ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ ЭНЕРГОУСТАНОВОК

Стр 1 из 8Следующая ⇒

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ ЭНЕРГОУСТАНОВОК

Практикум

по дисциплине «Основы конструирования и детали машин»

Уфа 2007

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра двигателей внутреннего сгорания

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ

ЭНЕРГОУСТАНОВОК

Практикум

по дисциплине «Основы конструирования и детали машин»

Уфа 2007

Составители: Р.Д. Еникеев, С.А. Загайко

УДК 621.43.001.24 (07)

ББК 31.365 (я7)

Проектирование узлов энергоустановок: Практикум по дисциплине «Основы конструирования и детали машин» / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: Р.Д. Еникеев, С.А. Загайко. – Уфа, 2007. – 40 с.

В работе проводится изучение и практическое освоение методов проектирования технических систем, формирование базовых знаний, позволяющих воспринимать любые изменения в предметной области энергомашиностроения, ее элементной базе, а также в области новых информационных технологий проектирования. Поэтому практические занятия построены таким образом, чтобы студенты могли, последовательно изучая элементную базу, понять все многообразие конструктивных решений узлов деталей машин.

В практикуме даны задания по разделам курса на практические занятия, а также показан порядок и рекомендации по проектировочному расчету основных узлов деталей машин.

Предназначен для подготовки бакалавров по направлению 140500 – «Энергомашиностроение» и дипломированных специалистов по направлению 140500 специальности 140501 – «Двигатели внутреннего сгорания», изучающих дисциплину «Основы конструирования и детали машин».

Ил. 13. Табл. 13. Библиогр.: 10 назв.

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Ахмедзянов Д.А.;

канд. техн. наук, доц. Борисов А.О.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 6

Раздел 1. Проектирование: принципы и методы.

Основы взаимозаменяемости

Практическое занятие № 1. Методы патентного поиска

1. Цель практического занятия. 9

2. План занятия. 9

3. Порядок выполнения задания. 9

4. Вопросы для контроля. 9

Практическое занятие № 2. Характеристики посадок

1. Цель практического занятия. 10

2. План занятия. 10

3. Порядок выполнения задания. 10

4. Вопросы для контроля. 15

Раздел 2. Механика машин

Практическое занятие № 1. Моделирование кинематики рычажного механизма

1. Цель практического занятия. 16

2. План занятия. 16

3. Необходимое программное и аппаратное обеспечение. 16

4. Порядок выполнения задания. 16

5. Вопросы для контроля. 19

Практическое занятие № 2. Моделирование зубчатой передачи вращения прямозубого зацепления

1. Цель практического занятия. 20

2. План занятия. 20

3. Необходимое программное и аппаратное обеспечение. 20

4. Порядок выполнения задания. 20

5. Вопросы для контроля. 22

Раздел 3. Основы проектирования элементов машин

Практическое занятие № 1. Расчет роликовой цепной передачи

1. Цель практического занятия. 23

2. План занятия. 23

3. Порядок выполнения задания. 23

4. Вопросы для контроля. 24

Практическое занятие № 2. Расчет клиноременной передачи

1. Цель практического занятия. 25

2. План занятия. 25

3. Порядок выполнения задания. 25

4. Вопросы для контроля. 26

Практическое занятие № 3. Расчет призматического

Шпоночного соединения

1. Цель практического занятия. 27

2. План занятия. 27

3. Порядок выполнения задания. 27

4. Вопросы для контроля. 28

Практическое занятие № 4. Расчет шлицевого (зубчатого) соединения

1. Цель практического занятия. 29

2. План занятия. 29

3. Порядок выполнения задания. 29

4. Вопросы для контроля. 30

Практическое занятие № 5. Расчет сварного соединения

1. Цель практического занятия. 31

2. План занятия. 31

3. Порядок выполнения задания. 31

4. Вопросы для контроля. 32

Практическое занятие № 6. Расчет заклепочного соединения

1. Цель практического занятия. 33

2. План занятия. 33

3. Порядок выполнения задания. 33

4. Вопросы для контроля. 34

Практическое занятие № 7. Расчет зубчатой цилиндрической передачи

1. Цель практического занятия. 35

2. План занятия. 35

3. Порядок выполнения задания. 35

4. Вопросы для контроля. 36

Раздел 4. Структура проектирования и основы конструирования

Практическое занятие № 1. Расчет равнопрочных и равножестких конструкций

1. Цель практического занятия. 37

2. План занятия. 37

3. Порядок выполнения задания. 37

4. Вопросы для контроля. 39

Список литературы.. 40

Введение

Дисциплина «Основы конструирования и детали машин» входит в цикл общепрофессиональных дисциплин учебных планов подготовки инженеров по специальности высшего профессионального образования 140501 (65) «Двигатели внутреннего сгорания» и бакалавров техники и технологии по направлению подготовки 140500 (62) «Энергомашиностроение».

В Государственном образовательном стандарте предусмотрен обязательный минимум содержания подготовки по дисциплине, включающий рассмотрение следующих вопросов:

· общая методология и логика решения проектных задач;

· системный подход в проектировании технических систем;

· понятие элементной базы;

· основные понятия теории механизмов и машин;

· основные виды механизмов;

· структурный анализ и синтез механизмов;

· взаимозаменяемость;

· система допусков и посадок;

· передачи механического движения:

· классификация, структурные схемы, сравнительные характеристики, параметры, критерии работоспособности;

· валы и оси: варианты исполнения, критерии проектирования, расчет на прочность;

· подшипники: типы, режим работы, область применения, расчет, посадки;

· соединения и муфты;

· техническое задание, исходные данные и структура процесса проектирования;

· параметрический синтез технических систем;

· эскизное проектирование;

· связь параметров объекта с показателями качества;

· параметрическая оптимизация; повышение качественных характеристик машин: металлоемкость и компактность, равнопрочность, снижение усталости, унификация элементов.

Современное проектирование представляет собой единство творческих и алгоритмических методов, границы между которыми подвижны и имеют тенденцию к сужению области творческих методов. Творческий характер проектирования определяется динамичностью объектов проектирования, многообразием и сложностью их внешних и внутренних связей, необходимостью ориентироваться в огромном объеме нового знания, способностью его критически оценивать и использовать. Кроме того, развиваются методы проектирования, меняются границы существующих и появляются новые. Развиваются аппаратные и программные средства проектирования.

Однако, развитие наших представлений о законах материального мира привело к появлению моделей, с необходимой точностью описывающих объекты и связи. Развитие аппаратных средств привело к созданию систем, заменяющих человека на этапах графического моделирования, выпуска документации и т.д. В результате значительная часть процесса проектирования реализуется без творческого участия проектировщика. При любой степени автоматизации проектирования проектировщик должен владеть принципами, положенными в основу различных способов и правил описания объектов проектирования.

Дисциплина «Основы конструирования и детали машин» является базовой для дисциплин специального цикла.

Цель дисциплины «Основы конструирования и детали машин» – изучение и практическое освоение методов проектирования технических систем, формирование базовых знаний, позволяющих воспринимать любые изменения в предметной области, ее элементной базе, а также в области новых информационных технологий проектирования.

В соответствии с образовательным стандартом в результате изучения дисциплины студенты должны знать:

· принципы работы, терминологию, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств, материалов и их свойства;

· основные требования, предъявляемые к технической документации, материалам и изделиям;

· методы проведения технических расчетов и определения экономической эффективности исследований и разработок;

· достижения науки и техники, передовой и зарубежный опыт в области энергомашиностроения;

· методы ведения научно-исследовательской, конструкторской, технологической работы по созданию и внедрению в производстве энергетического оборудования, их элементов и узлов;

· автоматизированные системы проектирования, изготовления и испытания;

· основные направления научно-технического прогресса в энергомашиностроении;

· технологии изготовления, сборки и испытания энергетического оборудования, узлов и агрегатов, вопросы точности, надежности, взаимозаменяемости, стандартизации и технических измерений;

· типовые методики инженерных расчетов;

· специальную литературу и другие информационные данные (в том числе на иностранном языке) для решения профессиональных задач;

· методы моделирования, расчета и экспериментальных исследований для разработки новых эффективных конструкций оборудования, а также методы обработки экспериментальных данных и оценки погрешностей аналитических расчетов;

· методы конструирования и проектирования типовых энергоустановок.

Студенты должны владеть:

· навыками работы с технологической документацией, технической литературой, научно-техническими отчетами, справочниками и другими информационными источниками;

· навыками составления программ компьютерных расчетов параметров и технологических процессов, пользования вычислительной техникой для решения специальных задач;

· методами выполнения инженерных расчетов по основным типам профессиональных задач;

· методами технико-экономического анализа разработок в области энергомашиностроения;

· информационными технологиями конструирования энергетического оборудования.

Развитию этих знаний и умений служат практические занятия, основная цель которых – изучение работы, конструкции и правил проектирования основных элементов энергомашиностроения.

Цель практического занятия

Целью практического занятия является изучение метода патентного поиска, а также ознакомление с фондом патентных исследований УГАТУ и методами эвристического анализа. Занятие проводится в кабинете патентных исследований УГАТУ.

План занятия

1. Изучение сведений из лекционного курса: интеллектуальная собственность, методы защиты; патентное право, изобретение, полезная модель, промышленный образец; патентоспособность и патентная чистота; системы классификации изобретений.

2. Ознакомление с патентным фондом УГАТУ и методами патентного поиска.

3. Выполнение задания к практическому занятию.

3. Порядок выполнения задания

1. Получите у научного руководителя или преподавателя, ведущего практику, тему научного исследования, по которому будет производиться патентный поиск.

2. Изучите метод патентного поиска [1].

3. Произведите патентный поиск по тематике научно-исследовательской работы. Глубина поиска – 1 год. Страна поиска – Россия.

4. Результаты поиска оформите в виде отчета и защитите у преподавателя. Защита заключается в ответе на вопросы для контроля и дополнительные вопросы преподавателя.

Вопросы для контроля

1. Что такое интеллектуальная собственность?

2. Каковы методы защиты интеллектуальной собственности?

3. Что такое патентное право?

4. Что является изобретением и полезной моделью?

5. Что представляет собой система классификации изобретений?

Цель практического занятия

Целью практического занятия является изучение образования посадок, характеристик посадок с натягом, посадок с зазором и переходных посадок, освоение работы со справочниками и решение задач.

План занятия

1. Изучение сведений из лекционного курса: основы построения систем допусков и посадок, основные отклонения, квалитеты, допуски, посадки, верхние и нижние отклонения валов и отверстий, система вала и отверстия, посадки с зазором, натягом и переходные.

2. Выбор исходных данных для задания, в котором необходимо выполнить расчет посадок (с натягом, с зазором, переходные).

3. Выполнение задания к практическому занятию.

3. Порядок выполнения задания

1. С помощью генератора индивидуальных заданий (см. табл. 1.1) выберите все четыре варианта посадок. Выбор осуществляется по буквам в фамилии студента.

Таблица 1.1

Буква в фамилии

I вариант

II вариант

III вариант

IV вариант

A18

h14

H18

C14

B17

h13

H17

D13

C16

h12

H16

E12

D15

h11

H14

F11

h10

j_s9

E14

h10

H13

G10

h11

ЬЪ

H10

f10

F13

H12

h12

H11

g11

G12

H11

f10

J_s8

h13

H12

h12

H11

H10

e11

h14

H13

k13

K10

d12

h17

H14

n13

c18

h18

Номер буквы в фамилии

В каждом варианте задания цифрами 1, 2 и 3 даны условные обозначения посадки, показанные на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Условное обозначение посадки

Например, для студента Иванов первый вариант задания будет выглядеть следующим образом: . В данном примере число 90 является номинальным размером посадки; Н7 – поле допуска отверстия; а5 – поле допуска вала. Остальные варианты выбираются аналогично. Расчет провести для всех вариантов.

Содержание задания: Дать полную характеристику посадки – определить характер посадки, систему в которой она выполнена, величины предельных зазоров или натягов, допуск посадки, расположение полей допусков. Представить посадку в альтернативной системе и также дать ей полную характеристику.

2. Изучите принципы построения системы допусков и посадок и определения основных отклонений [2, том 1; 3].

3. С помощью табл. 1.2 определите допуск для отверстия TD и допуск для вала Td. В примере допуски для отверстия, выполненного по 7-му квалитету, и вала, выполненного по 5-му квалитету, составят: TD = 0, 035 мм и Td = 0, 015 мм.

4. С помощью табл. 1.3 определите основные отклонения для отверстия и вала. В примере для отверстия основное отклонение EI = 0 (нижнее отклонение), так как основное отклонение Н совпадает с нулевой линией. Для вала по табл. 1.3 определите основное (верхнее) отклонение, которое для примера будет со знаком «–»: es = –0, 38 мм.

5. Рассчитайте второе отклонение для отверстия и вала:

– для отверстия: ES = EI + TD = 0 + 0, 035 = 0, 035 мм;

– для вала: ei = es – Td = –0, 38 – 0, 015 = –0, 395 мм.

6. Сведите все расчетные параметры к валу и отверстию:

Отверстие	Вал
TD = 0, 035 мм	Td = 0, 015 мм
ES = +0, 035 мм	es = –0, 380
EI = 0 мм	еi = –0, 395

Таблица 1.2

Таблица допусков

ИНР,

Квалитеты

мм

До 3

Св. 3 до 6

Св. 6 до 10

Св. 10 до 18

Св. 18 до 30

Св. 30 до 50

Св. 50 до 80

Св. 80 до 120

Св. 120 до 180

Св. 180 до 250

Св. 250 до 315

Св. 315 до 400

Св. 400 до 500

Таблица 1.3

Основные отклонения отверстий и валов

	a	b	c	cd	d	e	ef	f	g	h	j5, j6	j7	-	-	-	k	m	n	p	r	s	t	u	v	x	y	z	za	zb	zc
НР,	Основные (верхние) отклонения валов (es со знаком " –" )	Основные (нижние) отклонения валов (ei со знаком " +" )
мм	A	B	C	CD	D	E	EF	F	G	H	-	-	J6	J7	J8	K	M	N	P	R	S	T	U	V	X	Y	Z	ZA	ZB	ZC
	Основные (нижние) отклонения отверстий (EI со знаком " +" )	Основные (верхние) отклонения отверстий (ES со знаком " –" )
до 3																						-		-		-
3-6																						-		-		-
6-10																						-		-		-
10-14				-			-															-		-		-
14-18																										-
18-24				-			-															-
24-30
30-40				-			-
40-50
50-65				-			-
65-80
80-100				-			-
100-120
120-140
140-160				-			-
160-180
180-200
200-225				-			-
225-250
250-280				-			-
280-315
315-355				-			-
355-400
400-450				-			-
450-500

7. По полученным данным постройте в масштабе графическое изображение полей допусков отверстия и вала (см. рис. 1.2).

Рис. 1.2. Пример графического построения полей допусков

8. Проанализируйте полученную посадку. Анализ осуществите в следующей последовательности, показанной на примере:

а) характер посадки – посадка с зазором, так как в примере поле допуска отверстия располагается над полем допуска вала. Если поле допуска отверстия будет располагаться ниже поля допуска вала, то получим посадку с зазором; если поля допусков пересекаются, то получим переходную посадку;

б) система, в которой выполнена посадка – система отверстия, так как одно из основных отклонения отверстия совпадает с нулевой линией. Если оба поля допуска имеют одно отклонение, равное нулю, то принимается система отверстия, так как вал того же номинального размера изготовить и проконтролировать легче, чем отверстие. Если только поле допуска вала имеет нулевое отклонение, то получим систему вала.

9. Определите величины предельных зазоров (для посадок с зазором) и натягов (для посадок с натягом). В примере получатся следующие зазоры:

S_max = ES – ei = 0, 035 – (–0, 395) = 0, 43 мм.

S_min = EI – es = 0 – (–0, 38) = 0, 38 мм.

Получающиеся зазоры и натяги должны быть положительными величинами. Если они получаются отрицательными, то вы ошиблись с определением характера посадки.

Для переходной посадки рассчитываются значения S_max и N_max.

10. Определите величину средних зазоров и натягов. В примере получим: мм.

Для переходной посадки средняя величина не рассчитывается.

11. Определите допуск посадки. В примере получим следующий допуск посадки: TS = S_max – S_min = 0, 43 – 0, 38 = 0, 05 мм.

12. Проверьте, верно ли вы произвели вычисления. Для этого воспользуйтесь формулой TS = TD + Td = 0, 035 + 0, 015 = 0, 05 мм. Если полученное значение совпадет со значением, полученным в п. 11, то все вычислено правильно.

13. Запишите посадку в числовом обозначении, например:

14. Результаты расчета оформите в виде отчета и защитите у преподавателя. Защита практической работы заключается в ответе студента на вопросы для контроля и дополнительные вопросы преподавателя.

Вопросы для контроля

1. В чем заключаются основы построения системы допусков и посадок отверстий и валов?

2. Что такое основное отклонение?

3. Что такое допуск?

4. Что такое поле допуска?

5. Чем поле допуска отличается от допуска?

6. Что такое квалитет?

7. Что такое интервал номинальных размеров?

8. Что такое посадка?

9. Что такое верхнее и нижнее отклонения?

10. Что такое посадка с зазором, с натягом и переходная?

11. Что такое система вала или система отверстия?

12. Как располагаются поля допусков в посадках с зазором, с натягом и в переходных посадках?

РАЗДЕЛ 2. Механика машин

Цель практического занятия

Целью практического занятия является моделирование кинематики рычажного, кулисного или кривошипно-шатунного механизма произвольной структуры. Проводится в дисплейном классе.

План занятия

1. Изучение сведений из лекционного курса: структура и классификация механизмов; кинетостатика рычажных механизмов.

2. Выбор схемы механизма с начальными исходными данными. Схема механизма может быть увязана с темой исследовательской работы. В противном случае схема выдается из банка заданий. В процессе моделирования получить значения положения, скорости и ускорения точек заданных звеньев механизма.

3. Выполнение задания к практическому занятию.

Вопросы для контроля

1. Как определяется положение точек механизма, двигающихся линейно и по окружности?

2. Как определяется скорость точек механизма, двигающихся линейно и по окружности?

3. Как определяется ускорение точек механизма, двигающихся линейно и по окружности?

Цель практического занятия

Целью практического занятия является моделирование кинематики зубчатой передачи вращения прямозубого зацепления. Проводится в дисплейном классе.

План занятия

1. Изучение сведений из лекционного курса: зубчатые механизмы; кинематика зубчатых механизмов; основы теории зацепления; кинетостатика зубчатых механизмов.

2. Выбор начальных исходных данных для моделирования. Исходные данные могут быть увязаны с темой исследовательской работы. В процессе моделирования с помощью программы выполнить расчет кинематики и получить рабочие чертежи передачи.

3. Выполнение задания к практическому занятию.

Вопросы для контроля

1. Что такое передаточное отношение зубчатой пары?

2. Что такое модуль зубьев?

3. Что такое делительный диаметр колеса или шестерни?

4. Как связаны между собой делительный диаметр, число зубьев и модуль зубьев?

5. Что такое эвольвента?

6. Что такое эвольвентное зацепление?

7. Перечислите свойства эвольвентного зацепления.

Цель практического занятия

Целью практического занятия является получения навыков проектирования роликовой цепной передачи: определение геометрических параметров передачи и расчет ее на прочность.

План занятия

1. Изучение сведений из лекционного курса: приводные роликовые и втулочные цепи; тяговые пластинчатые цепи; основные типы и исполнения.

2. Выбор начальных исходных данных для расчета. Исходные данные могут быть увязаны с темой исследовательской работы.

3. Выполнение задания к практическому занятию.

3. Порядок выполнения задания

1. С помощью генератора индивидуальных заданий (см. табл. 3.1) выберите исходные данные для расчета цепной передачи, показанной на рис. 3.1. Выбор осуществляется по буквам в фамилии студента.

Из табл. 3.1 выбираются следующие исходные данные:

n₁, об/мин – частота вращения ведущего звена;

N, кВт – передаваемая мощность через передачу;

A_w, м – межосевое расстояние между звеньями передачи;

i – передаточное отношение от ведущего звена к ведомому.

Например, для студента Иванов будут выбраны следующие исходные данные: n₁=1500 об/мин; N=20 кВт; A_w=0, 5 м; i=1, 5.

Содержание задания: По исходным данным рассчитать цепную роликовую передачу: подобрать стандартную цепь, длину цепи, определить диаметры звездочек и количество зубьев, нагрузку на валы звездочек. Нагрузку считать спокойной, смазку – периодической, работу цепи – двухсменной.

Таблица 3.1

Буква в фамилии	n₁, об/мин	N, кВт	A_w, м	i
А	Л	Х			0, 5
Б	М	Ц			0, 6	1, 25
В	Н	Ч			0, 7	1, 5
Г	О	Ш			0, 8	1, 75
Д	П	Щ			0, 9
Е	Р	ЬЪ			1, 0	2, 25
Ж	С	Ы			0, 9	2, 5
З	Т	Э			0, 8	2, 75
И	У	Ю			0, 7
К	Ф	Я			0, 6	3, 25

	Номер буквы в фамилии

Рис. 3.1. Схема цепной передачи

2. Изучите теорию по расчету роликовых цепных передач [9, 10].

3. Выполните расчет роликовой цепной передачи и определите ее геометрические параметры в соответствии со справочником конструктора-машиностроителя [2, том 2, стр. 671-672].

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 207; Нарушение авторского права страницы