АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра инженерной графики и прикладной механики

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА

КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛА В СИСТЕМЕ

MECHANICAL DESKTOP

Методические указания к выполнению

лабораторной работы

(для студентов всех форм обучения специальности 050718 – Теплоэнергетика)

Алматы 2006

СОСТАВИТЕЛЬ: А.Д. Динасылов. Прикладная механика. Конструирование вала в системе Mechanical Desktop. Методические указания к выполнению лабораторной работы (для студентов всех форм обучения специальности 050717 – Теплоэнергетика). - Алматы: АИЭС, 2006. – 20 с.

Темой лабораторной работы является конструирование вала машины с использованием системы автоматизированного проектирования Mechanical Desktop. В результате выполнения работы студенты приобретают навыки работы в САПР. Система Mechanical Desktop позволяет на порядок увеличить производительность труда проектировщика по сравнению с базовой системой AutoCAD. Двумерная модель вала в дальнейшем может быть использована для выполнения автоматизированного расчета на прочность и жесткость.

Ил. 20, библиогр. – 6 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент М.Ш.Мукашев

Печатается по дополнительному плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2006 г.

1 Задание к лабораторной работе

Требуется сконструировать тихоходный вал косозубого цилиндрического редуктора и выполнить чертеж вала в системе Mechanical Desktop. Эскиз вала приведен на рисунке 1.

Исходные данные к расчету:

а) размеры вала принять по эскизу; недостающими размерами задаться по рекомендациям [3, 4], выполнив необходимые фаски, галтели, канавки и пр.;

б) вращающий момент, передаваемый валом T = 215 Н∙м;

в) геометрия зубчатого колеса: угол давления б = 20є, угол наклона зубъев в = 11,88є.

2 Конструирование вала

Запустим программу Mechanical Desktop 2004, создав новый рисунок в формате А3. Щелкнув мышью по кнопке GRID в строке состояния, включим режим отображения сетки. Далее установим размеры рабочего поля по границам формата, для чего запустим команду ZOOM с ключом ALL из падающего меню View (Вид) ® Zoom (Масштаб) ® All (Всё).

Будем конструировать вал с помощью модуля Shaft Generator (Генератор вала). Так как в дальнейшем будет выполняться расчет вала с помощью процедуры AMSHAFTCALC, которая оперирует только с двумерными контурами валов, то будем создавать двумерную модель вала с помощью команды AMSHAFT2D. Эту команду можно запустить из падающего меню Content 2D (Содержание 2D), которое появляется, если раскрыть падающее меню Content 3D (Содержание 3D) и щелкнуть по пункту 2D; после щелчка по пункту Shaft Generator… (Генератор вала…) появится запрос:

_amshaft2d

Specify starting point or select center line [New shaft]: (Определите начальную точку или выберите осевую линию [Новый вал]:) - введите координаты 70, 220 начальной точки осевой линии вала (можно просто щелкнуть мышью в подходящем месте).

Specify centerline endpoint: (Определите конечную точку осевой линии:) - введите координаты 320, 220 конечной точки осевой линии вала (можно также щелкнуть мышью).

Открывается (рисунок 2) диалоговое окно Shaft Generator (Генератор вала). Это окно позволяет быстро создавать различные участки вала. Оно имеет три закладки; на рисунке 1 показано окно с открытой закладкой Outer Contour (Внешний контур).

Рассмотрим, какие элементы вала можно конструировать с помощью этого окна.

В первом ряду расположены кнопки:

Cylinder (Цилиндр) для создания прямоугольника (цилиндрического участка) с помощью «резиновой нити»;

Cone (Конус) для создания усеченного конуса с помощью «резиновой нити»;

Thread (Резьба) для создания участка вала с резьбой;

Profile (Шлицевой) для создания участка вала со шлицами;

Groove (Канавка) для создания канавки на участке вала;

Chamfer (Фаска) для создания фасок на торцевых поверхностях;

Hatch (Штриховка) для создания заштрихованных участков;

Section (Сечение) для создания сечения вала.

Второй ряд содержит следующие кнопки:

Cylinder (Цилиндр) для создания прямоугольника (цилиндрического участка) с помощью задания длины и диаметра участка;

Slope 1:x (Конусность 1:x) для создания усеченного конуса с помощью задания длины, диаметра в начале участка и диаметра в конце участка, конусности или угла;

Wrench (Под ключ);

Gear (Шестерня);

Break (Разрыв);

Fillet (Галтель);

Break Line (Линия разрыва);

Side View (Вид сбоку – слева или справа).

В третьем ряду находятся кнопки, которые выполняют следующее:

· Std Parts… (Стандартные детали…) открывает диалоговое окно Select an Outer Shaft Segment (Выберите внешний сегмент вала) или Please Select a Part (Пожалуйста, выберите деталь);

· Insert (Вставка) выполняет вставку участка вала в указанной точке;

· Edit (Редактирование) позволяет редактировать определенный участок вала;

· Delete (Удаление) выполняет удаление указанного участка вала;

· Copy (Копирование) обеспечивает копирование назначенного участка вала;

· Note (Пояснение) позволяет вводить пояснения для отмеченного участка вала;

· Undo (Отменить) отменяет последнюю операцию.

В четвертом ряду находятся следующие кнопки:

· кнопка со стрелками вправо, которая временно закрывает диалоговое окно и переключает на чертеж; для возвращения в диалоговое окно следует нажать Enter;

· Options… (Опции), которая открывает диалоговое окно Shaft Generator – Configuration (Генератор вала – конфигурация);

· Close (Закрыть) закрывает диалоговое окно;

· Help (Справка) позволяет получить доступ к справке по Mechanical Desktop.

Отметим, что в процессе конструирования вала диалоговое окно Генератор вала можно закрывать на любой стадии конструирования, а затем вновь возвращаться к этому процессу, например, щелкнув курсором мыши по геометрической оси вала.

Вернемся к примеру. В диалоговом окне Генератор вала щелкнем по кнопке Cylinder (Цилиндр) во втором ряду. Появится запрос:

Specify length <50>: (Определить длину <50>:) - задайте длину 24 первого слева цилиндрического участка.

Specify diameter <40> (Определите диаметр <40>:) - задайте диаметр 40 участка.

Снова щелкнем по той же кнопке для создания второго цилиндрического участка и ответим на запросы:

Specify length <24>: - задайте длину 52 второго участка.

Specify diameter <40>: - задайте диаметр 48 участка.

Аналогично создадим третий участок:

Specify length <52>: - задайте длину 54.

Specify length <48>: - задайте диаметр 40.

Далее создадим четвертый цилиндрический участок:

Specify length <54>: - задайте длину 60.

Specify length <40>: - задайте диаметр 36.

Пятый участок (на правом конце вала) – резьбовой. Для создания этого участка щелкнем по кнопке Thread (Резьба). Появится диалоговое окно Thread (Нарезка), показанное на рисунке 3. Щелкнем мышью по кнопке GOST 180-75/… - появится диалоговое окно GOST 180-75/GOST 182-75 - External Thread (Regular Thread), показанное на рисунке 4. В списке выберем резьбу М27Ч2 и внизу укажем длину 30 (в миллиметрах).

В результате выполнения указанных действий чертеж вала примет вид, приведенный на рисунке 5.

Далее будем вставлять в чертеж вала стандартные элементы. Для этого в показанном на рисунке 2 диалоговом окне Shaft Generator (Генератор вала) с открытой закладкой Outer Contour (Внешний контур) щелкнем по кнопке Std Parts… (Стандар. части…), в результате чего откроется окно Please Select a Part (Пожалуйста, выберите часть), приведенное на рисунке 6.

В графическом меню этого окна щелкнем по иконке Center Holes (Центровое отверстие) для вычерчивания центрового отверстия, которое в данном случае служит лишь для центровки заготовки вала при обработке на токарном станке (технологическое отверстие). Снова откроется окно Please Select a Part, но теперь уже в другом виде (рисунок 7).

Щелкнем мышью по кнопке Threadless (Без резьбы) – в правой части окна откроется графическое меню с перечнем различных стандартов для центрового отверстия без резьбы (рисунок 8).

Щелкнем по кнопке GOST 14034-74 A – поступит запрос:

Specify insertion point:(Укажите точку вставки:) - укажите левую крайнюю точку вала на его геометрической оси, используя объектную привязку к точке пересечения оси с контуром.

Откроется диалоговое окно GOST 14034-74 A – Nominal Diameter (ГОСТ 14034-74 A – Номинальный диаметр), показанное на рисунке 9. Выберем в этом окне, следуя рекомендациям [5], для вала диаметром 40 мм центровое отверстие диаметром 5 мм и щелкнем по кнопке Закончить. Появится окно с вопросом Do you wish to draw detail view, показанное на рисунке 10.

Щелкнем по кнопке Yes (Да) для отрисовки соответствующего выносного элемента – появится показанное на рисунке 11 диалоговое окно Detail ISO (Деталь ISO), в котором следует задать масштаб (примем 2:1) и обозначение выносного элемента (обозначим как A).

В результате выполнения этих действий на валу будет изображено с помощью местного разреза центровое отверстие, к курсору будет прикреплен выносной элемент и в командной строке появится запрос:

Place the detail view: (Расположить вид детали:) - щелкните мышью в том месте, где будет расположен выносной элемент.

На чертеже будет изображен выносной элемент A с размерами по выбранному стандарту.

Вновь появится диалоговое окно Shaft Generator (рисунок 2). Теперь между первым и вторым участками, а также между вторым и третьим участками будем вставлять канавки для выхода шлифовального круга. Вновь щелкнем по кнопке Std Parts… (Стандар. части…) – снова откроется окно Please Select a Part (Пожалуйста, выберите часть), приведенное на рисунке 6. В правой части этого окна щелкнем по иконке Undercuts (Поднутрение) – появится только одна иконка External (Внешнее). Щелкнем по этой иконке – откроется графическое меню с различными стандартами для выполнения поднутрения в правой стороне окна (рисунок 12). Выберем в этом меню DIN 509E и щелкнем по нему мышью – поступит запрос:

Specify insertion point on shaft contour: (Задайте точку вставки на контуре вала:) – щелкните мышью в месте вставки поднутрения на контуре вала, используя объектную привязку к пересечению.

Откроется диалоговое окно Select Part Size (Выберите размер элемента), показанное на рисунке 13. В этом окне выберем размер DIN 509 – E 1x0.2 и щелкнем по кнопке OK. Появится окно, приведенное на рисунке 10. Откажемся от выполнения выносного элемента, щелкнув по кнопке No (Нет). На валу с помощью местного разреза будет изображено поднутрение.

Теперь повторим эту операцию для вставки поднутрения между вторым и третьим участками вала, и здесь после ответа Yes (Да) на вопрос по рисунку 10, появится диалоговое окно Деталь ISO (рисунок 11), в котором следует задать масштаб (примем 2:1) и название выносного элемента (обозначим как C). В результате этих действий на валу будет изображено с помощью местного разреза поднутрение, к курсору будет прикреплен выносной элемент и в командной строке появится запрос:

На чертеже будет изображен выносной элемент C с размерами по выбранному стандарту.

Вновь появится диалоговое окно Shaft Generator (рисунок 2). Между третьим и четвертым участками вала выполним галтель. Для этого щелкнем по кнопке Fillet (Галтель) – появится запрос Select object: (Выберите объект:), в ответ на который следует щелкнуть мышью по контуру вала в том месте, где мы желаем выполнить галтель. На чертеже с помощью двух кружочков будут выделены места будущей вставки галтелей и в командной строке появится запрос:

Enter radius (max. 2.0000) <2.5>: (Введите радиус (макс. 2.0000) <2>:) - введите значение 0.4 радиуса.

Теперь вставим шпонку на четвертом участке. Для этого в диалоговом окне Shaft Generator с открытой закладкой Внешний контур (рисунок 2) щелкнем по кнопке Стандар. части, в результате чего откроется окно Пожалуйста, выберите часть, с правой частью, вид которой зависит от того, какие действия выполнялись до этого. Нам нужен вид, приведенный на рисунке 6. Если окно имеет другой вид, то с помощью стрелки в правом верхнем углу можно получить нужный вид. Теперь в этом окне выберем иконку Parallel Keys – On Mid of Shaft (Шпонки призматические – В середине вала). Правая часть окна примет вид, показанный на рисунке 14. Щелкнем по кнопке Вид сверху – откроется диалоговое окно Select Key (Выберите шпонку), приведенное на рисунке 15.

В этом окне выберем иконку GOST 23360-78 – в командной строке появятся запросы:

Specify insertion point on shaft contour: (Задайте точку вставки на контуре вала:) – запустив объектную привязку Смещение и используя в качестве временной базовой точки пересечение осевой линии вала с граничной линией между третьим и четвертым участками, введите значения @4.5,0 смещения (Offset) в относительных координатах.

Направление на [Левый

/Правый]: - щелкните вправо от точки вставки.

Появляется (рисунок 16) диалоговое окно GOST 23360-78 (1), в котором нужно снять флажок в окошке Draw Part (Чертить деталь) и щелкнуть по кнопке Закончить.

Далее, перемещая курсор вдоль вала, можно видеть, что в строке состояния изменяются размеры шпонки, принимая то или иное стандартное значение. Когда шпонка примет размер 10x8x45,щелкнем мышью.

Теперь выполним поперечное сечение вала на участке со шпонкой. Щелкнем по кнопке Section (Сечение) диалогового окна Генератор вала и ответим на запросы:

Определить место вырезки: - щелкните мышью в том месте, где вы хотите выполнить сечение.

Определить начальную точку: - щелкните мышью там, где будет начало секущей плоскости.

Определите конечную точку линии секции <симметричная>: - щелкните мышью там, где будет конец секущей плоскости.

В появляющемся при этом диалоговом окне Параметры штриховки (рисунок 17) можно согласиться со всем и нажать кнопку OK.

Ввести букву для секционного вида <A>: - введите букву D.

Определить сторону обрезающего уровня: - щелкните мышью по ту сторону от секущей плоскости, куда направлен взгляд.

Определить точку ввода: - щелкните мышью там, где будет расположено сечение (можно использовать объектную привязку Временная точка слежения, чтобы сечение находилось в проекционной связи с основным видом вала).

Далее выполним поднутрение, чтобы обеспечить выход инструмента при нарезании резьбы на пятом участке. Для этого в диалоговом окне Генератор вала с открытой закладкой Вешний контур (рисунок 2) вновь щелкнем по кнопке Стандар. части, в результате чего откроется окно Пожалуйста, выберите часть с правой частью, приведенной на рисунке 12 (в зависимости от того, какие действия выполнялись до этого, это окно может открыться в виде, показанном на рисунке 6 или в другом виде – в любом случае можно раскрыть его в виде, показанном на рисунке 12). В этом окне щелкнем по иконке For Metric Threads (Для метрических резьб) – поступит запрос:

В появившемся окне Select Part Size (рисунок 18) выберем размер (Pitch) 1,5 мм. Появится окно с вопросом, показанное на рисунке 10. Щелкнем по кнопке Yes (Да) для отрисовки соответствующего выносного элемента – появится диалоговое окно Деталь ISO (рисунок 11), в котором следует задать масштаб (примем 2:1) и название выносного элемента (обозначим как E).

Наконец, выполним центровое отверстие на правом торце вала. Для этого снова в диалоговом окне Генератор вала с открытой закладкой Внешний контур (рисунок 2) щелкнем по кнопке Стандар. части, в результате чего откроется окно Пожалуйста, выберите часть, приведенное на рисунке 6. В графическом меню этого окна щелкнем по иконке Center Holes (Центровое отверстие) для вычерчивания центрового отверстия. Откроется окно Пожалуйста, выберите часть в виде, приведенном на рисунке 7. Щелкнем мышью по кнопке Threadless (Без резьбы) – в правой части окна откроется графическое меню с перечнем различных стандартов для центрового отверстия без резьбы (рисунок 8). Щелкнем по кнопке GOST 14034-74 A – поступит запрос:

Specify insertion point: - укажите крайнюю правую точку на геометрической оси вала, используя привязку к точке пересечения оси с контуром.

Откроется диалоговое окно GOST 14034-74 A – Nominal Diameter (ГОСТ 14034-74 A – Номинальный диаметр), показанное на рисунке 9. Выберем в этом окне центровое отверстие диаметром 5 мм и щелкнем по кнопке Закончить. Появится окно с вопросом, показанное на рисунке 10. Щелкнем по кнопке No (Нет) для отказа от вычерчивания соответствующего выносного элемента. Закроем диалоговое окно Генератор вала.

В результате выполнения рассмотренных выше действий чертёж будет иметь вид, показанный на рисунке 19.

3 Выполнение рабочего чертежа вала

Чертеж вала, полученный ранее с помощью модуля Shaft Generator системы Mechanical Desktop и изображенный на рисунке 19, не является окончательным. Здесь не хватает размеров и технических требований, кроме того, чертеж выполнен без соблюдения требований к толщинам линий.

Для окончательного оформления чертежа (однако, сделаем оговорку, что речь идет об условной окончательности, так как такие вопросы, как допуски и посадки, а также шероховатость не включены в программу курса механики для энергетических специальностей) выполним следующее:

а) отметим места выносных элементов B и F на основном виде вала и укажем их в обозначения выносных элементов A и C с указанием того, что для данных элементов изображения повернуты (по стандартам ЕСКД дополнительные изображения должны обозначаться буквами русского алфавита, однако модуль Shaft Generator системы Mechanical Desktop не поддерживает автоматическую вставку букв русского алфавита в выносные элементы);

б) преобразуем линии, которые должны выполняться с соблюдением толщин, в полилинии с помощью модуля Power Edit, запустив его из падающего меню Modify (Редакт.)® Object (Объект)® Polyline (Полилиния), предварительно расчленив блоки (такие, как выносные элементы и их обозначения) на отдельные примитивы с помощью команды EXPLODE (РАСЧЛЕНИТЬ);

в) проставим необходимые размеры на чертеже, воспользовавшись процедурой Power Dimensioning, которую можно запустить из контекстного меню (вызываемого нажатием правой кнопки мыши), пункт Dimensioning; важно при этом установить нужный стиль и пользоваться объектной привязкой; после простановки размеров их можно отредактировать, выделив размер и вызвав контекстное меню (например, можно изменять положение размерного текста относительно размерной линии с помощью пункта Dim text position);

г) заполним основную надпись и технические требования.

Окончательно чертеж вала получает вид, приведенный на рисунке 20.

Список литературы

1. Кудрявцев Е.М. Mechanical Desktop Power Pack. Основы работы в системе. – М.: ДМК Пресс, 2001. – 448 с.

2. Механика. Конструирование и расчеты валов на прочность в системе Mechanical Desktop. Методические указания и задания к курсовой работе (для студентов всех форм обучения по специальностям направлений «Электроэнергетика», «Теплоэнергетика», «Электромеханика и электротехническое оборудование») /Сост. А.Д. Динасылов. - Алматы: АИЭС, 2003. – 48 с.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин: Курсовое проектирование: Учеб. пособие. – 2-е изд. – М.: Высш. шк., 1990. – 399 с.

4. Чекмарев А.А., Осипов В.К. Справочник по машиностроительному черчению. – 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2000. – 493 с.

Содержание

1 Задание к лабораторной работе 3

2 Конструирование вала в системе Mechanical Desktop 3

3 Выполнение рабочего чертежа вала 17

Список литературы 19

Дополнительный план 2006 г., поз. 56

Алмас Даменович Динасылов

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА

КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛА В СИСТЕМЕ

MECHANICAL DESKTOP

Методические указания к выполнению

лабораторной работы

(для студентов всех форм обучения специальности 050717 – Теплоэнергетика)

Редактор Ж.М.Сыздыкова

Подписано в печать . . 2006 г. Бумага типографская N 1

Тираж 150 экз. Заказ

Формат 70х100 1/16 Цена 50 тг.

Объем 1,2 уч.-изд. л.

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

050013, Алматы, Байтурсынова, 126