Приклад виконання розрахунково-графічної роботи

МЕДОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ПРИ ВИКОНАННІ РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБОТИ ПО РОЗРОБЦІ КОНСТРУКЦІЇ РОЗБІРНОГО ПРИСТРОЮ

з дисципліни «Основи конструювання»

для спеціальності 5.07010602 «Обслуговування та ремонт автомобілів і двигунів»

Розглянуто та затверджено

на засіданні циклової комісії

Протокол № 1від 30.08.2012

Голова комісії _____________ ( О.О.Брагіна )

(підпис) (прізвище та ініціали)

Методичні вказівки по виконанню розрахунково-графічної роботи по розробці конструкції розбірного пристрою з дисципліни «Основи конструювання» для студентів Горлівського автотранспортного технікуму ДВНЗ ДонНТУ спеціальності 5.07010602 «Обслуговування та ремонт автомобілів і двигунів»

«30» серпня 2012 року 20 с.

Розробник:Тюлін С.О., заступник директора з навчально-виробничої роботи Горлівського автотранспортного технікуму ДВНЗ ДонНТУ, викладач спеціальних дисциплін, спеціаліст вищої категорії.

Зміст

Лист

1 Загальні методичні вказівки … 3

2 Приклад виконання розрахунково-графічної роботи …5

3 Список літератури, яка використовувалась … 20

Загальні методичні вказівки

Студенти третього курсу денного відділення спец. 5.07010602 «Обслуговування та ремонт автомобілів і двигунів» при вивченні четвертого змістового модуля «Методика конструювання пристроїв» дисципліни «Основи конструювання», згідно отриманого від викладача завдання, виконують розрахунково-графічну роботу по розробці конструкції розбірного пристрою (гвинтового знімача).

При розробці конструкції пристрою необхідно старанно обґрунтувати вимоги, які необхідні до конструкції пристрою. По літературним джерелам, досвіднимиданими, оригіналам конструкцій пристроїв аналогічного призначення студент вивчає їх будову та принцип дії, і може використовувати окремі деталі , вузли при розробці нової або модернізованої конструкції.

В методичних вказівках надана послідовність виконання розробки конструкції пристрою, характеристика кожного етапу конструювання.

Знання та вміння, придбані при виконанні розрахунково-графічної роботи, стануть у нагоді студенту при конструюванні різноманітних пристроїв безпосередньо на виробництві, яке пов’язане з обслуговуванням та ремонтом рухомого складу.

Розрахунково-пояснювальна частина роботи виконується на одній сторінці аркуша формату А4(210мм х 297мм) рукописним засобом пастою чорного кольору або за допомоги комп’ютерної техніки, згідно ДСТУ 4163-2003, з використанням шрифту розміром 14 друкарських пунктів і гарнітуру Times New Roman через 1,5 міжрядкових інтервали.

Для зручності зображення принципової схеми пристрою її дозволяється виконувати на окремій частині аркушу в клітинку або міліметровому папері, який потім необхідно вклеїти на лист, де виконується пояснення до схеми.

Ескізна компоновка виконується в відповідному масштабі на міліметровому папері формату А3(297мм х 420мм). В методичних вказівках ескізна компоновка, для спрощення, показана на листі формату А4.

Складальне креслення та робочі креслення окремих деталейпристрою виконуються на листі формату А1(594мм х 841мм), тобто на половині листа (ліворуч) зображується складальне креслення (формат А2), а на другої половині розташовуються робочі креслення окремих деталей пристрою. Специфікація виконується окремо на листах формату А4.

В методичних вказівках показано приклад виконання розрахунково-графічної роботи з поясненнями, розрахунками та розробкою ескізної компоновки пристрою, а також прикладом зображення складального креслення та робочих креслень пристрою в зменшеному масштабі.

Приклад виконання розрахунково-графічної роботи

Необхідно розробити конструкцію пристрою (гвинтового знімача) для знімання (спресовування) втулки з порожнього валу (який має наскрізний отвір) по рис. 1.

Вихідні дані:

1) Зовнішній діаметр втулки (Д) – 60 мм;

2) Діаметр посадочної поверхні (d) – 32 мм;

3) Довжина посадочної поверхні (l) – 40 мм;

4) Внутрішній діаметр валу (d¹) – 20 мм;

5) Матеріал валу – сталь;

6) Матеріал втулки – бронза.

Зміст розрахунково-графічної роботи:

1 Вибір базових поверхонь для установки пристрою

2 Визначення орієнтовних зусиль, які виникають при розбиранні

вузла

3 Розробка принципової (кінематичної) схеми пристрою

4 Виконання проектних розрахунків окремих деталей пристрою

на міцність(не менш 3-х розрахунків)

5 Ескізна компоновка пристрою

6 Опис пристрою

6.1 Призначення пристрою

6.2 Будова пристрою у взаємозв'язку його деталей

6.3 Робота пристрою

Графічна частина роботи: складальне креслення пристрою, робочі креслення деталей пристрою, специфікація.

Рисунок вузла додається

Рис. 1

1 Вибір базових поверхонь для установки пристрою

Для вузла, який підлягає розбиранню приймаємо слідуючи базові поверхні для установки (фіксації) майбутньої конструкції пристрою (знімача).

Опорною поверхнею приймаємо передню частину вала (його торець) – позначено позицією 1(рис.1).

Установочною поверхнею приймаємо внутрішній діаметр валу – позиція 2, тобто для установки в нього упорної п’яти з буртиком, що забезпечить стабільне положення пристрою в процесі роботи.

Для захоплювання приймаємо задню частину втулки (за її буртиком) – позиція 3.

2 Визначення орієнтовних зусиль, які виникають при розбиранні

вузла

Спочатку орієнтовно визначаємо силу запресовування, тобто силу, яку здійснюють при збиранні вузла за формулою:

, Н (2.1)

де: f – коефіцієнт зчеплення, приймаємо по [3, с.22] f = 0,05, так як матеріал валу – сталь, а матеріал втулки – бронза;

d – діаметр посадочної поверхні, згідно вихідних даних d = 32 мм;

l – довжина посадочної поверхні, згідно вихідних даних l = 40 мм;

p_max – максимальний контактний тиск, він визначається за формулою:

, Н/мм² (2.2)

де: [p_max] – допустимий максимальний контактний тиск; за гіпотезою найбільших дотичних напруг визначається з формули [1, с.18]:

[p_max] = 0,5∙ σ_т2 ∙[1 – ( )²] , Н/мм² (2.3)

де: σ_т2 – межа текучості матеріалу деталі , яка охоплює (втулка), для матеріалу – бронза по [3,с. 23] σ_т2 = 140 Н/мм²;

Примітка: якщо матеріал деталі, яка охоплює – сталь, то σ_т2 визначається по

[ 3, с. 25 ÷ 26] або [ 4, с. 67 ÷ 68]; ], для шарикопідшипникових сталей слід прийняти значення σ_т2, як для сталі марки 40Х по [3, с.26] в діапазоні від середнього до більшого значення;

якщо матеріал деталі, яка охоплює – чавун або інший крихкий матеріал, наприклад алюмінієвий ливарний сплав, то в формулі 2.3 замість σ_т2 слід використовувати σ_в2 – межа міцності відповідної марки чавуну [4, с.39] або алюмінієвого сплаву [4, с.112 ÷ 114];

d₂ – діаметр деталі, яка охоплює, де виникають максимальні значення контактного тиску;

Примітка: для розрахунків d₂ слід прийняти на 5…10 мм більше посадочного діаметру d, тому, що в цьому місці виникають максимальні значення контактного тиску; більші значення збільшення d₂ приймають для більших розмірів вузлів.

У цьому прикладі приймаємо для розрахунків d₂= 40 мм.

Підставляючи значення у формулу 2.3 отримуємо:

Н/мм²

В формулі 2.2 [ n] – потрібний коефіцієнт запасу міцності.

По [2, с. 77] для пластичних матеріалів [n] = 1,4…2,0 ;

для крихких матеріалів [n] = 2,5…5,0.

В даному випадку приймаємо [n] = 1,6.

Тоді підставляючи значення у формулу 2.2 маємо:

Н/мм²

Підставляючи значення у формулу 2.1 маємо:

Н

Силу розпресовування, враховуючи умови праці вузлу (недостатність мащення, поява іржи та інше) слід прийняти на 25% більш сили запресовування для забезпечення більшої міцності деталей пристрою, тобто

, Н (2.4)

Н

3 Розробка принципової (кінематичної) схеми пристрою

Принципова схема показана на рис.2. На неї у вигляді простіших ліній показана початкова ідея майбутньої конструкції пристрою. Виносними лініями позначені позиції деталей та стандартних виробів. Їх назви вказані нижче схеми.

Принципова схема пристрою додається

Рис.2

1.Корпус (траверса). 2.Втулка різальна змінна. 3. Гвинт силовий. 4.Захват верхній. 5.Захват нижній. 6. П’ята упорна. 7. Штифт. 8. Вороток.

9. Вісь захвата (2 шт.).10. Стяжка.11.Вісь стяжки. 12. Гвинт стопорний стяжки. 13. Гвинт стопорний втулки.14. Кільце розрізне.

4 Виконання проектних розрахунків окремих деталей пристрою на міцність

4.1 Визначення параметрів силового гвинта пристрою

Визначення середнього діаметру нарізки силового гвинта 3( рис.2) ведеться за формулою:

, мм (4.1.1)

де: F_р – сила розпресовування, методика її визначення показана у формулі 2.4; F_р = 4019 Н;

Ψ_н – коефіцієнт висоти гайки, для цільних гайок по [3, с. 18] Ψ_н=1,2 ÷ 2,5;

для розрахунків приймаємо Ψ_н = 2,0;

[р_с] – допустимий тиск в різі для пари гвинт – гайка, враховуючи застосування матеріалів для силового гвинта – незагартована сталь марки 35; для гайки (змінної втулки) – бронза БрОФ 10-1 [р_с] згідно [3, с. 18] складає

8÷10 Н/мм², приймаємо для розрахунків [р_с] = 9 Н/мм².

Підставляючи значення в формулу 4.1.1 маємо:

мм

Для розрахунків можливо приймати метричну а також трапецоїдну нарізку. По розрахунковому значенню d₂ приймаємо по [3, с.19-20] стандартне найближче більше значення середнього діаметру різі. Згідно прийнятої нарізки приймаємо d₂ = 12,701 мм. Остаточно приймаємо метричну нарізку M14 з кроком Р = 2 мм.

Довжину силового гвинта приймаємо конструктивно в залежності від величини, яка потребується для переміщення, враховуючи: довжину посадочної поверхні вузла який підлягає розбиранню ; висоту змінної гайки (товщину корпусу); необхідну безпечну відстань між рукояткою (воротком) та корпусом пристрою, шарнірним зв’язком силового гвинта з упорною п’ятою та інші припуски на довжину нарізки.

4.2 Визначення розмірів змінної гайки пристрою

а) висоту змінної гайки (рис.2) визначаємо з формули :

, мм (4.2.1)

де: Z – число витків нарізки гайки, воно повинно бути Z ≤ 10 по [1, с.41] , так як у разі коли Z >10 буде нерівномірне розподілення навантаження по витках різі;

, (4.2.2)

Отримали Z > 10 – це не рекомендується. Робимо корегування, приймаємо Ψ_н= 1,5. Тоді:

Тоді підставляючи значення в формулу 4.2.1 маємо:

мм

б) зовнішній діаметр визначаємо з формули :

Д ≥ , мм (4.2.3)

де: d- зовнішній діаметр різі (d= 14 мм);

- допустима напруга при розтягуванні; для матеріалу змінної

гайки - бронза = 34…44 МПа , для матеріалу змінної гайки – чавун = 20…24 МПа згідно [ 1,c.127] , приймаємо для розрахунків матеріал змінної гайки бронзу з = 38 МПа;

F_РОЗР – розрахункова сила, яка враховує сумісну дію на розтягування і крутіння для тіла гайки під час роботи. Її визначаємо за формулою:

F_РОЗР = 1,3· F_р , Н (4.2.4)

F_РОЗР = 1,3 = 5224,7 5225 Н

Тоді підставляючи значення в формулу маємо,

Д ≥ , мм

Округляємо до більшого цілого числа і приймаємо остаточно Д = 20 мм

в) діаметр буртика гайки визначаємо з умови міцності на зминання

Д₁ , мм (4.2.5)

де: F_р – сила розпресовування, методика її визначення показана у

формулі 2.4; F_р = 4019 Н;

- допустима напруга при зминанні; для матеріалу змінної гайки бронза або чавун = 42...55 МПа; приймаємо для розрахунків =48 МПа;

Д – діаметр гайки; Д = 20 мм.

Підставляючи значення у формулу маємо

Д_{1 =} 22,509 мм

Округляємо до більшого цілого числа і приймаємо Д₁ = 23 мм.

г)висоту буртика гайки з метою рівномірного розподілу навантаження по витках різі визначаємо за формулою:

а = 0,25·Н, мм (4.2.6)

де: Н - висота змінної гайки, Н = 20 мм

а = 0,25· 20 = 5 мм

4.3 Визначення діаметру воротка

Діаметр воротка 8 (рис.2) пристрою можливо визначити з умови міцності при вигину за формулою:

, Н/мм² (4.3.1)

а точніше з правої її частини

де: M_{x max} – найбільший згинальний момент, визначаємо з формули:

, Н·мм (4.3.2) де: F – сила на кінці воротка, яку додає робочий, приймаємо 15 кГс (≈147 Н);

l – довжина воротка, приймаємо для розрахунків l = 150 мм.

Тоді:

Н·мм

[σ] – допустима напруга на вигин, визначаємо її з формули:

, Н/мм² (4.3.3)

де: σ_т – межа текучості матеріалу воротка, для Сталі 35 згідно [3, с. 25]

σ_т = 260 Н/мм²;

[n] – потрібний коефіцієнт запасу міцності, для пластичних матеріалів [n]=1,4…2,0 [2, с. 77] ; приймаємо для розрахунків [n] = 1,8.

Тоді:

Н/мм²

Знаючи значення M_{x max} і [σ] визначаємо W_x – осьовий момент опору:

, мм³ (4.3.4)

мм³

Тоді з формули:

, мм³ (4.3.5)

Визначаємо d – діаметр воротка:

, мм³ (4.3.6)

мм³

, мм

Методом підбору визначаємо, що діаметр воротка приблизно складає

11,52 мм. Округляючи до більшого цілого числа приймаємо d =12 мм.

4.4 Визначення діаметру осі, яка з’єднує захвати (лапки) з корпусом (траверсою)

Діаметр осі 9 (рис.2) можливо визначити з умови міцності на зріз з формули:

, Н/мм² (4.4.1)

а точніше з правої її частини, тобто визначивши А_зр – площу зрізу осі, можна визначити і її діаметр.

, мм² (4.4.2)

де: F_р – сила розпресовування, F_р= 4019 Н;

і – число елементів, працюючих на зріз, згідно конструкції пристрою

і = 2;

n – число площин зрізу одного елементу, згідно конструкції пристрою

n = 2;

[τ_зр] – допустима напруга на зріз, її визначаємо з формули:

, Н/мм² (4.4.3)

де: σ_т – межа текучості матеріалу осі, приймаємо для її сталь марки 20. По [3. c. 26] σ _т=245 Н/мм².

Тоді:

Н/мм²

Підставляючи значення у формулу 4.4.2 маємо:

мм²

Визначивши площу зрізу визначаємо діаметр осі з формули:

, мм² (4.4.4)

, мм (4.4.5)

мм

Округляючи до більшого цілого числа приймаємо d = 5 мм.

5 Ескізна компоновка пристрою

Визначивши розміри окремих деталей пристрою розробляємо ескізну компоновку, яка зображена на наступному листі (міліметровому папері).

Як видно, в порівнянні з принциповою схемою, на ескізній компоновці маються деякі зміни.

В конструкцію пристрою запропоновані наступні деталі (позначені позиціями на компоновці):

1. Корпус (траверса);

2. Втулка змінна різальна;

3. Гвинт силовий;

4. Захват верхній;

5. Захват нижній;

6. П’ята упорна;

7. Вороток;

8. Вісь лапки;

9. Стяжка;

10. Вісь стяжки.

Також в конструкції пристрою будуть використані стандартні вироби:

11. Гвинт стопорний стяжки;

12. Гвинт стопорний втулки;

13. Шайба – 2 шт.;

14. Гвинт для кріплення шайб до воротка – 2 шт.;

15. Штифт.

6. Опис пристрою

6.1 Призначення пристрою

Запропонована конструкція пристрою уявляє собою знімач гвинтового типу з захватом деталей, які знімаються (підшипників, втулок, кілець та інше) за допомогою двох захватів (лапок).

6.2 Будова пристрою у взаємозв’язку його деталей

Пристрій складається з корпусу (траверси) 1 прямокутного перетину (складальне креслення) у центральній частині якого є наскрізний отвір для встановлення змінної бронзової втулки 2, яка від осьового зміщення зафіксована гвинтом 12. Цей гвинт вкручується в боковий наскрізний отвір корпуса і своєю конусною поверхнею входить в конусне поглиблення втулки. У верхній та нижній частинах корпусу маються пази, які розташовані паралельно отвору корпуса, а також отвори, які розташовані перпендикулярно по відношенню до пазів. При збиранні пристрою в пази корпусу встановлюють захвати: верхній 4 та нижній 5, які мають наскрізні отвори з правої сторони, а потім, за допомогою осі 8 (в комплекті їх дві) захвати з’єднують з корпусом. Таким чином захвати з корпусом мають рухливий зв'язок (шарнірно з’єднані). Захвати з лівої сторони мають відігнуті кінці. Для забезпечення необхідного розташування захватів в процесі роботи вони зв’язані за допомогою стяжки 9, яка шарнірно пов’язана з верхнім захватом за допомогою осі 10, а у нижньому захваті мається конусне поглиблення. В це поглиблення входить конусна поверхня стопорного гвинту 11 (при його закручуванні). Цей гвинт вкручується з нижньої частини в різальний отвір стяжки.

Бронзова втулка в середині має різьбу М14-7Н по якій може переміщуватися силовий гвинт 3 з нарізкою на більшій своїй частині, а майже на ¼ своєї довжини (ліворуч) має рівну циліндричну поверхню. З лівої сторони силовий гвинт шарнірно з’єднаний з упорною п’ятою 6 . Це забезпечується встановленням штифта 15, який, після з’єднання п’яти з силовим гвинтом , запресовується в боковий наскрізний отвір п’яти та частково входить в канавку (кільцеву проточку) силового гвинта . П’ята з лівої сторони має конусну поверхню та коротку циліндричну поверхню, що забезпечує її установку в порожній вал. З правої сторони силовий гвинт має головку з наскрізним отвором. В цей отвір встановлюється циліндричний вороток 7, який з обох торців має глухі нарізні отвори. Від випадіння з отвору головки силового гвинта вороток зафіксовано за допомоги шайб 13 (2 шт.) та гвинтів 14 (2 шт.), які вкручуються з торців воротка.

6.3 Робота пристрою

Для застосування пристрою (знімача) в роботі його встановлюють на вузол, який підлягає розбиранню таким чином, щоб його відігнуті кінці захватів (лапок) були розташовані за буртиком втулки, яка підлягає зніманню. Для забезпечення стабільного положення захватів вони з’єднані за допомогою стяжки. Потім обертаючи вороток переміщуємо силовий гвинт разом з упорною п’ятою до торкання конусної поверхні п’яти в торець порожнього валу на якому розташована втулка, а також входу меншого діаметра п’яти в отвір вала. Додавши зусилля до воротка забезпечуємо переміщення по різі корпусу разом з захватами і, таким чином, виконуємо розпресовування вузла.

Поиск по сайту: