МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Им. И.И. ПОЛЗУНОВА
Кафедра «Системыавтоматизированного проектирования»
Работа защищена__________ (дата)
С оценкой _______________
(подпись руководителя)
Параметризация компоновок чертежеймногоступенчатых редукторов
Пояснительная записка к курсовойработе
по дисциплине «Автоматизацияконструкторско-технологического проектирования»
обозначение документа
Проектвыполнила
студенткагр. САПР-63 __ _______Ю.Б. Казакова__
подпись,и.о. фамилия
Нормоконтролер _________ЛомскихН.В.
подпись,должность, и.о. фамилия
Барнаул 2010
Содержание
Введение
1 Параметризация чертежей
1.1 Основные понятия и типыпараметризации
1.2 Программные средства параметризации
1.3 Характеристика возможностейиспользованной CAD-системы
2 Выбор типа и параметровмногоступенчатого редуктора
2.1 Характеристика редукторов
2.2 Цилиндрический редуктор
3 Построение компоновки цилиндрическогодвухступенчатого редуктора
3.1 Проектный расчет валов
3.1.1 Ведущий вал
3.1.2 Промежуточный вал
3.1.3 Тихоходный вал
3.2 Конструирование зубчатых колес
3.3 Первый этап компоновки редуктора
3.4 Подбор муфты
3.5 Конструирование корпусных деталей икрышек
3.6 Эскизы стандартных деталей
Заключение
Список литературы
Приложение 1 Параметры элементовкомпоновки
Приложение 2 Спецификации
Приложение 3 Чертеж редуктора
Введение
В современных условияхпри выборе САПР пользователи все чаще обращают внимание на возможности,предоставляемые системой в области параметризации.
Требования,предъявляемые к современным системам автоматизированного проектирования, неограничиваются удобством создания графических примитивов и оформления чертежейпо ГОСТ — на повестке дня появляются возможности систем в области построенияассоциативных моделей и сборок, оценивается степень простоты созданиясобственных параметрических библиотек, позволяющих аккумулировать накопленныйопыт и в полной мере использовать имеющиеся на предприятии наработки. Сегодняпроектирование на основе существующих заготовок (проектирование на основе баззнаний) дает возможность значительно сократить время выполнения проекта иколичество ошибок, что часто играет решающую роль в условиях жесткойконкуренции.
Важнейшихфункциональных средств современных конструкторских САПР являетсяинструментарий, обеспечивающий эффективное внесение изменений в файлы описанийсуществующих чертежей, то есть их редактирование и модификацию.
1 Параметризациячертежей
1.1 Основные понятия итипы параметризации
Параметризация — этомоделирование с использованием параметров элементов модели и соотношений междуэтими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» (спомощью изменения параметров или геометрических отношений) различныеконструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок.Параметрическоемоделирование существенно отличается от обычного двухмерного черчения илитрёхмерного моделирования. Конструктор, в случае параметрическогопроектирования, создаёт математическую модель объектов с параметрами, приизменении которых происходят изменения конфигурации детали, взаимныеперемещения деталей в сборке и т. п.
Параметризациядвухмерных чертежей обычно доступна в CAD-системах среднего и тяжёлого классов.
Параметризация делитсяна три типа: иерархическую, вариационную и геометрическую параметризации.
Иерархическая параметризация(параметризация на основе истории построений) заключается в том, что в ходепостроения модели вся последовательность построения отображается в отдельномокне в виде «дерева построения». В нем перечислены все существующие в моделивспомогательные элементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.
Параметризация наоснове истории построений присутствует во всех САПР использующих трёхмерноетвердотельное параметрическое моделирование. Обычно такой тип параметрическогомоделирования сочетается с вариационной и/или геометрической параметризацией.
Вариационная илиразмерная параметризация основана на построении эскизов (с наложением наобъекты эскиза различных параметрических связей) и наложении пользователемограничений в виде системы уравнений, определяющих зависимости междупараметрами.
В случае необходимостисоздания сборки, взаимное положение компонентов сборки задаётся путём указаниясопряжений между ними (совпадение, параллельность или перпендикулярность гранейи рёбер, расположение объектов на расстоянии или под углом друг к другу и т.п.).
Вариационнаяпараметризация позволяет легко изменять форму эскиза или величину параметровопераций, что позволяет удобно модифицировать трёхмерную модель.
Геометрическойпараметризацией называется параметрическое моделирование, при котором геометриякаждого параметрического объекта пересчитывается в зависимости от положенияродительских объектов, его параметров и переменных.
Параметрическая модель,в случае геометрической параметризации, состоит из элементов построения иэлементов изображения. Элементы построения (конструкторские линии) задаютпараметрические связи. К элементам изображения относятся линии изображения(которыми обводятся конструкторские линии), а также элементы оформления(размеры, надписи, штриховки и т. п.).
Геометрическаяпараметризация даёт возможность более гибкого редактирования модели. В случаенеобходимости внесения незапланированного изменения в геометрию модели необязательно удалять исходные линии построения (это может привести к потереассоциативных взаимосвязей между элементами модели), можно провести новую линиюпостроения и перенести на неё линию изображения.
1.2 Программныесредства параметризации
CAD-системы(сomputer-aided design — компьютерная поддержка проектирования) предназначеныдля решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации(более привычно они именуются системами автоматизированного проектированияСАПР). Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделированиятрехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовойконструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т.д.). Ведущиетрехмерные CAD-системы позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки ипроизводства сложных промышленных изделий. Все они в той или иной степениподдерживают принципы параметризации 2Dи 3D-моделей.
В настоящее время вмире разработано огромное количество различных CAD-пакетов.Рассмотрим некоторые из них.
T-FLEX CAD
Системапараметрического проектирования и черчения T-FLEX CAD является разработкойроссийской фирмы «Топ Системы». Система обладает следующими основнымивозможностями: параметрическое проектирование и моделировании; проектированиесборок и выполнение сборочных чертежей; полный набор функций создания и редактированиячертежей; пространственное моделирование, базирующееся на технологии ACIS;параметрическое трёхмерное твёрдотельное моделирование; управление чертежами;подготовка данных для систем с ЧПУ; имитация движения конструкции.
КОМПАС 3D
Один из лидирующихроссийских продуктов. CAD-система,предназначенная для широкого спектра проектно-конструкторских работ, лёгкая восвоении, удобная в работе и при этом имеющая стоимость, приемлемую длякомплексного оснащения российских предприятий, в том числе средних и малых.Позволяет осуществлять двумерное проектирование и конструирование, быструюподготовку и выпуск разнообразной чертёжно-конструкторской документации,создание технических текстово-графических документов.
AutoCAD
2- и 3-мерная системаавтоматизированного проектирования и черчения, разработанная компаниейAutodesk. AutoCAD является наиболее распространённой САПР в мире благодарясредствам черчения.
THINK3
Системаавтоматизированного проектирования для машиностроения среднего уровня.Обеспечивает двумерное проектирование, трёхмерное поверхностное итвердо-тельное моделирование, проектирование изделий из листовых материалов,ассоциативность двумерного чертежа с трёхмерной моделью, фотореалистичноепредставление проекта.
1.3 Характеристикавозможностей использованной CAD-системы
В своей работе я используюCAD-систему Компас-3DV11. Мы часто сталкиваемся с задачейсоздания чертежа или модели на основе уже существующего, когда детали не оченьразличаются, но перерисовывать необходимо все заново. Для решения этой проблемыв системе КОМПАС-3D имеются средства параметризации, посредством которых можнозадать определенные связи между отдельными элементами графического компонента,позволяющие при последующей разработке типовых конструкций не переделывать всю модель(чертеж), а изменить лишь несколько параметров. Это дает возможностьмногократно использовать единожды построенную модель, значительно сокращаетвремя на формирование новых ее модификаций и т.п.
Существует два типапараметризации трехмерной модели в KОMПAC-3D – вариационная и иерархическая,сочетание которых позволяет широко варьировать параметры создаваемой модели, неизменяя ее топологию.
Вариационнаяпараметризация имеет два проявления: параметризация графических объектов вэскизе и сопряжение между собой компонентов сборки.
Иерархическиепараметрические связи возникают автоматически по мере выполнения командсоздания элементов модели.
Кроме этого дляКомпас-3D создана богатая базаданных стандартных элементов редукторов, что позволяет создавать чертежикомпоновок редукторов, пользуясь стандартными элементами (зубчатые колеса,валы, болты, подшипники).
2 Выбор типа ипараметров многоступенчатого редуктора
2.1 Характеристика редукторов
Редуктор – этомеханизм, у которого одна или несколько передач: механических илигидравлических. Основное назначение редукторов – уменьшение частоты вращения иувеличение крутящего момента.
В зависимости отпреследуемых целей, а так же от характеристик, которые необходимо обеспечить навыходе, используются различные типы редукторов, которые отличаютсяконструктивно.
Можно выделить трибольших класса редукторов: цилиндрические, червячные и конические. Особенностьконических, а так же цилиндрических разработок, заключается в том, что осивалов обычно располагаются в горизонтальной плоскости. Червячный же редуктор, всвою очередь допускает различное положение выходного вала.
В зависимости отплоскости расположения входных и выходных валов различают цилиндрическиегоризонтальные и вертикальные редукторы.
Червячные же двухступенчатыередукторы так же обеспечивают параллельность осей валов, однако в этом случаеони расположены в разных плоскостях. При необходимости обеспечить угол 90градусов между валами можно использовать червячный одноступенчатый редуктор.
Для того, что бы обеспечитьрасположение входного и выходного валов в одной плоскости, но под тем жеперпендикулярным углом можно воспользоваться коническо-цилиндрическимредуктором. Так же следует иметь в виду, что цилиндрические редукторы болееэффективны и долговечны.
Кроме того, в пределахкаждого из классов выделяются подклассы, которые определяются исходя изконструктивных особенностей редуктора.
Выделяютодноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые редукторы, которыеиспользуются для достижения различных результатов.
Основное правилозаключается в том, что чем больше ступеней, тем соответственно большеепередаточное число такое редуктор может обеспечить. Это связано стехнологическими особенностями и соображениями практичности. Кроме того,использование многоступенчатой конструкции позволяет более рациональноорганизовать работу такого элемента, как редуктор.
Редуктор — это продукттехнический, а потому у него есть определенная функция, которую он выполняет ваппарате. Главной задачей редуктора является изменение скорости вращательногодвижения при его передаче
Бывает три типаредукторов: зубчатые, червячные и гидравлические. Чаще всего редуктор можновстретить в машинах, но кроме того он может использоваться во множестве другихмеханизмов и аппаратов, в которых требуется заменять исходную степень прокруткимеханизма.
2.2 Цилиндрическийредуктор
В моей курсовой работев Компас-3D создана компоновкадвухступенчатого цилиндрического редуктора.
Цилиндрический редуктор- это одна из самых популярных разновидностей редукторов. Он, как и всередукторы, служит для изменения скорости вращения при передачи вращательногодвижения от одного вала к другому.
Именно редукторныйпривод один из наиболее распространенных видов приводов современныхмеханических систем общепромышленного применения. Более ста лет назад переднашей промышленностью стояла задача обеспечить нужды страны в цилиндрическихредукторах. С этим успешно справлялись открывающиеся заводы. В настоящее времявыпуск качественной и надежной продукции обеспечивается мощной производственнойбазой. Сейчас производят различные типы продукцией: цилиндрический редуктородно-, двух-, и трехступенчатый.
От работоспособности иресурса цилиндрического редуктора во многом зависит обеспечение требуемыхфункциональных параметров и надежности машины в целом. Показатели долговечностии надежности элементов привода и, в частности, редукторов и мотор-редукторов,зависят от обоснованного выбора самого редуктора при проектировании машины,т.е. соответствия этого выбора действующей нормативной документации (НД).
3. Построениекомпоновки цилиндрического двухступенчатого редуктора
Задачей курсовой работыявляется построение и параметризация компоновочного чертежа многоступенчатогоредуктора, поэтому кинематические расчеты производиться не будут и за основувзята модель ранее спроектированного редуктора. Производятся расчеты толькогеометрических параметров редуктора.
3.1 Проектный расчетвалов
Средние диаметры валовопределяются по формуле
/>
где Т – крутящий моментна валу (Нм)
/> -пониженное допускаемое напряжение на кручение
3.1.1 Ведущий вал
Т1=56,98 Нм
/> 1
Принимается db1=30мм
dn1=db1+2t2
где t=2,2мм
/>мм
Принимается dn1=35мм
Шестерни Z1и Z1являются единым целым с валом.
/>
Рисунок 1 – Ведущий вал
/> 3
где s=1,6мм
/>мм
Принимается d2=40мм
Длиновые размеры:
l1=56мм, l2=27мм, l3=219мм, l4=40мм, l5=21мм.
3.1.2 Промежуточный вал
Средний диаметр валарассчитывается по формуле
/> мм 4
Шестерня Z3является единым целым с валом.
dk2=45мм, dn2=40мм
/>
Рисунок 2 –Промежуточный вал
Длиновые размеры:
l1=l3= 40 мм, l2=l4= 66 мм, b3=68мм.
3.1.3 Тихоходный вал
/>мм
dk4=60мм, dБ=70мм, dn3=45мм, dу=40мм, dш5=35мм, d2=55мм.
l1=50мм, l2=77мм, l3=112мм, l4=175мм, l5=35мм, l6=105мм, l7=187мм, l=370 мм.
/>
Рисунок 3 – Тихоходныйвал
3.2 Конструированиезубчатых колес
Шестерни Z1и Z1
/>
Рисунок 4 – Шестерни Z1и Z1
Делительный диаметр d1=55мм
Диаметр окружностивершин зубьев dо1=58мм
Диаметр окружностивпадин зубьев df1=51,25мм
Ширина зубчатого венца bw1=21мм
Колеса Z2и Z2
/>
Рисунок 5 – Колеса Z2и Z2
Делительный диаметр d2=205мм
Диаметр окружностивершин зубьев dо2=208мм
Диаметр окружностивпадин зубьев df2=201,25мм
Ширина зубчатого венца bw2=16мм
Диаметр ступицы bст2=70мм
Длина ступицы lст2=60мм
Толщина диска с=5 мм
Толщина обода δо=5мм
Шестерня Z3
/>
Рисунок 6 – Шестерня Z3
Делительный диаметр d3=97,5мм
Диаметр окружностивершин зубьев dо3=86,25мм
Диаметр окружностивпадин зубьев df3=86,25мм
Ширина зубчатого венца bw3=69мм
Колесо Z4
/>
Рисунок 7 – Колесо Z4
Делительный диаметр d4=267,5мм
Диаметр окружностивершин зубьев dо4=272мм
Диаметр окружностивпадин зубьев df4=261,25мм
Ширина зубчатого венца bw4=64мм
Диаметр ступицы bст4=96мм
Длина ступицы lст4=80мм
Толщина диска с=20 мм
Толщина обода δо=10мм
3.3 Первый этапкомпоновки редуктора
Данный этап служит дляприближенного определения положения зубчатых колес относительно друг друга иотносительно опор.
Компоновочный чертежвыполняется в двух проекциях в масштабе 1:1
Толщина стенок корпусаи крышки δ= δ1=8 мм
Толщина фланцев корпусаи крышки b=12 мм
Толщина нижнего поясакорпуса p=20 мм
Диаметры болтов
Болты крепящие редукторк раме
d1=19.30…21.16мм
Принимаются болты срезьбой М20
Болты крепящие крышку ккорпусу
d2=10…13мм
Принимаются болты срезьбой М12
Для крепления крышекподшипников принимаются болты с резьбой М8, зачерчиваем упрощенно колеса ишестерни.
Внутренняя стенка:
— зазор между торцамиступиц колес Z2и Z2и внутренней стенкой корпуса А1=10 мм;
— зазор от окружностивершин до внутренней стенкой корпуса А2= δ =8 мм;
— расстояние междунаружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А3=δ =8 мм;
— расстояние между дномкорпуса и поверхностью выступов зубьев колес Z4А4=32мм.
Расстояние междуколесами определяется конструктивно.
Для опор принимаютсярадиальные шариковые подшипники средней серии по ГОСТ 8338-75 (рисунок 8)
/>
Рисунок 8 – Радиальныйшариковый подшипник
В таблице 1 (Приложение1) приведены основные данные подшипников.
/>
Рисунок 9 – Кольцомазеудерживающее
а=6…9 мм, t=2…3мм
Глубина гнездподшипников l2=40мм
Толщина фланцев крышекподшипников равна диаметру отверстий Δ=d0=9мм
/>
Рисунок 10 – Крышкаподшипника
3.4 Подбор муфты
Ведущий вал редукторасоединяется с валом электродвигателя муфтой. Типоразмеры муфты подбираются подиаметрам соединяемых валов.
/>
Рисунок 11 – Муфта
d=30мм
D=120мм
L=140мм
l=80мм
3.5 Конструированиекорпусных деталей и крышек
Корпус редуктора служитдля размещения и координации деталей передач, защиты их от загрязнения пылью,организации системы смазки, восприятия усилий, возникающих в зубчатыхзацеплениях. Корпус редуктора выполняем разъемным, состоящим из основания(корпуса) и крышки.
Основные размерыкорпуса указаны в пункте 3.3.
Оформление приливаподшипниковых гнезд.
Ведущий вал
Dподш=80мм
Dф=112мм
Dприл=115мм
Промежуточный вал
Dподш=90мм
Dф=122мм
Dприл=125мм
Ведомый вал
Dподш=100мм
Dф=132мм
Dприл=135мм
Глубина гнездподшипников lг=37,5мм
/>
Рисунок 12 – Выходнойконец вала
/>
Рисунок 13 – Положениедеталей относительно друг друга
Результаты расчетовразмеров корпуса занесены в таблицу 2 (Приложение 1).
Крышка люка
δк=2 мм
/>
Рисунок 14 – Крышкасмотрового окна
3.6 Эскизы стандартныхдеталей
Болты с шестиграннойуменьшенной головкой ГОСТ 7808-80 Параметры болтов представлены в таблице 3 (Приложение1)
/>
Рисунок 15 – Болт ГОСТ7880-80
Винт с цилиндрическойголовкой по ГОСТ 1491-82
/>
Рисунок 16 – Винт ГОСТ1491-82
d=6мм
D=10мм
l=15мм
l0=10мм
Н=4 мм
Гайки шестигранные суменьшенным размеров под ключ ГОСТ 2524-80. Параметры гаек в таблице 4 (Приложение1)
/>
Рисунок 17 – Гайка ГОСТ2524-80
Шайбы граверные ГОСТ6402-80. Параметры шайб в таблице 5 (Приложение 1)
/>
Рисунок 18 – Шайба ГОСТ6402-80
Штифт конический свнутренней резьбой
/>
Рисунок 19 – Штифт ГОСТ9464-80
Шпонки призматическиесо скругленными торцами ГОСТ 23360-80. Параметры шпонки в таблице 6 (Приложение1)
/>
Рисунок 20 – ШпонкаГОСТ 23360-80
Подшипники радиальныеупорные ГОСТ 8338-75. Параметры подшипников указаны в таблице 7 (Приложение 1)
/>
Рисунок 21 – ПодшипникГОСТ 8338-75
Заключение/>В процессе написаниякурсовой работы была выполнена компоновка двухступенчатого цилиндрическогоредуктора с параметризацией некоторых ее элементов. Работа выполнялась впрограмме Компас-3D V11.
При создании параметризированнойкомпоновки редуктора были изучены основные возможности CAD-пакетаКомпас-3DV11. Построение параметризированных2D-моделей не полностью отражает всевозможности параметризации, т.к. полная параметризация чертежей являетсяизлишней и только усложняет процесс проектирования.
Поэтому в будущемпланируется параметризация 3D-моделей редуктора и составление компоновокмногоступенчатых редукторов на основе 3D-моделей. Компас-3DV11 дает много возможностей дляреализации этого проекта.
Список литературы
1. Проектированиемеханических передач: Учебно-справочное пособие для вузов / С.А. Чернавский,Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. М.: Машиностроение, 1984. 560 с.
2. КазанскийГ.И. Детали машин: Методические указания по рсчету зубчатых и червячныхпередач. Свердловск: УПИ, 1983. 44с.
3. Расчётдвухступенчатого цилиндрического редуктора: Методические указания к выполнениюсамостоятельной работы по курсам: «Детали машин», «Прикладная механика»/Г.Л.Баранов, Л.В.Мальцев, Л.П.Вязкова. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994, Ч.1, 42 с.
4. Расчётдвухступенчатого цилиндрического редуктора: Методические указания к выполнениюсамостоятельной работы по курсам: «Детали машин», «Прикладная механика»/ Г.Л. Баранов,Л.В. Мальцев, Л.П. Вязкова. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994, Ч.2, 28 с.