателя следует принять тот из них, частота вращения которого, отнесенная к частоте вращения рабочего органа, дает общее передаточное число u ₀, разбиваемое на рекомендуемые по нормам оптимальных передаточных чисел редуктора [15, c. 12] и открытой (ременной или цепной) [15, c. 11] передачи согласно схеме привода. Для снижения массы и габаритных размеров привода предпочтительны двигатели с более высокой частотой вращения – 1500 и 3000 мин^-1. В дальнейшем следует рассчитывать один вариант привода для выбранного двигателя.

    5. Выбрать материалы и произвести проектировочный расчет зубчатых (червячной) передач редуктора [16, часть 1], [21].

    При выборе материала и термообработки следует иметь в виду масштаб производства зубчатых передач:

    а) единичное и мелкосерийное производства – термообработка ТВЧ1 + У2;

    б) крупносерийное  и  массовое  производства –  термообработка  ТВЧ1 +

+ ТВЧ2 или Ц1 + Ц2 (рекомендуется при мощности не менее 3 кВт). При малых мощностях и высокотвердых зубьях (Н ≥ 56 HRC) получаются небольшие межосевые расстояния передач, в пределах которых не удается разместить подшипники качения соседних валов и между ними болты крепления крышки редуктора к корпусу. Вследствие этого приходится конструктивно увеличивать межосевое расстояние, зубья передачи оказываются недогруженными, а отсюда теряется смысл применения дорогой технологии.

    Наклон зубьев в редукторах следует назначать косой, шевронный или круговой (конические передачи); червяки – линейчатые (эвольвентные) или нелинейчатые.

    В [16, часть 3] приведены примеры расчетов передач различных редукторов при разном сочетании твердостей зубьев.

    6. Рассчитать ременную [17] или цепную [18] передачу. При выборе окончательного варианта ее следует обратить внимание на ограничения по диаметрам шкивов или звездочек с целью вписания их в габариты привода (электродвигателя – редуктора или редуктора – рабочего органа). Образец расчета ременной передачи приведен на с. 16. Пример расчета цепной передачи см. в образце выполнения пояснительной записки на с. 38 и 46. Кроме того, привод с ременной передачей и коническо-цилиндрическим редуктором КЦ рассчитан в [21].

    7. Определить ориентировочные диаметры валов по расчету на кручение. Это будут диаметры концов входного и выходного валов или диаметры под зубчатыми (червячными) колесами промежуточного вала. Необходимо помнить, что шестерни и червяки, как правило, выполняют за одно целое с валами. Колеса делают съемными с вала.

    8. По величине передаваемого расчетного момента, диаметру вала и функциональным требованиям подобрать муфты [25].

    9. Произвести проверочный расчет зубчатых (червячной) передач [16, части 2 и 3], обратив внимание на удовлетворение прочностным и конструктивным ограничениям.

    10. Привести конструкции (эскизы и размеры) зубчатых колес (червяка и червячного колеса) [5…10], а также рассчитать элементы корпуса [5…10].

11. Обосновать смазку зацеплений и подшипников [1], [5], [7…10].

12. На листах ватмана (одном или двух в зависимости от масштаба) на-

чать разработку эскизного проекта – сборочного чертежа редуктора в тонких линиях в трех проекциях (главный вид со стороны входного вала, вид сверху со снятой крышкой редуктора и вид сбоку со стороны маслоуказателя и сливной пробки). Правила эскизного проектирования изложены в [5, c. 42], [7, c. 240], [9, c. 56].

    13. Определить усилия, действующие в передачах [16, часть 2]. Предварительно по рекомендациям практики [5], [20] намечают подшипники качения и рассчитывают валы на изгиб и кручение [5], [19]. При расчете валов консольные нагрузки на их концах от муфт и открытых передач (ременных, цепных, зубчатых) следует учитывать обязательно. Условно принято считать окружные силы F _t в зацеплениях, лежащими в горизонтальной плоскости X (ее располагают по плоскостям валов редуктора), радиальные силы F _r и моменты М _а от осевых сил F _a – в плоскости Y. Известные по направлению консольные нагрузки F_K (от ременных, цепных, зубчатых передач) прикладывают в виде проекций F_{K х} стные по направлению одного вала, вид сверху со снятой крышкой редуктора и вид сбоку со стороны маслоуказателя и сливной п  и F_{K y} по плоскостям X и Y. Направление силы от муфты F _M неизвестно, его учитывают в расчетах отдельно [3, с. 156], [19].

В учебном проекте конец входного вала редуктора следует выполнять коническим; конец выходного вала допускается делать цилиндрическим.

    На сопротивление усталости рассчитывается наиболее нагруженное сечение того вала, который был выбран для выполнения рабочего чертежа.

14. Рассчитать ресурс подшипников качения [20].

15. Проверить прочность шпоночных (шлицевых) соединений или соединения с гарантированным натягом (для бесшпоночного соединения).

16. Составить спецификацию сборочного чертежа редуктора.

17. Представить руководителю проекта на проверку сборочный чертеж

 редуктора в тонких линиях со спецификацией.

18. Разработать [5], [8…10] и показать руководителю проекта сборочный чертеж привода. Составить на него спецификацию.

    19. Выполнить рабочие чертежи выходного вала и зубчатого колеса [5], [9], сопряженного с этим валом. Опасное сечение вала проверить на сопротивление усталости.

20. Рассчитать болты крепления редуктора к раме (плите) [14, c. 19], [21, c. 40]. Класс прочности болтов (винтов) крепления редуктора должен быть не ниже 5.8, 6.6.. В данном расчете также следует учитывать консольные нагрузки.

21. Вычертить рабочий чертеж корпусной детали [5, с. 382].

22. Оформить пояснительную записку к проекту. Для возможности контроля ошибок в черновом варианте записку следует писать в “развернутой” (не в табличной) форме, т.е. формула – подстановка в нее параметров – результат. Сразу же давать ссылку на используемые источники литературы, ведя параллельно список источников на отдельном листе бумаги.

    После утверждения расчетов записку следует переписывать начисто по нескольку листов в день (без указания номеров листов) в течение всего проектирования, иначе  написание записки всей сразу  в конце проектирования окажется са-

мым трудоемким этапом работы.

Так как курсовой проект по деталям машин является первым по-настоящему инженерным проектом, то основной упор в нем делается на усвоение физического смысла и границ существования параметров, изучение конструкций изделий, т.е. ставится задача их анализа. Для получения первых навыков проектирования настоящий проект должен быть выполнен вручную – записка написана от руки черной пастой (чернилами, тушью); чертежи – карандашом с оформлением по стандартам.

23. Обвести все чертежи толстыми линиями.

24. Записаться на кафедре или у руководителя проекта на защиту.

25. В назначенный день  без опоздания явиться  на защиту  проекта, не за-

быв захватить с собой чертежи, пояснительную записку, зачетную книжку и, если надо, то и направление из деканата.

 

2.3. Краткое описание схем редукторов технического задания

       Зубчатые цилиндрические двухступенчатые редукторы применяют при передаточных числах u = 6,3…40 (50). В условиях массового и крупносерийного производств межосевые расстояния округляют по ряду чисел Ra 20.

       Цилиндрические редукторы наиболее просты в изготовлении и эксплуатации, имеют высокий КПД и меньшую массу на единицу передаваемого вращающего момента. Среди общего числа применяемых редукторов 90% составляют цилиндрические.

       Наиболее простой и распространенной схемой редуктора является развернутая схема с параллельным расположением валов в горизонтальной плоскости (редуктор Ц2); в табл. 1.6 ТЗ редуктору присвоен условный код 11*. Несимметричное расположение зубчатых передач приводит к повышению концентрации нагрузки по длине контактных линий, что особенно существенно для твердых передач, где зубчатые колеса следует выполнять узкими. Пример чертежа редуктора Ц2 приведен на рис. Е1 (приложение Е; с. 74) без вида сбоку, который следует принимать таким, как на рис. Е2 (с. 75).

        В целях улучшения условий работы редукторы выполняют с раздвоенными ступенями, в большинстве случаев – быстроходной (схема Ц2_РБ, код 12). Быстроходную ступень по ширине венца делят пополам и половины устанавливают на валы с противоположным направлением зубьев (как бы шевронным). Это позволяет уравновесить осевые силы в зацеплениях, применять радиальные (нерегулируемые) подшипники, вследствие симметрии более равномерно распределить нагрузку по длине валов. Редуктор получается примерно на 20% легче редуктора Ц2. Но для компенсации погрешностей изготовления и сборки зубчатых пар валы редуктора Ц2_РБ должны выполняться " плавающими " в осевом направлении в зависимости от типа тихоходной передачи. Тихоходная передача прямозубая – "плавающий" вал промежуточный; тихоходная передача – косозубая – "плавающий" вал входной;  тихоходная пе-

редача  шевронная –  "плавающих" два  вала: входной  и  промежуточный. Пример чертежа

_____________________________

* Коды редукторов 11…17 (табл. 1.6 ТЗ) введены нами условно для упорядочения схем в технических заданиях проекта.

редуктора Ц2_РБ дан на рис. Е2 (с. 75).

Третий вид цилиндрических двухступенчатых редукторов – это редукторы соосные горизонтальные Ц2С (код 13 в табл. 1.6) – валы расположены в горизонтальной плоскости – и вертикальные Ц2С_В (код 14 в табл. 1.6) – валы располагаются в вертикальной плоскости.

       Соосные редукторы применяют, если по компоновке необходимо, чтобы оси входного и выходного валов располагались на одной линии. Это обеспечивает малые размеры редукторов по длине (в вертикальных – по высоте) при некотором увеличении ширины. По сравнению с редуктором Ц2 усложняется конструкция корпуса, так как внутри него необходимо разместить опору для подшипников входного и выходного валов. Ухудшаются условия смазки этих подшипников, а у вертикальных редукторов – еще и смазки тихоходной ступени. Быстроходная ступень в большинстве случаев недогружена. а промежуточный вал имеет большую длину. Примеры чертежей редуктора Ц2С – на рис. Е3 (с. 76, 77); редуктора Ц2С_В – на рис. Е4 (с. 78, 79).

       Одним из показателей качества цилиндрических двухступенчатых редукторов является  отношение  межосевых  расстояний тихоходной и быстроходной ступеней a_{W T} / a_{W Б}. В  настоящее  время  оно  равно  1,12…1,6 (1,6 – при больших u и постоянном режиме нагружения). При этом наблюдается тенденция к его уменьшению. Рекомендуется для сравнения результата расчетов проекта иметь в виду указанные пределы отношения a_{W T} / a_{W Б}.

       В коническо-цилиндрическом двухступенчатом редукторе КЦ (код 15 в табл. 1.6) быстроходную ступень выполняют в виде конической передачи с круговыми зубьями, тихоходную – цилиндрической косозубой. В простом варианте коническая шестерня располагается консольно с установкой подшипников ее вала "врастяжку", что усложняет регулирование зазоров и смазку опор. Пример чертежа редуктора КЦ дан на рис. Е5 (с. 80, 81).

Преимущество редукторов КЦ – пересекающееся расположение осей входного и выходного валов, что может быть использовано по условиям компоновки привода.

Червячные редукторы Ч (код 16 в табл. 1.6) применяют в приводах с перекрещивающимся  расположением  осей  валов,  при больших  передаточных числах в одной ступени  (u =

= 7,1…80), при необходимости более плавной и бесшумной работы, а также в качестве останова при невозможности обратного движения от колеса к червяку.

Червячные передачи выполняют с верхним, нижним и боковым расположением червяка. Наиболее широко применяют передачи с нижним червяком (пример чертежа – на рис. Е6, (с. 82) вследствие обильного смазывания червячной пары и подшипников маслом, залитым в корпус редуктора. У верхних червяков наблюдается повышенный нагрев и невозможность смазки подшипников разбрызгиванием масла из корпуса. Боковое расположение червяка выполняют, если необходимо иметь вертикальный вал червячного колеса (например, в механизмах поворота кранов, смесителях, питателях и т.п.). Для улучшения теплоотвода поверхности корпусов и крышек редукторов обеспечивают ребрами.

Цилиндро-червячные двухступенчатые редукторы ЦЧ (код 17 в табл. 1.6) имеют перекрещивающееся расположение осей входного и выходного валов. Добавляя к червячной паре в качестве быстроходной ступени цилиндрическую косозубую передачу, получают у редуктора ЦЧ большое передаточное число u = 16…200 при незначительном увеличении габаритов. Пример чертежа – на рис. Е7 (с. 83).

В заключении отметим, что конкретная схема редуктора выбирается в зависимости от общего передаточного числа и компоновки привода машины.

 

 

ПРИМЕР РАСЧЕТА РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

    В приводах машин общего назначения в настоящее время основной из ременных передач является клиноременная. Сечения с обозначением параметров клиновых ремней по ГОСТ 1284.1-89 показаны на рис. 3.1. В скобках даны

обозначения, часто встречающиеся в отечественной литературе: W (b 0) – ширина большого основания ремня; W Р (b Р) – расчетная ширина ремня; T (h) – высота ремня; α(φ0) – угол клина ремня, равный 40 ± 1^0; d Р – расчетный диаметр ремня; y 0 – расстояние от нейтральной линии ремня до большого основания, в среднем равное 0,36 Т.       В зависимости от отношения W / T клино-

вые ремни выпускают трех видов: нормальных сечений (W / T» 1,6...1,7); узкие (W / T» 1,2...1,3); широкие (W / T» 3,3...3,4) - специальные для вариаторов.

    По ГОСТ 1284.2-89 ремни всех нормальных сечений длиной до 8 м должны иметь кордшнур (рис. 3.1, б). Ремни длиной свыше 1,6 м допускается изготавливать с кордтканью (рис. 3.1, а). Кордшнуровые ремни более качественные. Ремни нормальных сечений в зависимости от передаваемой мощности, долговечности и допускаемого удлинения выпускают четырех классов: I, II, III, IV (лучшие).

    В силу того, что неметаллическая основа сечений ремней по прочности значительно слабее металлических передач редукторов, ременные передачи устанавливают на наиболее быстроходные валы приводов, где меньше вращающие моменты, т.е. на валы двигателей.

 

Исходные данные

 

    1. Схема привода задается в техническом задании и состоит из клиноременной передачи и редуктора. Из энергетического и кинематического расчетов получено: общее передаточное число привода u ₀′ = 45,75, редуктора u _ред = 25, ременной передачи u _рп = 1,83 (без округления в кинематическом расчете).

    2. Потребная мощность двигателя Р _ДВ′ = 3,9 кВт;

ДВИГАТЕЛЬ АИР 100 L 4У3 ТУ 16-525.564-84, Р _ДВ = 4 кВт; n _ДВ = 1410 мин^-1;

    Режим работы тяжелый, две смены.