Курсовая работа: Теоретические методы технологии машиностроения

Курсовое проектирование закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических занятий по «Технологии машиностроения». В процессе курсового проектирования студент выполняет комплексную задачу по курсу «Технология машиностроения», подготавливаясь к выполнению более сложной задачи — дипломному проектированию. Наряду с этим курсовое проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами, нормами и расценками, умело сочетая справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения курса.

При курсовом проектировании особое внимание уделяется самостоятельному творчеству студента с целью развития его инициативы в решении технических и организационных задач, а также детального и творческого анализа существующих технологических процессов.

Основная задача при этом заключается в том, чтобы при работе над курсовым проектом были внесены предложения по усовершенствованию существующей технологии, оснастки, организации и экономики производства, значительно опережающие современный производственный процесс изготовления детали, на которую выдано задание. Поэтому для выполнения поставленной задачи необходимо изучить прогрессивные направления развития технологических методов и средств и на основании анализа и сопоставления качественных и количественных показателей дать свои предложения.

При курсовом проектировании значительное внимание уделяется экономическому обоснованию методов получения заготовок, выбору вариантов технологических процессов и т. п., с тем чтобы в конечном счете в проекте был предложен оптимальный вариант.

Защита курсового проекта является важным контрольным этапом оценки умения студента в установленное время кратко изложить сущность проделанной работы.

1. Общая часть

1.1 Описание изделия, сборочной единицы и детали

Вращающиеся детали машины устанавливают на валах или осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей.

Валы — детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин '. Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. Валы вращаются в подшипниках. Так как передача крутящих моментов связана с возникновением сил, например сил на зубьях зубчатых колес, сил натяжения ремней и т. д., валы обычно подвержены действию не только крутящих моментов, но также поперечных сил и изгибающих моментов.

1 Лишь небольшая часть валов, например гибкие валы, часть торсионных валов, не поддерживает вращающиеся детали.

Валы по назначению можно разделить на валы передач, несущие детали передач — зубчатые колеса, шкивы, звездочки, муфты — и на коренные валы машин и другие специальные валы, несущие кроме деталей передач рабочие органы машин двигателей или орудий — колеса или диски турбин, кривошипы, инструменты, зажимные патроны и т.д. (рис.

По форме геометрической оси валы разделяют на прямые и коленчатые. Коленчатые валы применяют при необходимости преобразования в машине возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот, причем они совмещают функции обычных валов с функциями кривошипов в криво-шипноползунных механизмах. Особую группу составляют гибкие валы с изменяемой формой геометрической оси.

Оси предназначены для поддержания вращающихся деталей и не передают полезного крутящего момента. Обычно они подвергаются воздействию поперечных сил, изгибающих моментов и не учитываемых при расчетах крутящих моментов от сил трения.

Оси разделяют на вращающиеся, обеспечивающие лучшую работу подшипников, и неподвижные, требующие встройки подшипников во

вращающиеся детали.

Валы и оси имеют аналогичные формы и общую функцию — поддерживать вращающиеся детали.

Опорные части валов и осей называют цапфами или шейками.

Прямые валы разделяют на валы постоянного диаметра валы трансмиссионные и судовые многопролетные, валы ступенчатые, валы с фланцами для соединения по длине, а также валы с нарезанными шестернями. По форме сечения валы разделяют на гладкие, шлицевые и профильные.

Форма вала по длине определяется распределением нагрузки и условиями технологии изготовления и сборки.

Эпюры изгибающих моментов по длине валов, как правило, не постоянны и обычно сходят к нулю к концевым опорам или к концам валов. Крутящий момент обычно передается не на всей длине вала. Поэтому по условию прочности допустимо и целесообразно конструировать валы переменного сечения, приближающиеся к телам равного сопротивления. Практически валы выполняют ступенчатыми. Эта форма удобна в изготовлении и сборке; уступы валов могут воспринимать большие осевые силы.

Желательно, чтобы каждая насаживаемая на вал неразъемная деталь проходила по валу до своей посадочной поверхности без натяга во избежание повреждения поверхностей и ослабления посадок.

Валы могут быть полыми. Полый вал с отношением диаметра отверстия к наружному диаметру 0,75 легче сплошного равнопрочного почти в 2 раза. Практически полые валы применяют при жестких требованиях к массе и при необходимости прохода сквозь валы или размещения внутри валов других деталей. В массовом производстве иногда применяют полые сварные валы постоянного сечения из ленты, намотанной по винтовой линии. При этом экономится до 60 % металла.

Круглая качественная сталь для валов поставляется длиной до 6—7 м, поэтому более длинные валы делают составными, что необходимо также по условиям монтажа и транспортирования. Валы соединяют с помощью соединительных муфт или фланцев на валах. Фланцы делают на фасонных чугунных валах и на тяжело нагруженных стальных валах. К стальным валам фланцы обычно приваривают или их выполняют высадкой.

Узкие упорные буртики на валах выполнять нецелесообразно, так как это приводит к увеличению диаметров заготовок и к переводу в стружку значительного количества металла.

Диаметры посадочных поверхностей (под ступицы зубчатых колес, шкивов, звездочек и других деталей) выбирают из стандартного ряда посадочных размеров, диаметры под подшипники качения — из стандартного ряда внутренних диаметров подшипников качения. Перепад диаметров ступеней определяется: стандартными диаметрами посадочных поверхностей под ступицы и подшипники, достаточной опорной поверхностью для восприятия осевых сил при заданных радиусах закругления кромок и размерах фасок и, наконец, условиями сборки. Перепад диаметров ступеней вала при наличии призматических шпонок желательно выбирать так, чтобы иметь возможность разборки без удаления шпонок из вала. Перепад диаметров должен быть минимальным.

Если тихоходный вал имеет несколько шпоночных канавок по длине, то во избежание перестановки вала при фрезеровании их целесообразно размещать в одной плоскости.

Цапфы (шейки) валов, работающие в подшипниках скольжения, выполняют: цилиндрическими; коническими, сферическими (рис 1.)

Рисунок 1