close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

РАБОТА

код для вставкиСкачать
Государственное автономное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
Ишимбайский нефтяной колледж
Техническое направление
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
"Параметрическая оптимизация проектирования типовых деталей машин"
Выполнил: Дудко Роман
студент группы ЭСК-08,
специальность "Эксплуатация нефтяных и газовых скважин"
Руководители: Елистратова Ю.А., преподаватель дисциплины "САПР", Оксанич Л.В. , преподаватель
дисциплины "Детали машин"
2012
СОДЕРЖАНИЕ
Введение3 1. Теоретическая часть4 1.1 Краткая характеристика возможностей программной системы САПР КОМПАС-3D и табличного процессора Microsoft Excel4 1.2 Изучение типовой конструкции и методики выполнения проектировочного расчета деталей "вал" и "цилиндрическое
прямозубое колесо" 5 Выводы к теоретической части6 2. Практическая часть7
2.1 Создание файлов расчетов, выполненных в Microsoft Excel 7 2.2 Изучение и освоение приемов параметризации в среде КОМПАС-3D7 Выводы к практической части10 Заключение 10 Источники информации10 Приложение А11
Приложение Б21
Введение
Актуальность. На первое место в современном конструировании выходят скорость и динамичность выполнения чертежей в графическом редакторе, а также возможность быстрого внесения в них изменений без влияния на качество выполняемых работ. Наверное, каждый конструктор неоднократно сталкивался с задачей создания чертежа на основе уже существующего, когда детали вроде бы и 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 весь 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. [4]
В этой связи учебно - исследовательская работа, направленная на оптимизацию проектирования, является актуальной.
Объектом исследования является параметрическое моделирование в САПР КОМПАС-3D. Предметом исследования являются технологии описания и расчета параметрических моделей в САПР КОМПАС-3D. Гипотеза исследования. Параметрическая библиотека моделей позволит сократить время выполнения графической части при курсовом и дипломном проектировании и уменьшить количество ошибок при выполнении рабочих чертежей деталей при следующих условиях:
1. Автоматизация расчетов;
2. Внедрение параметрической библиотеки. Целью данной работы является создание параметрических моделей и файлов расчетов геометрических параметров деталей "вал" и "цилиндрическое прямозубое колесо".
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели требуется решение следующих основных практических задач: - Изучение типовой конструкции и методики выполнения проектировочного расчета деталей "вал" и "цилиндрическое прямозубое колесо", подлежащих параметризации;
- Изучение и освоение приемов параметризации в среде КОМПАС-3D;
- Создание файлов расчетов размеров деталей, выполненных в Microsoft Excel.
Методы исследования. Представленные в работе результаты получены математическими методами с помощью табличного процессора Microsoft Excel и программной системы САПР КОМПАС-3D.
Практическая значимость. Параметрические модели и файлы расчетов геометрических параметров деталей, созданные при выполнении данной работы, могут применяться студентами ССУЗов при курсовом и дипломном проектировании, а также преподавателями при проверке.
1. Теоретическая часть
1.1 Краткая характеристика возможностей программной системы САПР КОМПАС-3D и табличного процессора Microsoft Excel Разработанная компанией АСКОН система САПР "КОМПАС" сертифицирована как информационно-программное средство учебного назначения и рекомендована Головным научно-методическим центром по сертификации информационно-программных средств учебного назначения Министерства образования РФ к широкому применению в высших и общих образовательных учреждениях. 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. Кроме этого для Компас-3D создана богатая база данных стандартных элементов редукторов, что позволяет создавать чертежи компоновок редукторов, пользуясь стандартными элементами.
Для создания файлов расчетов в работе использовалась программа Microsoft Excel. Она предоставляет возможности экономико-статистических расчетов, графические инструменты и язык макропрограммирования VBA (Visual Basic для приложений). Microsoft Excel является одним из наиболее популярных приложений в мире. Возможности этого приложения поистине колоссальны: создание, редактирование и форматирование электронных таблиц, графическое представление цифровых данных и многое другое. Благодаря тому, что Excel содержит многие математические функции, мы использовали его для автоматизации расчетов. 1.2 Изучение типовой конструкции и методики выполнения проектировочного расчета деталей "вал" и "цилиндрическое прямозубое колесо" Зубчатые передачи и валы, как составная часть механического привода, имеют широкое применение в технике. Детали вращения в машинах составляют примерно одну треть от общего количества всех деталей.
Вал - деталь, предназначенная для передачи крутящего момента и для поддержания вращающихся деталей машин. Вал имеет опоры - подшипники. Наиболее удобны для сборки узлов ступенчатые валы: уступы предохраняют детали от осевого смещения и фиксируют их положения при сборке, обеспечивают свободное продвижение детали по валу до места ее посадки. Диаметры посадочных участков должны быть выполнены по ГОСТ 6636-69 "Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры", поскольку на эти диаметры существуют калибры массового производства. Для обеспечения необходимого вращения деталей вместе с валом применяют шпонки, шлицы, штифты, профильные участки валов и посадки с натягом. Редукторный вал, конструируемый в курсовом проекте по "Деталям машин" представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей (рисунок 1).
Рисунок 1 - Редукторный вал
Расчет редукторных валов ведут в два этапа: проектный (приближенный) и проверочный (уточненный) на прочность по напряжениям изгиба и кручения.
Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала: ее диаметр d и длину l. Зубчатое колесо - основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи: прямозубые, косозубые , шевронные и с круговыми зубьями. Основные параметры прямозубого цилиндрического зубчатого колеса (рисунок 2):
m - модуль колеса, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Через него выражаются все остальные параметры, измеряется в миллиметрах. z - число зубьев колеса;
d - диаметр делительной окружности; da - диаметр окружности вершин колеса; df - диаметр окружности впадин;
b - ширина зубчатого венца.
Рисунок 2 - Основные геометрические параметры зубчатого колеса
Расчет зубчатой закрытой передачи производится в два этапа: первый расчет - проектный, второй - проверочный. Геометрические размеры вала и прямозубого зубчатого колеса определяют по методике, изложенной в учебниках по дисциплине "Детали машин". При расчете деталей использовалась стандартная методика [5]. Выводы к теоретической части В теоретической части дана характеристика возможностей CAD-системы Компас-3D V11, программы Microsoft Excel; изучены конструкции и методика расчета деталей, подлежащих параметризации. 2. Практическая часть 2.1 Создание файлов расчетов, выполненных в Microsoft Excel Расчет зубчатой закрытой передачи производится в два этапа: первый расчет - проектный, второй - проверочный. Проектный расчет выполняется с целью определения геометрических параметров редукторной пары. В процессе проектного расчета задаются целым рядом табличных величин и коэффициентов; результаты некоторых расчетных величин округляют до целых или стандартных значений; в поиске оптимальных решений приходится неоднократно делать пересчеты. Поэтому после окончательного определения параметров зацепления выполняют проверочный расчет. Он должен подтвердить правильность выбора табличных величин, коэффициентов и полученных результатов в проектном расчете, а также определить соотношения между расчетными и допускаемыми напряжениями изгибной и контактной выносливости. При неудовлетворительных результатах проверочного расчета нужно изменить параметры передачи и повторить проверку.
Конструируя валы, размеры посадочных поверхностей ступеней d и l уточняют и определяют в зависимости от конструкции и размеров деталей, установленных на ступенях, с учетом их расположения относительно опор. После проверки пригодности принятых подшипников, в случае неудовлетворительного результата - пересчитывают и размеры валов. Для уменьшения трудоемкости и увеличения скорости выполнения данных расчетов был создан файл расчетов, выполненный в Microsoft Excel (Приложение Б). 2.2 Изучение и освоение приемов параметризации в среде КОМПАС-3D
Изучив и освоив приемы параметризации в КОМПАС -3D, ход которой отражен в Приложении А, были получены модели вала и прямозубого колеса.
Модель вала
1. Открыть файл Вал
2. В открывшемся окне нажать кнопку Переменные
3. В столбце под названием Выражение введите рассчитанные данные.
4. После ввода данных нажмите на кнопку 5. Далее в Дереве модели выделите Касательную плоскость, и нажмите кнопку и по рассчитанным данным начертите
отверстие под шпонку. После этого отожмите кнопку .
6. Произведите выдавливание с помощью команды Выдавливание. Задайте следующие параметры: Направление - обратное, задайте расстояние. Нажмите Создать объект.
7. Вал готов.
8. Сохранить модель вала, выбрав Файл - Сохранить как.
9. Построение чертежа детали по модели. Создаем новый документ Чертеж.
10. На инструментальной панели Ассоциативные виды выберете команду Стандартный вид. Выберите в Диалоговом окне Из файла созданную модель вала. Появится фантомное изображение трех видов. На панели свойств в разделе Ориентация главного вида. Щелкнув на кнопке Схема, в графическом диалоговом окне укажите какие виды необходимо построить.
Модель зубчатого колеса
1. Открыть файл Зубчатое колесо
2. В открывшемся окне нажать кнопку Переменные. Откроется
3. В столбце по названием Выражение введите рассчитанные данные. 4. В дереве модели правой кнопкой мыши нажать на Массив по концентрической сетке и выберите Редактировать. На Панели свойств выберите вкладку Параметры и измените количество по кольцевому на правлению равное числу зубьев. 5. После ввода данных нажмите на кнопку 6. Сохранить модель зубчатого колеса, выбрав Файл - сохранить как.
7. Построение чертежа детали по модели. Создаем новый документ чертеж
8. на инструментальной панели Ассоциативные виды выберете команду стандартный вид. Выберите в Диалоговом окне Из файла сохраненную модель вала. Появится фантомное изображение трех видов. На панели свойств в разделе Ориентация главного вида. Щелкнув на кнопке Схема, в графическом диалоговом окне укажите какие виды необходимо построить.
Выводы к практической части В практической части были созданы файлы расчетов размеров деталей вал и зубчатое колесо, выполненных в Microsoft Excel, что, несомненно, облегчит выполнение расчетов данных деталей. При создании параметризированных моделей деталей редуктора были изучены основные возможности CAD-пакета Компас-3D V11 и выполнены параметрические модели деталей "Вал" и "Зубчатое колесо". Заключение
После окончания работы была проведена ее апробация. Результаты следующие:
Расчет вручную и выполнение эскизов занимает у студентов с разной подготовкой от 2 до 3 учебных пар. Выполнение чертежей - еще 2 пары.
Проектирование с использованием результатов исследовательской работы занимает минуты. Следовательно, цель работы: снижение трудоемкости расчетов и выполнения чертежей достигнута. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Планируется дальнейшая работа по созданию параметрической библиотеки и ее внедрению. Источники информации:
1. Ермилов В. В. Вариационное параметрическое геометрическое моделирование в САПР на основе онтологий / В. В. Ермилов - Ижевск, 2008. - 178с. 2. Кидрук Максим. Работа в системе проектирования КОМПАС-3D / М. Кидрук - Издательство: Эксмо, 2010. - 512 с.
3. Кидрук Максим. КОМПАС-3D V10 на 100 % . Электронная книга - Издательство: Питер, 2009. - 560 с.
4. Кидрук Максим. Авторское приложение для КОМПАС-3D. Автоматизируем проектирование редукторов - Электронный журнал "САПР и графика" №10'2012 http://www.sapr.ru/Article.aspx?id=14604
5. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин/ А.Е. Шейнблит - Калининград: Янтарный сказ, 2006. - 455с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Параметризация детали "Вал"
1. Выбрать плоскость XY в Дереве модели нажать эскиз и выполнить чертеж
2. После этого в меню КОМПАС "Сервис-Параметры" в разделе "Параметризация" ставим галочки только на:. "Ассоциировать при вводе": 1) Размеры 2) Штриховку и заливку
"Параметризировать": Все
Также следует поставить галку на "Фиксировать размеры"
3. С помощью команды "Авторазмер" проставляем необходимые для параметризации размеры и переменные
4. Далее нажимаем на кнопку Переменные в вкладке деталь добавляем все размеры вала 5. После этого открываем вкладку Эскиз: 1 и присваиваем каждой переменной соответствующее выражение
6. Нажимаем кнопку Редактирование детали , и удерживая на кнопке нажимаем на Операцию вращения .
7. Далее создаем Касательную плоскость для создания шпоночного паза нажав кнопку Вспомогательная геометрия и Касательная плоскость 8. На созданной плоскости выполнить эскиз шпоночного паза
С переменными 9. Далее выполняем Вырезание выдавливанием эскиза:2
После этого параметризация окончательно завершена. Размеры будут изменяться согласно установленным связям и зависимостям в объекте. Параметризация детали "Зубчатое колесо"
1. Для создания 3D модели зубчатого колеса необходимо выполнить его чертеж в эскизе 2. После этого в меню КОМПАС "Сервис -Параметры" в разделе "Параметризация" ставим галочки только на:. "Ассоциировать при вводе": 1) Размеры 2) Штриховку и заливку
"Параметризировать": Все
3. Также следует поставить галку на "Фиксировать размеры"
4. С помощью команды "Авторазмер" проставляем необходимые для параметризации размеры и переменные
5. Далее нажимаем на кнопку Переменные во вкладке деталь добавляем все размеры зубчатого колеса
6. И переменные в эскизе 1
7. Нажимаем кнопку Редактирование детали , и выбираем Операция вращения .
8. Выбираем эскиз на боковой поверхности зубчатого колеса, где необходимо начертить вырезаемый зуб колеса
9. Чертим вырезаемое зубчатое колесо
10. Добавляем переменные для эскиза 2
11. После этого осуществляем вырезание выдавливание 12. Создаем массив по концентрической сетке с параметрами: количество по радиальному направлению - 1, количество по кольцевому направлению - количество зубьев, шаг по кольцевому направлению - 360, доворачивать до радиального направления.
13. Создаем эскиз на боковой поверхности ступицы, где производим чертеж вырезаемого шпоночного паза и вырезаем его выдавливанием 14. После этого открываем вкладку Эскиз: 3 и присваиваем каждой переменной соответствующее выражение
15. После ввода всех данных нажмите на кнопку 2
Автор
profobrazovanie
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
387
Размер файла
830 Кб
Теги
работа
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа