Е.М. ПОПОВ
ДЕТАЛИ МАШИН. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов по агроинженерному образованию в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений по направлению «Агроинженерия»
Воронеж
2005
2
УДК 621. 81 (075.8) ББК 34.41
Рецензенты: заведующий кафедрой деталей машин и инженерной графики Воронежской государственной лесотехнической академии, доктор технических наук, профессор В. Р. Карамышев, заведующий кафедрой теоретической механики и черчения Курской государственной сельскохозяйственной академии, профессор Н. В. Грищенко.
Попов Е. М. Детали машин. Автоматизированное проектирование и технический анализ: Учеб. Пособие, 2-е изд. исправл. – Воронеж: ВГАУ,
2005. – 199 с.
Вучебном пособии по курсу «Детали машин и основы конструирования» общепрофессиональной дисциплины «Механика» изложены оценки работоспособности машиностроительных конструкций с использованием систем автоматизированного проектирования и анализа. Анализ базовых алгоритмических модулей расчета и конструирования, в том числе возможных производственных ситуаций, направлен на развитие творческих качеств обучаемого, способности к приобретению новых знаний.
Приведены краткие руководства пользователя для наиболее распространенных САD/САЕ – систем. Включены справочные данные для конструирования приводов, необходимые при курсовом и дипломном проектировании. Показаны примеры разработки виртуальных лабораторных работ, курсового проекта и тестовых заданий.
Структура учебного пособия направлена на возможность использования в системе дистанционного обучения по кейс-технологии и в системе сетевой технологии в среде Интернет. Приведены сведения об электронной версии пособия.
Внеобязательном приложении на компьютерном диске имеются некоторые программы расчета, демонстрационные версии САD/САЕ-систем
иинформационные материалы.
Издание рассчитано на студентов агроинженерных специальностей вузов и может быть использовано студентами колледжей.
|
УДК 621. 81 (075.8) |
|
ББК 34.41 |
|
© Попов Е. М., 2005 |
ISBN 5-7267-0323-5 |
© ВГАУ им. К. Д. Глинки, 2005 |
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие………………………………………………………………. 5
Методические рекомендации……………………………………………. 7
Введение…………………………………………………………………... 14
Глава 1. Программное и аппаратное обеспечение автоматизированного проектирования и анализа технических систем……………………... 16
1.1 Критерии оптимальности и работоспособности конструкций……………………………………………………. 16
1.2 Расчетно-аналитические системы………………………… 18
1.3 Конструкторско-графические системы…………………... 21 Глава 2. Механические передачи………………………………………... 25
2.1.Кинематические и нагрузочные параметры привода…… 25
2.2.Зубчатые передачи………………………………………… 32
2.2.1.Критерии работоспособности и расчета………………. 32
2.2.2.Расчет цилиндрических зубчатых передач на прочность... 33
2.2.3.Исходные данные и анализ результатов расчетов или конструктивно-технологических решений…………............... 36
2.2.4.Вопросы анализа производственных ситуаций и контроля знаний обучаемых………………………………………. 39
2.2.5. Особенности расчета конических передач…………… 41
2.3. Червячные передачи………………………………………. 46
2.3.1.Критерии работоспособности………………………… 46
2.3.2.Расчет червячных передач на прочность……………. 48
2.3.3.Исходные данные и анализ результатов расчетов
или конструктивно-технологических решений……………… 50 2.3.4. Вопросы анализа производственных ситуаций и контроля знаний обучаемых…………………………………... 52
2.4.Редукторы. Выбор по каталогам…………………………. 53
2.5.Ременные передачи………………………………………... 58
2.5.1.Критерии работоспособности…………………………. 58
2.5.2.Базовые формулы алгоритмов расчета клиноремен-
ных передач…………………………………………………….. 59
2.5.3.Исходные данные и анализ результатов расчетов или конструктивно-технологических решений…………………... 61
2.5.4.Вопросы анализа производственных ситуаций и контроля знаний обучаемых………………………………………. 62
2.6. Цепные передачи………………………………………….. 63
2.6.1.Критерии работоспособности…………………………...
2.6.2.Базовые формулы алгоритмов расчета передач роликовой цепью………………………………………………. 64
2.6.3. |
Исходные данные и анализ результатов расчетов…… 66 |
2.6.4. |
Вопросы анализа производственных ситуаций и кон- |
троля знаний обучаемых………………………………………. 67
4
2.7. Краткое руководство пользователя системами автоматизированного проектирования передач……………………... 68
Глава 3. Валы и оси……………………………………………………….. 73
3.1.Критерии работоспособности и расчет валов на прочность и жесткость……………………………………………... 73
3.2.Исходные данные и анализ результатов расчетов………. 78
3.3.Вопросы анализа производственных ситуаций…………. 79
3.4.Краткое руководство пользователя системами автоматизированного проектирования валов………………………... 79
Глава 4. Подшипниковые опоры………………………………………… 85
4.1.Критерии работоспособности и расчет (подбор) подшипников качения……………………………………………... 85
4.2.Исходные данные и анализ результатов расчетов……….. 86
4.3.Вопросы анализа производственных ситуаций…………. 88
4.4.Краткое руководство пользователя системами автоматизированного расчета (подбора) подшипников качения…... 89
Глава 5. Муфты приводов………………………………………………... 91
5.1.Расчетный вращающий момент………………………….. 91
5.2.Нерасцепляемые муфты…………………………………... 92
5.3.Предохранительные муфты………………………………. 94
Глава 6. Соединения деталей машин……………………………………. 98
6.1.Шпоночные, шлицевые и безшпоночные соединения….. 98
6.2.Резьбовые соединения..………………………………….... 101
6.3.Сварные соединения………………………………………. 102
6.4.Вопросы анализа производственных ситуаций…………. 104
6.5.Краткое руководство пользователя системами автома-
тизированного проектирования соединений………………… |
105 |
Глава 7. Практическая реализация автоматизированного проектиро- |
|
вания и технического анализа в учебном процессе……………………. |
110 |
7.1.Виртуальная лабораторная работа……………………….. 110
7.2.Учебное курсовое и дипломное проектирование……….. 115
7.3.Тестовый контроль знаний……………………………….. 119
Заключение………………………………………………………………... |
123 |
Список литературы……………………………………………………….. |
124 |
Приложение №1. Вариант (пример) выполнения пояснительной |
|
записки курсового проекта по деталям машин…………………………. |
125 |
Приложение №2. Редукторы……………………………………………... |
146 |
Приложение №3. Электродвигатели…………………………………….. |
165 |
Приложение №4. Подшипники качения. Гайки круглые, шайбы, |
|
манжеты, шпонки призматические, штифты, винты, болты. Швелле- |
|
ры стальные. Муфты……………………………………………………... |
168 |
Приложение №5. Ремни приводные клиновые. Муфты зубчатые…….. |
193 |
Приложение №6. Цепи приводные роликовые и втулочные….............. |
198 |
5
П Р Е Д И С Л О В И Е
Учебное пособие соответствует Государственному образовательному стандарту Российской Федерации, программе курса "Детали машин" и одноименного раздела курса "Механика" для агроинженерных специальностей.
Изучение курса "Детали машин и основы конструирования", выполнение первой самостоятельной конструкторской работы завершают общеинженерную подготовку и позволяют облегчить качественный скачок, который предстоит совершить студентам от формальной логики общеинженерной дисциплины к эвристической деятельности инженера. Умение обосновывать проектные параметры машин на основе критериев работоспособности формируется у будущих инженеров в процессе выполнения курсового проекта и учебно-графических заданий по деталям машин.
Развитие аналитического и алгоритмического мышления для инженерной деятельности, их оптимальное сочетание возможны только на базе информатизации образования, внедрения новой информационной технологии. Последовательные шаги в этом направлении обеспечиваются приобщением обучаемого к миру вычислительной техники. Здесь можно выделить три уровня: компьютерная осведомленность, компьютерная грамотность и готовность к использованию ЭВМ в профессиональной деятельности.
Первые два уровня должны обеспечиваться как учебным курсом информатики, так и общеинженерными дисциплинами (инженерная графика, теоретическая механика, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, технология конструкционных материалов и т. д.) на основе новой информационной технологии обучения. Третий уровень приобщенности к миру вычислительной техники достигается практическим использованием компьютерных технологий в решении учебных заданий по курсу деталей машин и специальных дисциплин, обеспечивающих профиль подготовки инженеров.
Назначение пособия – помочь студентам избавиться от рутинных действий при проектировании деталей машин, получить возможность приблизиться к оптимальным конструкторским ре-