Требования, предъявляемые к современным системам автоматизированного проектирования, не ограничиваются удобством создания графических примитивов и оформления чертежей по ГОСТ -- на повестке дня появляются возможности систем в области построения ассоциативных моделей и сборок, оценивается степень простоты создания собственных параметрических библиотек, позволяющих аккумулировать накопленный опыт и в полной мере использовать имеющиеся на предприятии наработки. Сегодня проектирование на основе существующих заготовок (проектирование на основе баз знаний) дает возможность значительно сократить время выполнения проекта и количество ошибок, что часто играет решающую роль в условиях жесткой конкуренции.

Важнейших функциональных средств современных конструкторских САПР является инструментарий, обеспечивающий эффективное внесение изменений в файлы описаний существующих чертежей, то есть их редактирование и модификацию.

1 Параметризация чертежей

1.1 Основные понятия и типы параметризации

Параметризация -- это моделирование с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» (с помощью изменения параметров или геометрических отношений) различные конструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок. Параметрическое моделирование существенно отличается от обычного двухмерного черчения или трёхмерного моделирования. Конструктор, в случае параметрического проектирования, создаёт математическую модель объектов с параметрами, при изменении которых происходят изменения конфигурации детали, взаимные перемещения деталей в сборке и т. п.

Параметризация двухмерных чертежей обычно доступна в CAD-системах среднего и тяжёлого классов.

Параметризация делится на три типа: иерархическую, вариационную и геометрическую параметризации.

Иерархическая параметризация (параметризация на основе истории построений) заключается в том, что в ходе построения модели вся последовательность построения отображается в отдельном окне в виде «дерева построения». В нем перечислены все существующие в модели вспомогательные элементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.

Параметризация на основе истории построений присутствует во всех САПР использующих трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование. Обычно такой тип параметрического моделирования сочетается с вариационной и/или геометрической параметризацией.

Вариационная или размерная параметризация основана на построении эскизов (с наложением на объекты эскиза различных параметрических связей) и наложении пользователем ограничений в виде системы уравнений, определяющих зависимости между параметрами.

В случае необходимости создания сборки, взаимное положение компонентов сборки задаётся путём указания сопряжений между ними (совпадение, параллельность или перпендикулярность граней и рёбер, расположение объектов на расстоянии или под углом друг к другу и т. п.).

Вариационная параметризация позволяет легко изменять форму эскиза или величину параметров операций, что позволяет удобно модифицировать трёхмерную модель.

Геометрической параметризацией называется параметрическое моделирование, при котором геометрия каждого параметрического объекта пересчитывается в зависимости от положения родительских объектов, его параметров и переменных.

Параметрическая модель, в случае геометрической параметризации, состоит из элементов построения и элементов изображения. Элементы построения (конструкторские линии) задают параметрические связи. К элементам изображения относятся линии изображения (которыми обводятся конструкторские линии), а также элементы оформления (размеры, надписи, штриховки и т. п.).

Геометрическая параметризация даёт возможность более гибкого редактирования модели. В случае необходимости внесения незапланированного изменения в геометрию модели не обязательно удалять исходные линии построения (это может привести к потере ассоциативных взаимосвязей между элементами модели), можно провести новую линию построения и перенести на неё линию изображения.

1.2 Программные средства параметризации

CAD-системы (сomputer-aided design - компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации (более привычно они именуются системами автоматизированного проектирования САПР). Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т.д.). Ведущие трехмерные CAD-системы позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных промышленных изделий. Все они в той или иной степени поддерживают принципы параметризации 2D и 3D-моделей.

В настоящее время в мире разработано огромное количество различных CAD-пакетов. Рассмотрим некоторые из них.

T-FLEX CAD

Система параметрического проектирования и черчения T-FLEX CAD является разработкой российской фирмы "Топ Системы". Система обладает следующими основными возможностями: параметрическое проектирование и моделировании; проектирование сборок и выполнение сборочных чертежей; полный набор функций создания и редактирования чертежей; 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 лидирующих российских продуктов. CAD-система, предназначенная для широкого спектра проектно-конструкторских работ, лёгкая в освоении, удобная в работе и при этом имеющая стоимость, приемлемую для комплексного оснащения российских предприятий, в том числе средних и малых. Позволяет осуществлять двумерное проектирование и конструирование, быструю подготовку и выпуск разнообразной чертёжно-конструкторской документации, создание технических текстово-графических документов.

AutoCAD

2- и 3-мерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией Autodesk. AutoCAD является наиболее распространённой САПР в мире благодаря средствам черчения.

THINK3

Система автоматизированного проектирования для машиностроения среднего уровня. Обеспечивает двумерное проектирование, трёхмерное поверхностное и твердо-тельное моделирование, проектирование изделий из листовых материалов, ассоциативность двумерного чертежа с трёхмерной моделью, фотореалистичное представление проекта.

1.3 Характеристика возможностей использованной CAD-системы

В своей работе я использую CAD-систему Компас-3D V11. Мы часто сталкиваемся с задачей создания чертежа или модели на основе уже существующего, когда детали не очень различаются, но перерисовывать необходимо все заново. Для решения этой проблемы в системе КОМПАС-3D имеются средства параметризации, посредством которых можно задать 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 возможность многократно использовать единожды построенную модель, значительно сокращает время на формирование новых ее модификаций и т.п.

Существует два типа параметризации трехмерной модели в KОMПAC-3D - вариационная и иерархическая, сочетание которых позволяет широко варьировать параметры создаваемой модели, не изменяя ее топологию.

Вариационная параметризация имеет два проявления: параметризация графических объектов в эскизе и сопряжение между собой компонентов сборки.

Иерархические параметрические связи возникают автоматически по мере выполнения команд создания элементов модели.

Кроме этого для Компас-3D создана богатая база данных стандартных элементов редукторов, что позволяет создавать чертежи компоновок редукторов, пользуясь стандартными элементами (зубчатые колеса, валы, болты, подшипники).

2 Выбор типа и параметров многоступенчатого редуктора

2.1 Характеристика редукторов

Редуктор - это механизм, у которого одна или несколько передач: механических или гидравлических. Основное назначение редукторов - уменьшение частоты вращения и увеличение крутящего момента.

В зависимости от преследуемых целей, а так же от характеристик, которые необходимо обеспечить на выходе, используются различные типы редукторов, которые отличаются конструктивно.

Можно выделить три больших класса редукторов: цилиндрические, червячные и конические. Особенность конических, а так же цилиндрических разработок, заключается в том, что оси валов обычно располагаются в горизонтальной плоскости. Червячный же редуктор, в свою очередь допускает различное положение выходного вала.

В зависимости от плоскости расположения входных и выходных валов различают цилиндрические горизонтальные и вертикальные редукторы.

Червячные же двухступенчатые редукторы так же обеспечивают параллельность осей валов, однако в этом случае они расположены в разных плоскостях. При необходимости обеспечить угол 90 градусов между валами можно использовать червячный одноступенчатый редуктор.

Для того, что бы обеспечить расположение входного и выходного валов в одной плоскости, но под тем же перпендикулярным углом можно воспользоваться коническо-цилиндрическим редуктором. Так же следует иметь в виду, что цилиндрические редукторы более эффективны и долговечны.

Кроме того, в пределах каждого из классов выделяются подклассы, которые определяются исходя из конструктивных особенностей редуктора.

Выделяют одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые редукторы, которые используются для достижения различных результатов.

Основное правило заключается в том, что чем больше ступеней, тем соответственно большее передаточное число такое редуктор может обеспечить. Это связано с технологическими особенностями и соображениями практичности. Кроме того, использование многоступенчатой конструкции позволяет более рационально организовать работу такого элемента, как редуктор.

Редуктор - это продукт технический, а потому у него есть определенная функция, которую он выполняет в аппарате. Главной задачей редуктора является изменение скорости вращательного движения при его передаче

Бывает три типа редукторов: зубчатые, червячные и гидравлические. Чаще всего редуктор можно встретить в машинах, но кроме того он может использоваться во множестве других механизмов и аппаратов, в которых требуется заменять исходную степень прокрутки механизма.

2.2 Цилиндрический редуктор

В моей курсовой работе в Компас-3D создана компоновка двухступенчатого цилиндрического редуктора.

Цилиндрический редуктор - это одна из самых популярных разновидностей редукторов. Он, как и все редукторы, служит для изменения скорости вращения при передачи вращательного движения от одного вала к другому.

Именно редукторный привод один из наиболее распространенных видов приводов современных механических систем общепромышленного применения. Более ста лет назад перед нашей промышленностью стояла задача обеспечить нужды страны в цилиндрических редукторах. С этим успешно справлялись открывающиеся заводы. В настоящее время выпуск качественной и надежной продукции обеспечивается мощной производственной базой. Сейчас производят различные типы продукцией: цилиндрический редуктор одно-, двух-, и трехступенчатый.

От работоспособности и ресурса цилиндрического редуктора во многом зависит обеспечение требуемых функциональных параметров и надежности машины в целом. Показатели долговечности и 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. Построение компоновки цилиндрического двухступенчатого редуктора

Задачей курсовой работы является построение и параметризация компоновочного чертежа многоступенчатого редуктора, поэтому кинематические расчеты производиться не будут и за основу взята модель ранее спроектированного редуктора. Производятся расчеты только геометрических параметров редуктора.

3.1 Проектный расчет валов

Средние диаметры валов определяются по формуле

где Т - крутящий момент на валу (Нм)

- пониженное допускаемое напряжение на кручение

3.1.1 Ведущий вал

Т1=56,98 Нм

Принимается db1=30 мм

dn1= db1+2t 2

где t=2,2мм

мм

Принимается dn1=35 мм

Шестерни Z1 и Z1 являются единым целым с валом.

Рисунок 1 - Ведущий вал

где s=1,6 мм

мм

Принимается d2=40 мм

Длиновые размеры:

l1=56 мм, l2=27 мм, l3=219 мм, l4=40 мм, l5=21 мм.

3.1.2 Промежуточный вал

Средний диаметр вала рассчитывается по формуле

мм 4

Шестерня Z3 является единым целым с валом.

dk2=45 мм, dn2=40 мм

Рисунок 2 - Промежуточный вал

Длиновые размеры:

l1= l3= 40 мм, l2= l4= 66 мм, b3=68 мм.

3.1.3 Тихоходный вал

мм

dk4=60 мм, dБ=70 мм, dn3=45 мм, dу=40 мм, dш5=35 мм, d2=55 мм.

l1=50 мм, l2=77 мм, l3=112 мм, l4=175 мм, l5=35 мм, l6=105 мм, l7=187 мм, l=370 мм.

Рисунок 3 - Тихоходный вал

3.2 Конструирование зубчатых колес

Шестерни Z1 и Z1

Рисунок 4 - Шестерни Z1 и Z1

Делительный диаметр d1=55 мм

Диаметр окружности вершин зубьев dо1=58 мм

Диаметр окружности впадин зубьев df1=51,25 мм

Ширина зубчатого венца bw1=21 мм

Колеса Z2 и Z2

Рисунок 5 - Колеса Z2 и Z2

Делительный диаметр d2=205 мм

Диаметр окружности вершин зубьев dо2=208 мм

Диаметр окружности впадин зубьев df2=201,25 мм

Ширина зубчатого венца bw2=16 мм

Диаметр ступицы bст2=70 мм

Длина ступицы lст2=60 мм

Толщина диска с=5 мм

Толщина обода до=5 мм

Шестерня Z3

Рисунок 6 - Шестерня Z3

Делительный диаметр d3=97,5 мм

Диаметр окружности вершин зубьев dо3=86,25 мм

Диаметр окружности впадин зубьев df3=86,25 мм

Ширина зубчатого венца bw3=69 мм

Колесо Z4

Рисунок 7 - Колесо Z4

Делительный диаметр d4=267,5 мм

Диаметр окружности вершин зубьев dо4=272 мм

Диаметр окружности впадин зубьев df4=261,25 мм

Ширина зубчатого венца bw4=64 мм

Диаметр ступицы bст4=96 мм

Длина ступицы lст4=80 мм

Толщина диска с=20 мм

Толщина обода до=10 мм

3.3 Первый этап компоновки редуктора

Данный этап служит для приближенного определения положения зубчатых колес относительно друг друга и относительно опор.

Компоновочный чертеж выполняется в двух проекциях в масштабе 1:1

Толщина стенок корпуса и крышки д= д1=8 мм

Толщина фланцев корпуса и крышки b=12 мм

Толщина нижнего пояса корпуса p=20 мм

Диаметры болтов

Болты крепящие редуктор к раме

d1=19.30…21.16 мм

Принимаются болты с резьбой М20

Болты крепящие крышку к корпусу

d2=10…13 мм

Принимаются болты с резьбой М12

Для крепления крышек подшипников принимаются болты с резьбой М8, зачерчиваем упрощенно колеса и шестерни.

Внутренняя стенка:

- зазор между торцами ступиц колес Z2 и Z2 и внутренней стенкой корпуса А1=10 мм;

- зазор от окружности вершин до внутренней стенкой корпуса А2= д =8 мм;

- расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А3= д =8 мм;

- расстояние между дном корпуса и поверхностью выступов зубьев колес Z4 А4=32 мм.

Расстояние между колесами определяется конструктивно.

Для опор принимаются радиальные шариковые подшипники средней серии по ГОСТ 8338-75 (рисунок 8)

Рисунок 8 - Радиальный шариковый подшипник

В таблице 1 (Приложение 1) приведены основные данные подшипников.

Рисунок 9 - Кольцо мазеудерживающее

а=6…9 мм, t=2…3 мм

Глубина гнезд подшипников l2=40 мм

Толщина фланцев крышек подшипников равна диаметру отверстий Д=d0=9 мм

Рисунок 10 - Крышка подшипника

3.4 Подбор муфты

Ведущий вал редуктора соединяется с валом электродвигателя муфтой. Типоразмеры муфты подбираются по диаметрам соединяемых валов.

Рисунок 11 - Муфта

d=30 мм

D=120 мм

L=140 мм

l=80 мм

3.5 Конструирование корпусных деталей и крышек

Корпус редуктора служит для размещения и координации деталей передач, защиты их от загрязнения пылью, организации системы смазки, восприятия усилий, возникающих в зубчатых зацеплениях. Корпус редуктора выполняем разъемным, состоящим из основания (корпуса) и крышки.

Основные размеры корпуса указаны в пункте 3.3.

Оформление прилива подшипниковых гнезд.

Ведущий вал

Dподш=80 мм

Dф=112 мм

Dприл=115 мм

Промежуточный вал

Dподш=90 мм

Dф=122 мм

Dприл=125 мм

Ведомый вал

Dподш=100 мм

Dф=132 мм

Dприл=135 мм

Глубина гнезд подшипников lг=37,5 мм

Рисунок 12 - Выходной конец вала

Рисунок 13 - Положение деталей относительно друг друга

Результаты расчетов размеров корпуса занесены в таблицу 2 (Приложение 1).

Крышка люка

дк=2 мм

Рисунок 14 - Крышка смотрового окна

3.6 Эскизы стандартных деталей

Болты с шестигранной уменьшенной головкой ГОСТ 7808-80 Параметры болтов представлены в таблице 3 (Приложение 1)

Рисунок 15 - Болт ГОСТ 7880-80

Винт с цилиндрической головкой по ГОСТ 1491-82

Рисунок 16 - Винт ГОСТ 1491-82

d=6 мм

D=10 мм

l=15 мм

l0=10 мм

Н=4 мм

Гайки шестигранные с уменьшенным размеров под ключ ГОСТ 2524-80. Параметры гаек в таблице 4 (Приложение 1)

Рисунок 17 - Гайка ГОСТ 2524-80

Шайбы граверные ГОСТ 6402-80. Параметры шайб в таблице 5 (Приложение 1)

Рисунок 18 - Шайба ГОСТ 6402-80

Штифт конический с внутренней резьбой

Рисунок 19 - Штифт ГОСТ 9464-80

Шпонки призматические со скругленными торцами ГОСТ 23360-80. Параметры шпонки в таблице 6 (Приложение 1)

Рисунок 20 - Шпонка ГОСТ 23360-80

Подшипники радиальные упорные ГОСТ 8338-75. Параметры подшипников указаны в таблице 7 (Приложение 1)

Рисунок 21 - Подшипник ГОСТ 8338-75

Заключение

В процессе написания курсовой работы была выполнена компоновка двухступенчатого цилиндрического редуктора с параметризацией некоторых ее элементов. Работа выполнялась в программе Компас-3D V11.

При создании параметризированной компоновки редуктора были изучены основные возможности CAD-пакета Компас-3D V11. Построение параметризированных 2D-моделей не полностью отражает все возможности параметризации, т.к. полная параметризация чертежей является излишней и только усложняет процесс проектирования.

Поэтому в будущем планируется параметризация 3D-моделей редуктора и составление компоновок многоступенчатых редукторов на основе 3D-моделей. Компас-3D V11 дает много возможностей для реализации этого проекта.

Список литературы

Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для вузов / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. М.: Машиностроение, 1984. 560 с.

Казанский Г.И. Детали машин: Методические указания по рсчету зубчатых и червячных передач. Свердловск : УПИ, 1983. 44с.

Расчёт двухступенчатого цилиндрического редуктора: Методические указания к выполнению самостоятельной работы по курсам: «Детали машин», «Прикладная механика»/ Г.Л.Баранов, Л.В.Мальцев, Л.П.Вязкова. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994, Ч.1, 42 с.

Расчёт двухступенчатого цилиндрического редуктора: Методические указания к выполнению самостоятельной работы по курсам: «Детали машин», «Прикладная механика»/ Г.Л. Баранов, Л.В. Мальцев, Л.П. Вязкова. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994, Ч.2, 28 с.

	НОВОСТИ

Изменения

Прошла модернизация движка, изменение дизайна и переезд на новый более качественный сервер

	СЧЕТЧИК

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА
	© 2010