1   2   3   4
Ім'я файлу: ДМ_КПр._2019_СМ-71.doc
Розширення: doc
Розмір: 358кб.
Дата: 30.05.2020
скачати

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут

імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО»

Деталі машин:

рекомендації до виконання курсового проекту

Рекомендовано Методичною радою КПІ ім. Ігоря Сікорського
як навчальний посібник для студентів,
які навчаються за спеціальністю


133 «Галузеве машинобудування»,
освітньою програми
«Комп’ютеризовані поліграфічні системи»

Київ

КПІ ім. Ігоря Сікорського

2019

Деталі машин: рекомендації до виконання курсового проекту [Електронний ресурс]: навч. видання для студентів спеціальності 133 Галузеве машинобудування,освітньої програми «Комп’ютеризовані поліграфічні системи» /КПІ ім. Ігоря Сікорського; укладачі: Шостачук Ю.О., Шевчук А.В. – Електронні текстові дані (1 файл: ____ Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019. – 23 с.




Гриф надано Методичною радою КПІ ім. Ігоря Сікорського (протокол № ___від ____2019 р.)
за поданням Вченої ради Видавничо-поліграфічного інституту (протокол № 3 від 28.10.2019 р.)


Електронне мережне навчальне видання

Деталі машин:

рекомендації до виконання курсового проекту

Укладачі: Шостачук Ю.О., доцент, канд.техн.наук;

Шевчук А.В., професор, докт.техн.наук;
Відповідальний редактор: Шевчук Анатолій Васильович, проф., д.т.н.
Рецензент: Палюх О.О., доцент, канд.техн.наук

Поліграфія - галузь промисловості, яка займається переробкою, відтворенням та розмноженням інформації. Випуск різноманітної друкованої продукції залежить від наявності пристроїв та устаткування, яке забезпечує задану якість та відповідні критерії працездатності: міцність, зносостійкість, жорсткість, теплостійкість, вібростійкість тощо. Для врахування цих критеріїв необхідно володіти методиками пошуку, аналізу та розрахунку окремих елементів пристроїв та технологічного устаткування. Курсовий проект (КП) направлений на створення нових видів обладнання, а також пошук шляхів удосконалення існуючого устаткування. Під час роботи над КП студенти поглиблюють знання з проектування та конструювання елементів приводу виконавчих механізмів поліграфічного обладнання, удосконалюють вміння працювати з науково-технічною і довідковою літературою, набувають навики аналізу досягнень науки і техніки і можливість застосування їх результатів у створенні новітніх систем для поліграфічної галузі, а також опановують методику розв’язування конкретних інженерних задач та прийняття обґрунтованих техніко-економічних рішень стосовно завдання проекту.


 КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019

Зміст
Вступ ……………………………………………………………. 4

  1. Методичні вказівки щодо виконання проекту ……………. 5

    1. Загальні відомості ……………..…………..……………... 5

    2. Bибip електродвигуна, кінематичний i силовий

розрахунок приводу …..……………………….….……… 6

    1. Розрахунок пасової передачі …………………..………… 6

    2. Розрахунок ланцюгової передачі ………………...……… 7

    3. Розрахунок зубчастих і черв’ячних передач …………… 7

    4. Розрахунок валів ………………………………………… 8

    5. Вибір підшипників …………………………………….… 9

    6. Конструювання опор шківів і зірочок …………….….… 9

    7. Конструювання опор шківів і зірочок ………………… 10

    1. . Розрахунок і конструювання муфт …….……...….…… 10

2. Склад, обсяг і структура курсової роботи …………….….. 10

3. Перелік завдань ………………………………………… ..... 12

Список літератури …………………………………………….. 21

ВСТУП
Дисципліна «Деталі машин» є однією з основних дисциплін по вивченню студентами основ конструювання та визначення складових технологічного обладнання та механізмів, розуміння їх призначення та розрахунку основних характеристик.

Курсовий проект призначений для закріплення теоретичного матеріалу з дисципліни деталі машин та отримання практичних навичок з вирішення завдань щодо проектування механічних систем передачі руху виконавчим елементам.

Під час виконання курсового проекту у студентів формуються навички творчого і комплексного підходу до аналізу конструкції елементів і модулів устаткування, до розв’язування інженерних задач з розрахунку елементів та вузлів машин, поєднання їх з новими технологіями, що постійно розробляються та впроваджуються у виробництво. Робота направлена на розвиток вміння самостійно проводити аналіз конструкції машин та механізмів і їх параметрів з метою визначення їх ефективності для отримання продукції максимальної якості. При виконанні роботи використовуються отримані раніше знання із загально-інженерних та спеціальних дисциплін.

Студенти опановують курс дисципліни і закріплюють набуті знання на лекційних та практичних заняттях. Поглиблення знань при виконанні КП здійснюється студентами самостійно, а також під час консультації з викладачем.

Завдання з курсового проекту – передбачає розв’язування однієї або декількох комплексних задач по створенню приводу машин поліграфічної галузі та проектуванню вузлів i деталей: передач (зубчастих, черв’ячних, ланцюгових, пасових), муфт, підшипникових вузлів, зварних i литих конструкцій, огороджень тощо, які використовуються в машинах i служать для механізації i автоматизації технологічних процесів.

Основними завданнями проектування є:

  • закріплення, розширення та поглиблення знань матеріалу з деталей

машин: питань конструктивних особливостей зубчастих коліс, валів, підшипників, муфт тощо. Окрім того, під час курсового проектування студенти використовують отримані знання з дисциплін «Опір матеріалів», «Матеріалознавство та технологія матеріалів», «Теорія машин і механізмів» тощо;

  • отримання навичок з практичних розрахунків;

  • отримання початкових навичок з ведення науково-дослідницької роботи;

  • вміння читати та створювати креслення, які є мовою інженера;

  • набуття навичок з використання державних стандартів та інших нормативних документів;

  • вміння проводити аналіз результатів розрахунків та конструкції деталей, складальних одиниць і агрегатів;

  • підготовка студентів до виконання дипломного проекту.

Практичні розрахунки деталей машин за критеріями працездатності необхідно виконувати з використанням обчислювальних засобів. Оскільки багато величин в ході проектування доводиться багаторазово корегувати, ПЕОМ в цьому разі надає можливість при незначних затратах часу прорахувати велику кількість варіантів i вибрати з них оптимальний, з точки зору заданих умов.

Для успішного засвоєння дисципліни пропонується використовувати літературні джерела, які знаходяться в навчально-методичному кабінеті кафедри МАПВ та фондах НТБ НТУУ «КПІ», а також електронні джерела.
Мета та завдання курсового проекту – вивчення процесу проектування приводу і його складових машин поліграфічної галузі: передач (зубчастих, черв’ячних, ланцюгових, пасових), муфт, підшипникових вузлів, зварних i литих конструкцій, огороджень, які використовуються в машинах i служать для механізації i автоматизації технологічних процесів.


  1. Методичні вказівки до виконання проекту


1.1. Загальні відомості[1-4, 6-8]
Якість машин, вузлів, деталей оцінюється показниками працездатності та економічності. Працездатність – виконання заданих функцій на протязі певного часу без пошкодження та позапланових ремонтів, економічність – визначається вартістю матеріалів, витратами на виготовлення і експлуатацію. Значення того чи іншого критеріїв для заданого елемента визначається умовами їх роботи. В інженерних розрахунках велике значення має вибір розрахункових схем та допустимих навантажень. неправильне визначення запасу міцності може привести до руйнування деталей та невідповідному використанню матеріалу.

Отримавши завдання на курсовий проект, студент консультується з керівником проекту i узгоджує з ним, які креслення підлягають розробці у курсовому проекті. Ознайомившись із кінематичною схемою приводу, слід вивчити i виконати аналіз існуючих подібних конструкцій, використовуючи навчальні посібники, атласи конструкцій, спеціальну літературу i, по можливості, існуючі заводські креслення аналогічних пристроїв.

Після аналізу існуючих конструкцій i вибору прототипу, необхідно розпочати проектування відповідно до завдання, яке складається з трьох етапів:

  1. вибір електродвигуна, загальний кінематичний i силовий розрахунки

приводу;

  1. розрахунок i конструювання пасових (ланцюгових) передач;

  2. розрахунок i конструювання зубчастих (черв'ячних) редукторів.

При розрахунках механічних передач необхідно враховувати степінь відповідальності елементів конструкції, однорідність матеріалів, точність визначення робочих сил в системі, вплив технології виготовлення та монтажу елементів конструкції. При монтажу у місцях контакту деталей і ланок виникають контактні напруження, які приводять до проковзування, появи тертя, що є причиною їх зносу та перегріву, а також причиною виникнення додаткових перемінних навантажень та вібрацій.


    1. Bибip електродвигуна, кінематичний i силовий розрахунок

приводу [1-6, 13-14]
Виконання роботи починають з вибору електродвигуна. Необхідну потужність електродвигуна визначають, виходячи з сумарної вихідної потужності, з урахуванням загального ККД приводу.

Слід вибирати по можливості більш швидкохідні електродвигуни, оскільки при збільшенні частоти обертання електродвигуна знижуються його масо-габаритні показники i вартість, підвищується ККД. При цьому необхідно орієнтуватися на сучасні електродвигуни – трифазні асинхронні короткозамкнуті cepiї 4A (ГОСТ1 19 523-81).

Після вибору електродвигуна i розбивання загального передавального відношення за ступенями редуціювання визначають частоту обертання n i крутні моменти Тна кожному валу привода. Слід мати на увазі, що розрахункове значення частоти обертання вихідного валу приводної установки не повинно відрізнятися від вказаного в технічному завданні більше, ніж на 5%.


    1. Розрахунок пасової передачі [1-4, 12-13]


Пасова передача є однією з найстаріших типів механічних передач. До переваг використання пасових передач можна віднести:

  • можливість передачі потужності на знану відстань (до 15 м);

  • плавність та безшумність внаслідок еластичності ременю;

  • можливість забезпечення механізмів від поломок внаслідок проковзування та розтягування ременю;

  • простота конструкції та експлуатації.

Пасові передачі мають також і недоліки:

  • відсутність можливості забезпечити малогабаритність конструкції;

  • змінність передавального числі;

  • підвищене навантаження на осі та вали передачі;

  • низка довговічність пасів.

Паси пасових передач розраховують по здатності забезпечувати потрібний натяг в системі та на довговічність, що забезпечує необхідну міцність паса. Розрахунок по тяговій здатності – основний i виконується на основі експериментально отриманих кривих ковзання. Розрахунок на довговічність виконується як перевірочний i, через те, що в даний час він не стандартизований, обмежуються перевіркою частоти пробігу паса. Допустима частота пробігу для плоских пасів дорівнює 5 с-1, для клинових пасів – 10-20 с-1.

При розрахунку пасової передачі визначають також зусилля, що діють на вали та їх опори.


    1. Розрахунок ланцюгової передачі [1-3, 8-12]


Ланцюгова передача основана на постійному контакті ланцюга та зірочок, що дозволяє суттєво підвищити величину навантаження. Відсутність проковзування та буксування забезпечує постійне передавальне число і можливість збереження працездатності при значних короткочасних навантаженнях. Відсутність попереднього натягу зменшує навантаження на вали та опори, що підвищує ккд передачі. Малий кут охвату зірочок забезпечує можливість використовувати ланцюгові передачі з малою міжцентровою відстанню та передавати потужність декільком валам одночасно. Недоліком є зношування шарнірів ланцюга та додаткове динамічне навантаження через масу ланцюга.

Основний критерій працездатності ланцюгових передач – зносостійкість шарнірів ланцюга. Зношування шарнірів у процесі роботи призводить до деякого збільшення кроку ланцюга, що, у свою чергу, викликає збільшення динамічного навантаження передачі i підвищення рівняшуму. Як наслідок – розрахунок ланцюгової передачі зводиться до обмеження питомого тиску в шарнірах.


    1. Розрахунок зубчастих і черв’ячних передач [1-3, 7-12]


Основою дії зубчастих передач є принцип зачеплення пари зубчастих коліс. Зубчасті передачі мають високу довговічність і забезпечують високу надійність, дозволяють передавати велику потужність, при цьому мають невеликі габарити (висока компактність). Постійний контакт зубчастої пари забезпечує постійність та стабільність передавального відношення і високий ккд. Зубчасті передачі використовуються в широкому діапазоні робочих швидкостей (до 150 м/с), великих навантажень (до десятків тисяч квт). Недоліком цих передач можна вважати підвищені вимоги до виготовлення, шум, а також відсутність компенсаторів динамічного навантаження. Все це вимагає детального розрахунку зубчастих передач і їх стандартизації (ГОСТ 21354-75). Стандарт встановлює структуру формул розрахунку зубчастих передач на контактну витривалість та витривалість при згині зубців, і поширюється на силові зубчасті передачі зовнішнього зачеплення, вихідний контур яких відповідає вимогам ГОСТ 13755-81, які працюють зі змащуванням у закритому корпусі з коловою швидкістю не вище 25 м/с. Через те, що для закритих зубчастих передач найбільш характерний вид руйнування – поверхневе викришування активних поверхонь зубців, проектувальний розрахунок виконують по контактних напруженнях.

Розрахунок конічних зубчастих передач в даний час не стандартизовано, його проводять за тією ж методикою, що й розрахунок циліндричних коліс. При цьому конічні колеса приводять до еквівалентних циліндричних, ділильні кола яких отримуються розгорткою зовнішнього додаткового конуса на площину. Крім того, в розрахунку враховують експериментально встановлений факт, що навантажувальна здатність зубців конічних коліс на 15% нижче, ніж еквівалентних циліндричних.

У передачах із зчепленням М.Л. Новікова початковий лінійний контакт зубців замінено точковим, який під навантаженням перетворюється в контакт по поверхні. Види пошкодження зубців і критерії працездатності передач Новікова принципово не відрізняються від евольвентних передач. Особливістю цих передач є підвищена чутливість до зміни міжосьової відстані.

У черв’ячній передачі слабка ланка – черв’ячне колесо. Найчастіше пошкодження зубців черв’ячного колеса відбувається в результаті зношування і заїдання, значно рідше зустрічається поломка зубців. Разом з тим черв’ячні передачі, як і зубчасті, розраховують на витривалість по контактних напруженнях (проектувальний розрахунок) і по напруженнях згину (перевірочний розрахунок).

У деяких завданнях зустрічається конструкція веденого шківа пасової передачі на розвантажувальній втулці. При такому конструктивному рішенні зусилля, що виникає в пасовій передачі, сприймається розвантажувальною втулкою, а крутний момент – вхідним валом редуктора. Конструкції втулок наведені в [3, 4]; деякі приклади розрахунку зубчатих і черв’ячних передач – в [1-3].


    1. Розрахунок валів [1-10, 14-15]


Для розміщення елементів передач, виконавчих механізмів і ланок та передачі потужності використовуються вали та осі. Розрахунок валів складається з декількох етапів. Спочатку, використовуючи крутний момент по визначених напруженнях, орієнтовно визначають діаметр вала в місці посадки на нього деталі. Потім, попередньо вибравши підшипники, компонують редуктор, складають розрахункову схему, будують епюри згинальних і крутних моментів. Виходячи із відповідної теорії міцності визначають еквівалентний момент в небезпечному перерізі і уточнюють діаметр вала. Після цього конструюють вал і проводять перевірочні розрахунки вала на статичну міцність і витривалість. Розрахунок на витривалість є основним.


    1. Вибір підшипників [1-3, 8-10, 14-16]


Підшипники служать опорою для валів і обертових осей. Вони сприймають радіальне та осьове навантаження, яке прикладене до валу і призначене для виконання технологічних операцій. При цьому вал повинен бути зафіксованим у відповідному положенні і обертатися навколо заданої геометричної осі. Для збереження значень ккд механізму втрати потужності в опорах (підшипниках) повинні бути мінімальними. Від вибору та якості підшипників в значній мірі залежить працездатність та довговічність машини. Підшипники розрізняються по виду тертя (підшипники кочення та підшипники ковзання) та по величині допустимого навантаження.

Тип підшипника визначають, виходячи із схеми навантаження та призначення механізму. Підшипники кочення вибирають по динамічній вантажопідйомності. При розрахунку підшипників потрібно враховувати тертя і відповідно нагрівання підшипника і цапфи, виходячи з умови теплової рівноваги.


    1. Конструювання опор шківів і зірочок [1-3, 8-10, 14-16]


Опори призначені для кріплення валів та осей. Вони мають різноманітні в залежності від призначення конструкції та форми і витримувати як крутні, так і згинні навантаження. Розміри опор визначаються відповідно до розмірів валів та осей, які встановлюються у визначених опорах.

Часто опори валів розміщують не в одному, а в різних корпусах. До таких випадків відносяться опори валів окремо розташованих шківів і зірочок, які встановлюють на плиті або на рамі привода.

Неминучі неточності виготовлення деталей і монтажу приводять до перекосу і зміщення осей посадочних отворів корпусів підшипників відносно один одного. Крім того, в працюючій передачі під дією навантажень можливі деформації стійок опор або рами, в результаті чого відбувається перекіс вала в опорах. У цих випадках доцільно застосовувати радіальні дворядні сферичні шарикопідшипники, які допускають значні (до 2-3°) перекоси кілець.

У зв’язку з відносно великою довжиною вала і погрішностями складання від осьових зміщень фіксують лише один підшипник, а зовнішньому кільцю другого підшипника забезпечують можливість осьового зміщення, для чого по обох його торцях залишають зазори 3-4 мм [5].

При розробці вузла конструкцію, форму та розміри опор рекомендується визначати після розрахунку валів на міцність та вибору підшипників.


    1. Конструювання рам і плит [1-3, 5]


Плити і рами є опорними конструкціями. Вони призначені для закріплення на них механізмів і вузлів та забезпечення передачі навантаження на виконавчі ланки. Навантаження сприймається і передається на фундамент через кріплення до нього фундаментними болтами. При монтажу слід забезпечити можливість підтримання стабільності натягу пасів пасової передачі, ланцюгової передачі через положення двигуна на плиті (рамі). Для безпеки роботи на плиті (рамі) слід встановити захисні кожухи, які закривають всі види передач.


    1. Розрахунок і конструювання муфт [1-3,17]


Для передачі руху виконавчим механізмам безпосередньо від двигуна використовуються муфти. Конструкція муфт різноманітна і залежить від призначення машини та умов праці з’єднання.

Параметри основних типів муфт регламентовані стандартами або нормами заводів-виробників і проектних організацій.

Експлуатаційною характеристикою муфт є передавальний крутний момент Т і діаметр вала d, на який насаджується муфта. Конкретний типорозмір муфти вибирається залежно від умов експлуатації за таблицями. Вибрана за таблицею муфта при необхідності підлягає перевірочному розрахунку.


  1. Склад, обсяг і структура курсової роботи:


Курсовий проект складається з текстової (розрахунково-пояснювальна записка) і графічної частини. Текстова частина складається з розрахунково-пояснювальної записки загальним об’ємом біля 35-40 сторінок А4.

Розрахунково-пояснювальна записка оформляється відповідно до встановлених вимог згідно з чинними стандартами на графічну і текстову документацію. Пояснювальна записка складається з титульного листа, змісту, вступу, основної частини, висновків, списку використаної літератури, додатків.

Графічна частина складається з трьох аркушів креслень формату А1. Один з аркушів проекту відводиться для розробки загального вигляду привода, два інші аркуші – конструктивній розробці редуктора, муфт, складальних одиниць і робочих креслень основних деталей (зубчасті колеса, вали, корпусні деталі тощо). Креслення загального виду виконують в масштабі зменшення олівцем або засобами машинної графіки на креслярському папері потрібного формату. Робочі креслення складальних одиниць слід виконувати тільки олівцем в масштабі 1:1. На робочих кресленнях деталей повинні бути проставлені вci необхідні розміри, допуски, вимоги щодо якості, відхилення від форми i розташування поверхонь, вказана твердість після термообробки тощо. Остаточно обсяг i зміст графічної частини проекту визначається за вказівками викладача-керівника проекту.

У пояснювальну записку слід включати завдання на курсовий проект, короткий опис призначення i будови проектованого приводу, розрахунки до кожного розроблюваного аркуша, список використаних джерел. Розрахунки повинні супроводжуватись необхідними поясненнями, ескізами вузлів i деталей, розрахунковими схемами, епюрами силових факторів i посиланнями на літературу. Одиниці фізичних величин, якими проектант оперує в пояснювальній записці, повинні відповідати системі CI.

При оформленні креслень i записки слід враховувати вимоги «Єдиної системи конструкторської документації» (ЄСКД) щодо оформлення текстових i графічних документів.

Вci листи графічної частини проекту, а також титульний лист записки повинні підписати студент i керівник проекту, тільки тоді проект вважається допущеним до захисту. Захист проекту проводиться публічно у присутності студентів групи перед комісією за участю керівника проекту.


  1. Курсовий проект: Список завдань


  1   2   3   4

скачати

© Усі права захищені
написати до нас