Материал: Системы компьютерной поддержки инженерных решений. методические указания к выполнению лабораторных работ. Демидов А.В
Лабораторная работа №3
Тема: «Автоматизированное проектирование вала»
Цель: приобретение практических навыков проектирования механических передач в компьютерной среде.
Задачи:
1.Научиться в автоматизированном режиме конструировать детали типа «Вал».
2.Научиться оформлять рабочий чертёж в компьютерной среде.
Теоретические сведения:
Диаметр соответствующего участка вала, определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
d |
3 |
T |
0,2 , (м) |
(1) |
|
|
|
||||
где Т — крутящий момент на валу, Нм; [ ] — допускаемое напряжение кручения, Па,
либо через мощность Р, кВт, на валу и его частоту вращения n, мин-1:
d 140...150 3 |
|
, мм. |
|
P n |
(2) |
Полученное значение оценивает:
-для быстроходных и тихоходных валов редукторов диаметр выходного конца вала
-для промежуточных валов средний диаметр (например, в месте установки зубчатого колеса).
16
Значение [ ] принимают для выходных концов валов редукторов — 20...30 МПа; для определения диаметров под колесом — 10...20 МПа или [τ]=(0,025…0,03) B .
Полученное значение увеличивают на 10% для компенсации снижения усталостной прочности вала за счет установки шпоночного соединения и округляют до ближайшего значения из нормального ряда диаметров (ГОСТ 6636-82): 10; 10.5; 11; 11.5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 384 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 125; 130; 140; 150; 160…
Остальные диаметральные размеры вала или оси назначают из конструктивных соображений при помощи заплечиков t (см. рис.4.5).
Высота заплечиков t для обеспечения осевой фиксации деталей, сидящих на валу и радиус галтелей r (см. рис.4.5) для уменьшения концентрации напряжений ориентировочно могут быть определены в зависимости от соответствующего диаметра участка вала d (рис.4.5) по таблице 3.1:
dп ≈ d + 2t; dбп ≈ dп + 3r; dбш ≥ dш + 2r.
Значения t и r в зависимости от диаметра вала.
Таблица 3.1
d, |
17…24 |
25…30 |
32…40 |
42…50 |
52…60 |
62…70 |
72…85 |
|
мм |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
t, |
2-2,2 |
2,2…2,5 |
2,5…2,8 |
2,8…3 |
3…3,2 |
3,2…3,5 |
3,5…5 |
|
мм |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
r, |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
3,5 |
|
мм |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
17
Рис. 3.1. Конструктивно проработанная схема вала
После оценки диаметров валов разрабатывают их конструктивную форму, с учетом технологии изготовления, и определяют линейные размеры всех участков вала (см. рис.
3.1).
Размеры выходных участков валов необходимо принимать стандартными. цилиндрическими (ГОСТ 12080-66) или коническими (ГОСТ 12081-66).
Длины участков ступенчатого вала определяют, используя расчетную схему и компоновочный чертеж механической передачи.
Стандартная длина выходного участка вала равна: ℓ ≈ (1,5…1,8)d.
Длина выходного участка не должна выходить за пределы детали, установленной на нем (полумуфты, шкива, звездочки и т.д).
Длину посадочной поверхности под шестерню или колесо (шкив) назначают равной или большей ширины венца (обода шкива) колеса ℓст ≥ b2.
Принятую длину ступицы ℓст согласуют с расчетной исходя из прочности шпоночного (шлицевого) соединения:
p |
|
2M |
кр |
, |
|
|
|
||||
d h t [ ]см |
|||||
|
|
|
|||
где ℓр – рабочая длина шпонки сталь [σ]см = 100…120 МПа;
чугун [σ]см = 50…60 МПа при неравномерной или ударной нагрузке напряжение понижают на 25…40%.
18
h - ширина шпонки; t - глубина паза.
Для шпонки со скругленными концами ℓр = ℓ – b, для шпонки с плоскими концами ℓр = ℓ ГОСТ 23360-78
Длину ступицы согласуют также с диаметром вала
ℓст ≈ (1,5…1,8)d; ℓст ≈ ℓр – b +(8…10).
Чаще всего ℓст ≈ ℓр2 d
Если окажется, что ℓст ≥ 1,5d, то вместо шпоночного соединения целесообразнее применить шлицевое.
Ход работы:
1. Отрыть «Валы и механические передачи 2D».
Доступ к выбору режима работы с системой «Валы и механические передачи 2D» можно получить с панели инструментов. Чтобы включить панель, вызовите со страницы главного меню «Вид» команду «Панели инструментов» и в открывшемся меню панелей щелкните мышью по названию панели «Валы и механические передачи 2D». Название панели будет отмечено «галочкой», панель появится на экране.
Рис. 3.2. Рабочая панель программы «Валы и механические передачи 2D»
19
2. Разработать конструкцию вала.
Конструкцию вала необходимо разработать в соответствие с материалом приведенном в разделе «Теоретические сведения». Вал необходимо проектировать с учетом его технологии изготовления.
Окно модуля построения системы Валы и механические передачи 2D состоит из заголовка, панели управления 12 и двух рабочих областей:
дерева ступеней и элементов внешнего контура – верхняя область;
дерева ступеней и элементов внутреннего контура – нижняя область.
Размеры областей могут быть изменены. Для этого необходимо подвести курсор к линии, разделяющей области (он примет форму двойной стрелки), нажать левую клавишу мыши и, не отпуская клавишу, переместить линию, устанавливая нужное соотношение размеров областей.
После начала построения новой модели или при редактировании существующей модели в левой части окна появляются панели инструментов внешнего и внутреннего контуров.
На панелях инструментов расположены кнопки, позволяющие выбирать тип проектируемых ступеней, дополнительные элементы ступеней.
Справа от окна модуля построения находится панель, на которой расположены кнопки управления выделенной ступенью (панель управления ступенью).
3.Для отрисовки твердотельной модели сконструированного вала необходимо вызвать функцию «Дополнительные построения» и в ней выбрать «Генерация твердотельной модели». Через некоторое время система создаст твердотельную модель вала.
4.Оформить рабочий чертеж вала.
20