Общие вопросы моделирования и конструирования г лава 1
Скачать 3.04 Mb.
|
| ГЛАВА 11 КОНСТРУИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ § 1. ОТБОР ЗАДАНИя НА КОНСТРУИРОВАНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ИЗГОТОВЛЯЕМЫМ УСТРОЙСТВАМ При отборе технических заданий на конструирование к ним предъявляют следующие требования: органическая связь заданий с изучаемым материалом; реальность содержания; краткая и четкая формулировка условия; целесообразность выполнения заданий и практическая потребность в данной конструкции; посильность выполнения; учет способностей и возможностей исполнителей, а также наличия материала и оборудования в учебных мастерских. Важное значение имеют сроки выполнения заданий. Каждое задание должно быть доведено до конца. Если техническое устройство достаточно сложное, то целесообразно конструирование и изготовление его вести звеньями по два-три человека с разделением труда. Но при этом важно, чтобы каждая сборочная единица (узел) сложного устройства была сконструирована и изготовлена одним лицом. Рассмотрим технические требования к проектируемым конструкциям. Соответствие конструкций деталей их функциональному назначению и условиям работы обеспечивается конфигурацией, размерами и взаимным расположением элементов. Условием прочности является ограничение рабочих напряжений в нагруженных сечениях в пределах допускаемых. Это условие обеспечивается правильным выбором конструкционных материалов, их термообработкой, выбором целесообразной формы сечений и установлением расчетных размеров конструкций. Ограничение прогиба и углов поворота в сечениях в пределах допустимых значений является условием жесткости устройства. Однако завышенный запас прочности и излишняя жесткость конструкции не допустимы. При конструировании следует выбирать такой материал, который обеспечивает необходимую прочность, жесткость, износоустойчивость и обрабатываемость. Вместе с тем конструкционный материал должен быть недорогим. Выбор материала связан с конструктивным оформлением деталей, определяющим способы получения заготовок. Марку материала необходимо выбирать с учетом анализа условий работы деталей, характера воспринимаемых ими нагрузок, а также вида напряжений, возникающих в нагруженных сечениях и на отдельных поверхностях деталей. В процессе конструирования должна решаться проблема экономии материала в результате уменьшения припусков, рационального использования отходов, уменьшения брака и т. п. Уменьшение массы деталей — важное средство экономии материала. При конструировании технических устройств нужно стремиться к уменьшению их массы и габаритов (объема), но без снижения надежности и других качеств (см. гл. 1, § 3). Большое значение имеет конструктивная простота устройства. Она выражается в отсутствии лишних деталей и механизмов, наличие которых не обусловливается функциональным назначением и условиями работы технического устройства. В ходе конструкторской работы следует учитывать требования безопасности труда, стремиться облегчить операции управления. Все подвижные части устройства, представляющие опасность для обслуживающего персонала, должны иметь ограждения. Конструкция должна обеспечивать возможность монтажа и демонтажа отдельных узлов без их разборки и демонтажа соседних узлов, а компоновка агрегатов, узлов и механизмов— удобный доступ к ним для выполнения операций технического ухода (регулировки, очистки, осмотра, смазывания и др.). В процессе конструирования необходимо стремиться к тому, чтобы создаваемые устройства были красивы, современны, не ухудшая при этом их эксплуатационные качества. Конструктор должен уметь разрабатывать пространственный рисунок будущего устройства в нескольких вариантах, решая одновременно вопросы цветового оформления, и изготавливать модель технического устройства, соблюдая все основные требования, предъявляемые к техническим объектам. § 2. КОНСТРУИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ Конструирование устройств проводится по этапам (см.гл. 3, табл. 1). Опыт работы показывает, что особое внимание следует уделять разработке эскизного и рабочего проектов. В состав эскизного проекта входят: чертеж общего вида устройства (эскизный); кинематическая, электрическая и другие схемы; чертежи общего вида основных сборочных единиц (узлов); предварительные технические расчеты. В состав рабочего проекта включаются: чертежи общих видов (они выполняются так, чтобы их можно было использовать в качестве сборочных); чертежи деталировочные; спецификация деталей; технические расчеты; инструкция по эксплуатации устройства; перечень израсходованного конструкционного материала, его стоимость, а также стоимость покупных крепежных деталей и изделий и приблизительная стоимость изготовленного станка. Правильная разработка конструкторской документации дает возможность точно воплотить конструкторский замысел в материале и предопределяет надежность и работоспособность будущей конструкции. Содержание конструкторских документов должно быть доступно для учащихся. В процессе конструирования и изготовления технических устройств оформляется школьная техническая документация: технические рисунки, эскизы, чертежи, технические требования и условия на изготовление изделий, технологические карты и кинематические схемы. Знание этой документации необходимо для развития технического мышления учащихся. Конструирование может проводиться по заданию (техническим требованиям). Ценность метода заданий заключается в том, что он соответствует логике конструирования и максимально приближен к конструированию в производственных условиях. Конструирование и изготовление технического устройства по этапам покажем на примере настольного сверлильного станка по металлообработке. Конструкторская работа начинается с осознания и уяснения поставленной цели и задачи создания новой конструкции, требований, которым должно отвечать устройство. Осознанию цели способствует и техническое задание, которое можно сформулировать следующим образом: «Сконструировать и изготовить настольный сверлильный станок, предназначенный для сверления сплошного материала с твердостью НВ 190. Максимальный диаметр сверления принять равным 6 мм. Габаритные размеры станка не должны превышать 265X120X300 мм. Масса станка должна быть не более 10 кг. В конструкции предусмотреть ограждение. Создание станка диктуется потребностями кабинета по техническому моделированию. В процессе анализа технического задания (задачи) выявляют, есть ли в задании необходимые данные для его выполнения, каких данных недостает, как их найти. Установив недостающие данные, приступают к их поискам. Анализ показывает, что в предлагаемое задание не включены полностью технические и технологические требования, предъявляемые к станку. Эти требования к конструкции будут установлены в процессе создания станка. В задании также недостаточно технических параметров, характеризующих процессы сверления. Эти пара метры можно определить в ходе выполнения расчетов или назначить по конструктивным соображениям. Если бы в техническом задании (задаче) были известны все данные, то такая задача не была бы конструкторской. После анализа технического задания необходимо перейти к следующему важному этапу работ — поискам вариантов аналогичных конструктивных решений. На данном этапе работы решаются задачи на анализ существующих конструкций станков, выполняемый в последовательности, описанной в гл. 10, § 2, и на выбор наилучшей схемы конструкции. Приведем пример выполнения задания на выбор лучшей схемы конструкции. Задание 1. Выбрать оптимальный вариант схемы, сверлильного станка. Цель. Совершенствование умения выбирать из нескольких вариантов схем станков лучший. Оборудование и материалы для изучения. Образцы сверлильных станков, справочники, фотографии станков, проспекты технических выставок и т. п. Методические рекомендации. Необходимо ознакомиться с существующими аналогами станков на металлообрабатывающих предприятиях, изучить технические данные станков, обобщённые в книгах, статьях, журналах. Прежде чем принять решение, нужно рассмотреть много вариантов станков и отказаться от неперспективных. При этом очень важно организовать коллективное обсуждение всех вариантов схем. Выбор оптимального варианта принципиальной схемы конструкции определяется такими важнейшими техническими требованиями, как правильное функционирование, высокая прочность, жесткость и устойчивость, технологичность, удобство в эксплуатации, а также эстетическими требованиями. По рисункам, плакатам и кинематическим схемам анализируют сверлильные станки НС-12М, 2А135, 2118А, выпускаемые промышленностью. С учетом условий технического задания и материально-технической базы учебных мастерских принимается кинематическая схема станка (рис. 157). Выяснив принцип действия будущей конструкции, учащиеся приступают к следующему этапу работы — выполнению расчетов. Как известно, для конструирования одношпиндельного сверлильного станка необходимо знать максимальный диаметр сверления D (мм), хотя бы одно значение частоты вращения шпинделя п (об/мин) и одно значение подачи инструмента на оборот шпинделя s (мм/об), число ступеней скоростей вращения шпинделя zn, число ступеней подач zs, знаменатель прогрессии, определяющий ряд чисел оборотов шпинделя, ф, знаменатель прогрессии, характеризующий ряд подач, <р8, а также частоту вращения электродвигателя «э. В качестве примера приведем некоторые технические расчеты.  Рис. 157. Кинематическая схема станка: / — сверлильный патрон; 2 — шпиндель; 3— реечный механизм; 4 — ременная передача; 5 — электродвигатель; 6 — механизм подъема. Задание 2. Рассчитать подачу s, скорость резания о, частоту вращения п, осевое усилие Р, крутящий момент МKP. Цель. Освоение приемов выполнения технических расчетов. Оборудование, инструмент и материалы для изучения. Образцы сверлильных станков, счетная машинка, логарифмическая линейка, справочники. Методические рекомендации. Последовательность выполнения расчетов: 1. Определяем технологически допустимую подачу s (мм/об) для сверла D = 6 мм по формуле: S=сD0,6, где с — коэффициент, равный 0,07; D —диаметр сверла, мм. Подставляя числовые значения в формулу, получаем: s==0,07-60,6=0,2 мм/об. 2. Вычисляем допустимую скорость резания v (м/мин) для сверления по формуле: где cv — коэффициент для расчета скорости резания при сверлении, равный 10,5; D — диаметр сверла, мм; Т — стойкость сверла, равная 35 мин; т — показатель стойкости для серого чугуна с твердостью НВ 190, равный 0,125; s — подача сверла на один оборот шпинделя, мм/об; zv — показатель степени, равный 0,25; ув — показатель степени, равный 0,55; kv — коэффициент, равный 1. 3.Находим частоту вращения п (об/мин), при которой производится сверление отверстия =1359 об/мин 4.Определяем осевое усилие резания Р (Н) по эмпирической формуле: Р=9,81 CpDzpSvPkp. Коэффициенты Ср=42; гР=1,2; г/Р=0,75; /гР«1. Подставив числовые значения в формулу, получаем: Р— =9,81 чг-б^-О.г0-75» 1057 Н. 5.Крутящий момент резания Мкр (Н-мм) вычисляется по эмпирической формуле: MKp==9,81cMDzMsVMkM- Для серого чугуна с твердостью #£ = 190 коэффициенты1 см= 12; 2м=2,2; г/м=0,8;1 Подставив эти коэффициенты в формулу, получаем: МКр=9,81 • 12-62'2-0,2в'в» «1673,3 Н-мм. Необходимо соблюдать методику выполнения расчетов. Используя для расчетов готовые формулы, следует правильно оценивать их точность. В противном случае нельзя будет сделать заключение о точности полученных результатов.  Рис. 158. Шкив ведущий. Особенно осторожно надо использовать формулы, которые включают в себя различные коэффициенты. Расчет должен выполняться в специальной тетради. В процессе расчета не следует ничего стирать или зачеркивать. Расчетная работа требует полной сосредоточенности и внимания. Найти ошибку в расчете бывает труднее, чем ее избежать. Пренебрежение этими простыми правилами может свести на нет всю ценность расчета или, что еще хуже, привести к ошибочным заключениям. Задание 3. Самостоятельно рассчитать клиноременную передачу. Выполнить чертеж ведомого шкива. Цель. Совершенствование навыков выполнения технических расчетов и графических работ. Оборудование, инструмент и материалы для изучения. Счетная машинка, чертежные инструменты и материалы, технические справочники. Методические рекомендации. Составив кинематическую схему клиноременной передачи, определяют ее параметры. Выполняют расчет ремня на тяговую способность и долговечность, и расчет ведущего шкива (рис. 158). Затем выбирают тип ремня; самостоятельно разрабатывают чертеж ведомого шкива. Параллельно с техническими расчетами выполняют графические задания. Чертежи некоторых деталей станка (станины, опоры, корпуса, плиты-ползуна, шпинделя, зубчатого колеса (шестерни) и рейки приведены на рис. 159—165. Задание 4. Самостоятельно разработать чертежи деталей станка, указанных в спецификации (рис. 166). Цель. Совершенствование конструкторских умений. Инструмент и исходные документы. Чертежные инструменты и принадлежности, справочники, сборочный чертеж конструируемого станка. Методические рекомендации. Деталирование производится в соответствии с правилами и требованиями ЕСКД. После разработки всей документации организуется защита проекта. Важным этапом работы является подготовка к изготовлению сконструированного станка: определение последовательности изготовления деталей, составление технологических карт на их изготовление, выбор материала, инструментов и т.п. Из технической документации станка видно, что многие его детали могут быть изготовлены способом механической обработки. При обработке заготовок необходимо строго придерживаться установленной технологии и выполнять требования безопасности труда. В процессе практических работ нужно следить, чтобы изготовляемые детали, сборочные единицы и механизмы отвечали требованиям технической документации. Очень важно контролировать соответствие размеров деталей номинальным, проставленным на чертежах на основании расчетов или же назначенным исходя из конструктивных и технологических соображений. Как видно, изготовление устройства—этап практической работы очень сложный. И для того чтобы изготовить устройство высококачественно, в полном соответствии с замыслом, нужен точный документ (проект), содержащий исчерпывающие данные для изготовления и контроля деталей. В состав рабочего проекта входит также инструкция по эксплуатации устройства. Каждое техническое устройство имеет множество деталей, соединенных между собой. Поэтому приходится не только конструировать детали, но и предусматривать возможность, легкость, доступность и целесообразность соединения их тем или иным способом. Если детали сконструированы неверно, то их трудно будет собрать или же они могут быть повреждены при сборке. Ошибки и неувязки при конструировании и изготовлении детали, как правило, выявляются при сборке деталей машин. В этих случаях приходится браковать детали или исправлять их недостатки, от чего задерживается сборка технического устройства. Переделка деталей при сборке, в свою очередь, может привести к нарушению принципа взаимозаменяемости. Все это обязывает предусматривать условия сборки и разборки. Сборка станка должна выполняться по чертежам. Понятно, что изготовить сложные детали нелегко, а еще труднее добиться слаженной работы их в собранном устройстве. Как правило, техническое устройство подвергается испытаниям. Испытания — ответственный этап работы. В процессе испытания устройства выявляются просчеты, ошибки, недостатки изготовления деталей и сборочных единиц, погрешности сборки и т. д. Испытание дает богатейший материал для улучшения конструкции (доводки) станка. Ошибки (отклонения от номинальных значений, биения, колебания скорости и т. д.), выявленные в процессе испытания устройства, устраняют и в техническую документацию вносят соответствующие исправления.   Рис. 160. Опора станка. Сконструированное устройство должно выполнять свою; главную функцию и быть надежным в эксплуатации. Необходимый этап создания конструкции — отделка и доводка. Работы по отделке и доводке обработанных поверхностей металлических изделий нужны для того, чтобы повысить класс шероховатости, сопротивляемость коррозии и сделать изделие красивым. Завершенное техническое устройство получает экономическую оценку: определяется количество израсходованного материала и его стоимость, стоимость покупных деталей и изделий, приблизительная стоимость изготовленного изделия и трудоемкость механической обработки. |
Похожие:
 | Конспект урока технологии в 6 классе Тема: основы конструирования... Цель: изучить с учащимися элементы и последовательность конструирования и моделирования изделий | | Вопросы к экзамену по дисциплине «Основы конструирования и моделирования костюма» Расчет и построение базовой конструкции плечевой одежды (спинка, перед). Построение базисной сетки |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: познакомить учащихся с ассортиментом юбок, рассмотреть особенности их моделирования и конструирования |  | Уроки по технологии Под уроком по технологии Эти уроки посвящаются вопросам конструирования и моделирования изделий, составлению |
| Ответы на вопросы 19-20 Технология обработки, конструирования материалов с элементами машиноведения 26 часов | | Программа дисциплины общие вопросы физической экологии дпп. Дс. 01... Курс «Общие вопросы физической экологии» является начальным в серии дисциплин, связанных с физической экологией. Он призван дать... |
| Формирование социальных и личностных компетенций у учащихся через... Цель обучения учащихся с нарушением интеллекта по профилю швейное дело заключается в овладении учащимися основных знаний по технологии... | | Реферат №1 На тему: «История развития экономико-математического моделирования» Однако методология моделирования долгое время развивалась независимо отдельными науками. Отсутствовала единая система понятий, единая... |
| Экзаменационные вопросы 2 общие вопросы Охватывается опросом, составляло суточный цикл жизнедеятельности человека в данное время | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Основные приемы моделирования», таблица «Правила моделирования», схема «Приемы моделирования», шаблоны основ переда плечевого изделия,... |
| Содержание предисловие 4 Общие вопросы медицины. Философские вопросы Методы оказания первой помощи лицам, пострадавшим в дорожно-транспортных происшествиях | | Вопросы к экзамену по специальности 14 Список рекомендуемой литературы 16 Методология моделирования и инструментальные средства управления бизнес-процессами 10 |
| Овместное использование функционального и имитационного моделирования... Ого моделирования, обеспечивающая повышение результативности разработки различных этапов жизненного цикла сложной технической системы.... | | Общие сведения ”. Основные вопросы: Назначение, запуск, интерфейс модуля “ Модуль “Общие сведения” содержит базовую информацию об образовательном учреждении, обеспечивая основу для создания адресных отчетов,... |
| Учебное пособие по дисциплине «Математическое моделирование и теория принятия решений» Общие сведения и основные понятия математического моделирования и теории принятия решений | | Дипломному проекту На тему: Прогнозирование безотказности современных... Охватывает вопросы конструирования, исследования и принципов применения интегральных микросхем |
