УГНТУ, детали машин и основы проектирования (курсовая работа)

Выбор варианта задания для курсовой работы

Вариант задания у студентов определяется двухзначным числом, соответствующим двум последним цифрам шифра зачетной книжки. Например, шифр зачетной книжки 123456, следовательно, вариант задания курсовой работы 56. По последней цифре выбирается схема задания – 6, а предпоследней цифре выбираются исходные данные из таблицы -5.

СОДЕРЖАНИЕ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

В качестве тем для курсовых работ приняты приводы реальных механизмов и устройств из различных отраслей машиностроения. Курсовая работа, выполняемая студентами при изучении курса «Детали машин и основы проектирования», представляет собой совокупность конструкторских документов: графических (чертежи, схемы) и текстовых (пояснительная записка, спецификация). Графические документы также могут содержать текстовую часть.

Пояснительная записка должна состоять из следующих частей:

Задание на курсовую работу.

Содержание.

Введение.  Краткое описание устройства привода. 

1. Кинематический и силовой расчеты привода:

· определение кинематических целей в приводе и выбор электродвигателя;

· разбивка общего передаточного отношения привода между передачами;

· отношение мощностей, частот вращения, угловых скоростей, вращающих моментов на валах привода.

2. Проектировочные и проверочные расчеты передач:

· расчет закрытой (в редукторе) передачи;

· расчет открытой передачи.

3. Проектировочные (ориентировочные) расчеты валов редуктора.

4. Первый этап эскизной компоновки редуктора.

5. Определение основных конструктивных размеров редуктора:

· закрытой передачи редуктора;

· элементов корпуса редуктора.

6. Подбор подшипников и расчет их по грузоподъемности.

7. Расчет шпоночных и шлицевых соединений.

8. Расчет валов на прочность:

· определение опасных сечений;

· уточненный расчет валов для опасных сечений.

9. Подбор муфт.

10. Выбор посадок основных деталей редуктора.

11. Выбор системы смазки редуктора.

12. Сборка редуктора.

Список литературы.

Графическая часть должна включать:

1. Сборочный чертеж редуктора в двух проекциях (масштаб 1:1, формат А1);

2. Рабочие чертежи двух деталей:  ведомого зубчатого колеса и ведомого вала (масштаб произвольный, формат А3);

3. Спецификация к сборочному чертежу (формат А3).

Задания для курсовой работы

Задание №1. Спроектировать  редуктор привода шнека-смесителя по схеме (рис.4.1). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.1.  

Рис. 4.1

Таблица 4.1.

Задание №2. Спроектировать  редуктор привода электрической лебёдки по схеме (рис. 4.2). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.2.

Рис. 4.2

Таблица 4.2

Задание №3. Спроектировать редуктор привода галтовочного барабана по схеме (рис.4.3). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.3.  

Таблица 4.3

Рис. 4.3

Задание №4. Спроектировать  редуктор привода ленточного конвейер по схеме (рис.4.4). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.4.  

а

Рис. 4.4

 Таблица 4.4

Задание №5. Спроектировать  редуктор привода мешалки по схеме (рис.1). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.  

Рис. 4.5

 Таблица 4.5

Задание №6. Спроектировать редуктор электромеханического привода по схеме (рис.1). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.  

1-электродвигатель

2-плоскоременная передача

3-червячный редуктор с нижним расположением червяка

Рис. 4.6

Таблица 4.6

Задание №7. Спроектировать редуктор электромеханического привода по схеме (рис.4.7). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.7.  

Таблица 4.7

1- электродвигатель

2-поликлиноременная передача

3-редуктор вертикальный шевронный

Рис. 4.7

Задание № 8. Спроектировать редуктор электромеханического привода по схеме (рис.1). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.  

1-электродвигатель

2-клиноременная передача

3-горизонтальный червячный редуктор

Рис.4.8

Таблица 4.8

Задание № 9. Спроектировать редуктор электромеханического привода по схеме (рис.4.9). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.9.  

1-электродвигатель,

2-муфта

3-редуктор вертикальный косозубый

4- цепная передача

Рис. 4.9

Таблица 4.9

Задание № 10. Спроектировать редуктор электромеханического привода по схеме (рис.1). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.  

1-электродвигатель

2-муфта

3-редуктор  вертикальный прямозубый

4- цепная передача

Рис. 4.10

Таблица 4.10

ЭТАПЫ  И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Процесс проектирования по дисциплине «Детали машин и основы проектирования» проводится в соответствии  со стадиями его выполнения, регламентированными ГОСТ 2.103-68, согласно которому разработку курсовой работы можно разделить на следующие пять основных этапов.

Этап 1. Разработка технического предложения на проектирование изделия при заданной кинематической схеме (ГОСТ 2.118-73). В соответствии с результатами проведенного анализа (знакомство с существующими аналогичными приводами механизмов и устройств) намечаются варианты компоновки механизма.

Этап 2. Разработка эскизного проекта привода (ГОСТ 2.119-73). На этой стадии разрабатываются конструкторские документы, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие его основные параметры и габаритные размеры. К ним относятся межосевые расстояния и модули зубчатых цилиндрических и червячных передач, межосевые расстояния и параметры шкивов и звездочек передач с гибкой связью (ременные и цепные), диаметры валов, типоразмеры подшипников качения и муфт. Приступить к вычерчиванию необходимо после того, как только предварительный расчет даст достаточно данных для чертежа. Чертеж и расчет должны производиться параллельно, таким образом, чтобы расчет лишь несколько опережал чертеж, иначе неизбежны ошибки, которые могут быть выявлены лишь впоследствии, что повлечет за собой большую потерю труда и времени. По данным проектировочных и частично проверочных расчетов и на основании принятого прототипа выполняют окончательный вариант эскизной компоновки (эскизный проект), дающий достаточно полное представление о будущей конструкции.

Этап 3. Разработка технического проекта (ГОСТ 2.120-73) охватывает подробную конструктивную разработку всех элементов оптимального эскизного варианта с внесением необходимых поправок и изменений, рекомендованных при утверждении эскизного проекта. Разрабатывается сборочный чертеж редуктора на формате А1 с необходимым числом видов, разрезов, сечений. В процессе выполнения технического проекта уточняются проверочные расчеты зубчатых, червячных, цепных и ременных передач. Кроме того проводят проверочные расчеты валов, муфт, соединений, а также подшипников качения, температуры нагрева червячного редуктора, объема смазки, производят уточненные расчеты валов. При разработке сборочного чертежа редуктора необходимо рассмотреть порядок монтажа и демонтажа редуктора.

Этап 4. Разработка рабочей конструкторской документации является заключительной стадией проектирования конструкторской документации. На этой стадии выполняются рабочие чертежи деталей, и составляется спецификация к сборочным единицам.

Этап 5. Оформление курсовой работы. На этом этапе оформляется расчетно-пояснительная записка.

Рекомендуемый порядок выполнения проекта

Работу над курсовой работой рекомендуется выполнять в следующем порядке.

5.1. Ознакомиться с заданием. Подбор литературы, необходимой для проектирования. Изучение аналогичных конструкций по учебным пособиям, атласам, руководствам и т. п. При этом изучение данных материалов должно сопровождаться составлением эскизов отдельных участков, которые представляют определенный интерес.

5.2. Определяют общий КПД привода;

5.3. Определяют частоту вращения исполнительного механизма (если она не задана в задании на проектирование);

5.4. Предварительно назначают передаточные числа;

5.5. Определяют потребную мощность электродвигателя и выбирают его по каталогу. Сначала определяют мощность на выходном валу привода рабочей машины, затем частные значения кпд отдельных видов передач и общий кпд привода, на который нужно разделить значение выходной мощности. По каталогу чаще всего приходится выбирать электродвигатель с номинальной мощностью, превышающей расчётную. Чтобы выбрать электродвигатель по каталогу, необходимо также предварительно определить частоту вращения вала ротора, для чего вычисленная частота вращения выходного вала привода умножается на общее ориентировочное передаточное число привода. Необходимо иметь в виду, что тихоходный электродвигатель, при равной мощности, тяжелее и больше по габаритам, чем быстроходный электродвигатель.

5.6. Определяют действительное передаточное число привода, разбивают его по ступеням передач и делают полный кинематический расчет привода.

5.7. Определение мощности, частоты вращения (угловой скорости) и крутящего момента для каждого вала с учетом КПД передачи;

5.8. Выбор материалов и термообработки;

5.9. Определение допускаемых напряжений с учетом специфики нагрузки;

5.10. Определение расчетных нагрузок;

5..11. Определение межосевых (конусных) расстояний и выбор их по ГОСТ 2185-66;

5.12. Определение модулей зубьев и их выбор по ГОСТ 9563-60;

5.13. Определение размеров зубчатых и червячных колес, червяка. Выбор диаметра конических колес по ГОСТ 12289-76;

5.14. Эскизная компоновка редуктора (желательно на миллиметровой бумаге и в масштабе 1:1). Эскизная компоновка позволит увидеть недостатки расчета и выбора геометрических параметров колес и найти пути их устранения. Изменяя материал зубчатых или червячных колес и технологию их изготовления, уточняя и изменяя значения расчетных коэффициентов и передаточных чисел соответствующих ступеней, путем повторных расчетов можно добиться лучшей конструкции рассчитываемых передач.

5.15. После определения всех геометрических размеров рассчитываемых передач вычисляют усилия, действующие в этих передачах.

5.16. Производят ориентировочный расчет валов с учетом только передаваемого крутящего момента, предварительно выбирают подшипники, определяют размеров элементов корпуса (толщины стенки и пр.).

5.17. На первом этапе проектирования выполняют эскизную компоновку основных деталей редуктора (желательно в масштабе 1:1 и на миллиметровой бумаге). При этом вычерчивают в зацеплении все рассчитанные передачи, валы, подшипниковые узлы, размещенные в стенках корпуса, детали, необходимые для предотвращения или ограничения осевого перемещения зубчатых или червячных колес на валах, и устанавливают по рекомендациям учебных пособий или по конструктивным соображениям соответствующие зазоры между торцами передач и внутренней стенкой корпуса, а также между двумя соседними передачами, находящимися на одном валу.

5.18.Расчет ременной или цепной передачи;

5.19. Составляют расчетные схемы валов, определяют суммарные реакции их опор с построением эпюр изгибающих и вращающих моментов;

5.20. Расчет и подбор подшипников по динамической грузоподъемности и делают проверочный расчет валов на статическую прочность и выносливость по опасным сечениям;

5.21. По окончательно принятым диаметрам валов производится подбор шпонок по сечению (длина их принимается по ширине зубчатых колес) и их проверки на срез и смятие;

5.22. Уточненный расчет валов с определением коэффициента запаса прочности, который должен быть в пределах 1,5...2,5 S 8..10;

5.23. Определение конструктивных размеров зубчатых и червячных колес, а также корпуса и крышки редуктора;

5.24. Определение посадок;

5.25. Производят тепловой расчет для червячных редукторов;

5.26. Выполняют общий вид проектируемого узла (редуктора, коробки скоростей, коробки передач и т. п.) в двух-трех проекциях с соблюдением всех требований в соответствии с ГОСТом на чертежи (завершающий этап проектирования), в котором должны быть отражены также вопросы смазки подшипников и зубьев передач.

5.27. Вычерчивают общий вид привода в двух или трех проекциях и другие узлы привода, если они указаны в задании.

5.28. Выполняют рабочие чертежи деталей проектируемого узла (редуктора, коробки скоростей и т. п.), которые указаны в задании.

5.29. Составляют полностью расчетно-пояснительную записку и окончательно оформляют все чертежи курсовой работы.

После проверки преподавателем курсовая работа допускается к защите при положительной рецензии. При отрицательной рецензии проект возвращается на исправление.

Перечень контрольных вопросов для защиты курсовой работы.

1. Какие функции в приводе выполняют передачи?

2. Из каких соображений делали разбивку общего передаточного отношения  между передачами привода?

3. Достоинства и недостатки использованных в проекте передач.

4. Достоинства и недостатки разработанной конструкции редуктора (коробки передач).

5. Где ставят ременные и цепные передачи в приводе: до редуктора или  за ним и почему?

6. Назначение разработанной конструкции муфты в приводе.

7. Как найти значения вращающего момента, угловой скорости и мощности на одном валу редуктора, если известны значения этих же параметров на другом валу?

8. Какими по величине усилиями нагружены детали редуктора: шпонки; валы; зубья зубчатых колес; болты, скрепляющие фланцы у подшипников; винты в крышках подшипников; подшипники; штифты в переключающих устройствах? Возможные виды повреждений деталей редуктора. Как проверить прочность этих деталей?

9. Какие напряжения возникают в зубьях зубчатых колес? Как они изменяются во времени? Какие повреждения зубьев они могут вызвать? Где возникают максимальные значения этих напряжений?

10. Какие усилия возникают в зацеплении зубьев колёс?  Как направлены векторы этих усилий? Через какие детали передается осевое усилие на корпус?

11. Влияние размеров зубчатых колес на прочность и долговечность передачи.

12. Почему в цилиндрической передаче шестерню выполняют, обычно, шире колеса, а твердость шестерни задают больше твёрдости колеса?

13. От чего, кроме механических свойств материала, зависит допускаемое контактное напряжение при расчёте передач на сопротивление контактной усталости?

14. Критерии работоспособности зубчатых, ременных и цепных передач.

15. При расчёте каких элементов привода вы учитывали требуемый ресурс Lh?

16. Почему в коробках передач коэффициент Ybd  для передач рекомендуется брать меньше, чем в редукторах с неподвижными в осевом направлении колёсами?

17. Как изменится межосевое расстояние цилиндрической передачи, найденное из условия сопротивления контактной усталости, с увеличением твердости поверхностей зубьев, если ширину колеса оставить неизменной?

18. От чего зависят при расчёте зубчатых передач,  коэффициенты Kнb  и Кнv?

19. Как изменятся диаметры валов в редукторе с увеличением твёрдости колёс?

20. Какие напряжения возникают в поперечных сечениях вала редуктора и как они изменяются во времени?

21. Какие три расчёта вала вы выполнили при его проектировании? Чем принципиально отличается приближённый расчёт вала от ориентировочного расчета?

22. В чём сущность уточнённого расчёта вала? Что учитывают коэффициенты K_s, e_s, b?

23. Какие напряжения возникают в поперечном сечении ремня во время работы ременной передачи?

24. Почему ограничивают минимальный диаметр шкива в ременной передаче?

25. Как изменятся долговечность и  тяговая способность ременной передачи с увеличением длины ремня или частоты вращения шкива?

26. На что рассчитываются призматические шпонки и прямобочные   шлицы?

27. Когда подшипники подбирают по динамической грузоподъёмности C, а когда по статической C₀?

28. При подборе подшипников учитывают усилия: S_A, S_B, F_X. Что это за усилия, всегда ли они возникают, когда их учитывают?

29. Как отрегулировать при сборке редуктора зазоры в зацеплении конических и червячных колёс, в подшипниках?

30. Почему при использовании шевронных или раздвоенных косозубых колёс один вал в редукторе делают плавающим?

31. В каком случае червяк выполняют с верхним расположением, а когда с нижним?

32. В каком случае вал червяка  можно устанавливать в подшипниках по схеме “враспор”, а когда по схеме “с одной плавающей опорой”.

33. Почему червячные колёса выполняют составными?

34. Из каких соображений назначается ширина фланца на корпусе редуктора?

35. Назначение: пружинной, стопорной и косой шайб, штифта, отдушины, сливной пробки, смотрового окна, стаканов в конических и соосных цилиндрических редукторах, прокладок под фланцами стаканов и крышек подшипников, бобышек на корпусе редуктора, планки в переключающем устройстве и т. д.

36. Чем отличается ось от вала?

37. Для чего делаются проточки на валах?

38. Обоснуйте систему смазки передач и подшипников? При какой скорости колеса разбрызгиваемого колесом масла достаточно для смазки подшипников качения. При какой скорости колёс возможна смазка передач окунанием?

39. Из каких соображений задали уровень масла в редукторе?

40. С учетом, каких факторов задали вязкость и сорт масла?

41. При каких скоростях валов возможно применение войлочных, манжетных и лабиринтных уплотнений?

42. Почему наружное кольцо подшипника устанавливают в корпусе редуктора с гарантированным зазором, а  внутреннее кольцо на вал- с гарантированным натягом?

43. Охарактеризуйте посадку Æ 60 F8 / k6. Какие зазоры или натяги возможны в данном соединении деталей?

44. Обоснуйте назначенные на сборочном чертеже посадки.

45. Обоснуйте назначенные на рабочих чертежах деталей шероховатости поверхностей. Какими режущими инструментами можно получить такие шероховатости?

46. Обоснуйте назначенные на рабочих чертежах деталей допуски формы и отклонения поверхностей?

47. Почему толщину стенки корпуса редуктора нельзя задавать меньше 7 мм?

48. Используется ли уплотнительная прокладка в месте соединения основания корпуса редуктора с крышкой?

49. С помощью, каких режущих инструментов можно получить шпоночные пазы и шлицы на валу и ступице колеса?

50. При каких отношениях  L / d  гарантируется в соединении пары: ступица колеса - вал с уступом - базирования по цилиндру, а при каких отношениях - базирования по торцу?  В каком случае на торцовой поверхности ступицы колеса или уступа вала необходимо проставлять допуск перпендикулярности, а когда нет?