Курсовая работа: Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования в машиностроении. Информатика в машиностроении реферат

Реферат - Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования в машиностроении

Министерство образования и науки Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра компьютерных информационных технологий

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине

”Интегрированные САПР в машиностроении”

Краматорск, 2002

Задание

на курсовой проект по дисциплине “ИСАПР в машиностроении”

студентки группы ИТ-97-1з

Лядовой Светланы Викторовны

По заданному чертежу (узел для объемного параметрического моделирования и прочностных расчетов: узел цилиндрической передачи с зубчатым колесом и звездочкой)

Выполнить анализ предметной области, обеспечивающей проектирование заданного узла с описанием принципов расчета и разработкой математической модели.

Обосновать и осуществить выбор средств разработки, построить таблицу сравнения базовых программных средств.

Создать объемную модель, чертеж и “взорванный” вид сборки. Разработать спецификацию сборочного чертежа.

Задание выдано

Руководитель проекта Пакин А.В.

АННОТАЦИЯ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине “ИСАПР в машиностроении” содержит: ___ страниц машинописного текста,

___ рисунков, ___ таблиц, ___ приложения.

Объект исследования – интеграция систем автоматизированного проектирования со специализированными программными модулями в рамках создания единой системы компьютерной конструкторско-технологической подготовки производства.

Цель исследования – приобрести навыки разработки отдельных компонент единой системы конструкторско-технологической подготовки производства.

При выполнении курсового проекта была построена трехмерная модель узла редуктора и проведена ее частичная параметризация.

SOLIDWORKS, DELPHI, САПР, КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА, АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВНИЯ, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, ШЕСТЕРНЯ, ЗВЕЗДОЧКА, ПОДШИПНИК, ШПОНКА

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА ИЛИ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ.

1.1 Определение целей проектирования, вариантов технических решений

1.2 Анализ принципов расчета

1.3 Разработка параметрической модели

1.4 Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки

1.4.1 Создание элементов узла

1.4.2 Создание сборки.

2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ. ТАБЛИЦА

3СРАВНЕНИЯ БАЗОВЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Приложение В

Анализ принципов расчета 9

Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки 12

сборочный чертеж 32

Приложение Б 33

Спецификация сборочного чертежа 33

Формат 33

Зона 33

Позиция 33

Обозначение 33

Наименование 33

Кол. 33

Примечание 33

Введение

Основной тенденцией современного рынка САПР является движение в сторону 3D моделирования на ПК. Для многих пользователей, которые уже осуществили такой переход, преимущества существенно превзошли потери от затраченных средств и времени. Пользователи, как правило, довольно быстро начинают получать выгоды от проектирования в 3D.

Эффективность проектирования. Хотя у некоторых проектировщиков, привыкших работать с чертежами, порой возникают трудности, в принципе 3D технология считается более наглядным и интуитивным методом для создания современных все более сложных объектов. При этом по 3D модели можно автоматически получить необходимые чертежи в случае необходимости, и осуществляется это за считанные нажатия на кнопку мыши.

Качество проектирования. 3D моделирование обеспечивает существенно более наглядный способ визуализации проектируемого объекта. Это позволяет снизить вероятность ошибок, особенно в случае сложных сборок. Проектировщик может исследовать внутреннюю структуру сборки, проверить детали на пересекаемость. В случае движущихся механизмов можно с помощью анимации провести кинематические исследования.

Снижение общего времени проектирования. Большинство прикладных программ САПР, таких как подготовка программ для станков с ЧПУ, прочностные расчеты, технологическое проектирование, требуют трехмерной информации о проектируемом объекте. Поэтому использование 3D моделирования позволяет непосредственно интегрироваться со многими приложениями, сокращая лишние операции по подготовке данных.

Повышение конкурентоспособности. 3D моделирование предлагает тем проектировщикам, которые его используют, очевидные конкурентные преимущества над пользователями “чистого” 2D черчения. Большая скорость и качество позволяют существенно быстрее доводить продукт до рынка, также впрочем, как и производить изменения под влиянием меняющихся рыночных запросов.

На сегодняшний день можно выделить четыре системы 3D моделирования среднего класса для ПК, которые активно присутствуют на рынке и отвечают современным требованиям. Это – американские Mechanical Desktop, Solid Edge, SolidWorks и российская T-FLEX CAD. Все эти системы базируются либо на ядре ACIS, либо Parasolid, обладают широким набором функций моделирования отдельных деталей и сборочных конструкций, а также получения по ним чертежей. Каждая система обеспечивает двунаправленную ассоциативность 2D-3D и поддерживает параметрические возможности.

При этом все три американские программы используют параметризатор английской фирмы D-CUBED. T-FLEX CAD основан на собственной параметрической технологии, зарекомендовавшей себя еще в 2D версии. Mechanical Desktop, являющийся по сути расширением системы AutoCAD, и T-FLEX CAD начинали как 2D системы, в отличие от Solid Edge и SolidWorks, и имеют в этой связи определенные достоинства в плане более широкой и отработанной технологии оформления технических чертежей как отдельно, так и в интеграции с 3D. К достоинствам SolidWorks можно отнести интуитивный пользовательский интерфейс. T-FLEX CAD является лидером в области параметризации. Solid Edge известен своими приложениями, а также тесной связью с системой Unigraphics, относящейся к категории больших дорогостоящих систем. Mechanical Desktop привлекает к себе прежде всего последовательных сторонников системы AutoCAD.

Анализ предметной области, обеспечивающей проектирование узла или его элементов

Определение целей проектирования, вариантов технических решений

При разработке различных машины и механизмов, как правило, возникает необходимость передачи крутящего момента от двигателя к конечному механизму. При этом возникает типовая задача — уменьшение числа оборотов в минуту от заданного числа на входе (параметры двигателя) к заданному числу оборотов на выходе. Как правило, это происходит посредством механизмов, называемых редукторами (при фиксированном передаточном отношении) или при помощи коробок передач (при варьируемом передаточном отношении).

При этом рассматриваются варианты передачи крутящего момента от вала двигателя на входящий вал редуктора (посредством муфтового соединения имеющего цель компенсировать несоосность валов, неизбежно возникающую при монтаже/сборке агрегата), от входящего вала на выходящий вал редуктора (за счет различных способов зубчатых зацеплений), от выходящего вала на непосредственный исполняющий механизм (за счет муфт, ременных, зубчатых передач и пр.). «И-ИЛИ» дерево вариантов технических решений узла редуктора показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – «И-ИЛИ» дерево вариантов технических решений

При создании узла редуктора изначально даются определенные начальные данные и требования к редуктору, исходя из которых необходимо подобрать и рассчитать конструктивные элементы механизма. В основном это:

момент на выходном валу;

частота вращения входного вала;

частота вращения выходного вала;

вид передачи на входе;

вид передачи на выходе;

режим нагружения.

Расчет начинается с выбора электродвигателя, затем идет расчет основной передачи, затем передач на входе/выходе, валов, подшипников, шпонок. Каждый следующий расчет использует результаты предыдущих, поэтому не рекомендуется изменять их порядок.

После предварительных расчетов узла редуктора необходимо проверить его на работоспособность. Эта проверка осуществляется аналитически при помощи основных зависимостей сопромата. В данном узле, состоящем из звездочки, вала, цилиндрического зубчатого колеса, подшипников, дистанционного кольца, крышки подшипника, шпонок, болтов необходимо произвести следующие расчеты:

Для цилиндрической передачи:

проектировочный расчет, в котором выбираются материалы колес, рассчитывается межосевое расстояние и геометрические размеры зубчатых колес передачи;

проверочный расчет контактной выносливости зубьев;

проверочный расчет изгибной выносливости зубьев;

проверочный расчет на контактную прочность при действии максимальных перегрузок;

проверочный расчет на изгибную прочность при действии максимальных перегрузок.

Для подшипников:

расчет подшипников на долговечность.

Для шпонок:

расчет шпонок на смятие;

расчет шпонок на срез.

Для вала:

предварительный расчет диаметров вала;

проверочный расчет вала на устойчивость;

проверочный расчет вала на статическую прочность при максимальных перегрузках;

проверочный расчет вала на жесткость.

Для болтов:

расчет болтов на срез;

расчет болтов на разрыв.

Разработка параметрической модели

В некоторых CAD-системах при внесении некоторых корректировок в деталь приходилось перестраивать весь чертеж в целом, а если эта деталь являлась частью некоторого узла то это создавало некоторые трудности при проектировании и отнимало много времени. Поэтому недавно было введено понятие – параметрическая модель. Эта модель описывалась в формульном или ином виде, при внесении корректировок, которая перестраивается и перестраивает весь чертеж в целом.

При выполнении курсового проекта была составлена параметрическая модель вала, служащего для сохранения положения подшипников на своих местах. Вид вала представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Вал шестерня

Очевидно, что нет необходимости задавать все размеры детали, необходимые для ее построения, так как многие из размеров находятся во взаимосвязи с другими. Поэтому достаточно выделить определяющие размеры и задавать именно их. Остальные определяются при помощи уравнений

Теперь в зависимости от основных размеров будут меняться и остальные, определенные уравнениями.

Рисунок 1.3 – Основные размеры параметрической модели

Но основные размеры также поддаются некоторым ограничениям, описанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Ограничения, наложенные на параметрическую модель

Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки

Создание элементов узла

Узел состоит из элементов-наполнителей, указанных в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Элементы-наполнители узла редуктора

Опишем алгоритм создания основных элементов узла при помощи таблицы 1.3.

Таблица 1.3 – Алгоритм создания элементов узла.

Остальные элементы создаются подобным образом.

Создание сборки

После создания деталей переносим их в сборку:

Создаем файл сборки: Файл – Создать – Сборка.

Добавляем в сборку составляющие детали: Вставка – Компонент – Из файла. При этом базовой деталью является вал, и остальные элементы лишаются степеней свободы относительно этой детали.

Проставляем сопряжения между поверхностями и кромками деталей (рисунок 1.4)

Рисунок 1.4 – Сопряжения между деталями сборки

В результате получаем сборочную модель узла, представленную на рисунке 1.5. А на рисунке 1.6 покажем существующие физические взаимосвязи между деталями в узле редуктора. Последовательность сборки показана в

таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Последовательность сборки.

Продолжение таблицы 1.2

Рисунок 1.5 – Сборочная модель узла с условными обозначениями

Обоснование выбора средств разработки. Таблица сравнения базовых программных средств

В качестве средств разработки выбрана среда разработки приложений Delphi 5.0 и система объемного моделирования SolidWorks2001. Выбор данных средств обусловлен широкой функциональностью, распространенностью и хорошей документированностью данных средств.

Оценка средств разработки (по десятибалльной шкале) дана в табл. 3.1 и 3.2.

Таблица 3.5 – Оценка программных сред разработки (по 10-бальной системе).

Определим общую оценку для каждого программного средства:

Delphi 5.0:

Q=10*0,2+9*0,15+10*0,15+8*0,1+8*0,2+10*0,1+10*0,1=9,25

Visual Basic:

Q=7*0,2+8*0,15+7*0,15+3*0,1+5*0,2+6*0,1+8*0,1=6,35

Visual C++:

Q=4*0,2+10*0,15+6*0,15+10*0,1+10*0,2+6*0,1+4*0,1=7,2

Таблица 3.6 – Оценка программных средств моделирования

Определим общую оценку для каждого программного средства:

Solid Works 2001:

Q=10*0,3+10*0,2+7*0,15+9*0,2+0*0,02+9*0,03+8*0,1=8,92.

AMDT 4:

Q=9*0,3+8*0,2+7*0,15+7*0,2+0*0,02+9*0,03+6*0,1=7,62.

Компас График 4.x:

Q=9*0,3+9*0,2+10*0,15+2*0,2+8*0,02+7*0,03+10*0,1=7,77.

Исходя из посчитанных критериев, можно сделать вывод, что выбранные продукты разработки являются оптимальными для решения поставленной задачи.

3. Создание чертежа и “взорванного” вида

Чертеж в среде SolidWorks создается очень просто:

создаем новый файл чертежа:: Файл – Создать – Сборка;

добавляем стандартные виды: Вставка – Чертежный вид – 3 стандартных вида;

создаем разрез и проставляем габаритные размеры.

В результате получаем чертеж, представленный в приложении Б.

Для создания взорванного вида открываем сборочную модель узла и выбираем пункт меню «Вставка – Вид с разнесенными частями» после чего появляется диалоговое окно (рисунок 5.1).

Рисунок 5.3 – Диалоговое окно создания “взорванного” вида

Здесь на каждом шаге необходимо указать, какие компоненты необходимо перенести на расстояние от их первоначального положения и в каком направлении.

После разнесения мы получим “взорванный” вид объемной собранной модели узла, показанный на рисунке 5.2.

Рисунок 5.4 – “Взорванный” вид объемной модели узла

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы по дисциплине “ИСАПР в машиностроении” была построена трехмерная модель узла цилиндрической передачи редуктора и проведена ее частичная параметризация. Для создания трехмерной модели использовалась среда автоматизированного проектирования Solidworks 2001, которая является на сегодняшний день одной из самых популярных “легких” систем автоматизированного проектирования. Система автоматизированного проектирования Solidworks 2001 предоставляет пользователям широкий набор средств создания трехмерных твердотельных моделей и чертежей. Своими достоинствами Solidworks 2001 обязан тщательно продуманным принципам работы, позволяющим пользователям быстро и эффективно воплощать свой идеи в трехмерные модели.

При выполнении курсовой работы была осуществлена частичная параметризация узла, а именно параметризация вала. Разработанный модуль параметризации является полнофункциональной независимой частью интегрированной системы проектирования и параметризации узла (или редуктора в целом) и консолидирует в себе систему автоматизированного проектирования Solidworks 2001, систему управления базами данных, модуль расчетов и принятия решения.

Таким образом, на основании навыков работы с системой твердотельного моделирования Solidworks 2001, приобретенных в результате выполнения курсовой работы, можно заключить, что на сегодняшний день она является одной из лучших систем автоматизированного проектирования, открытой к интеграции с другими компонентами единой системы.

Список литературы

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Интегрированные САПР в машиностроении» для студентов — 7.080402 и магистрантов- 8.080402 специальности «Информационные технологии проектирования» /Сост. А.Ф.Тарасов, Ю.А.Швецов — Краматорск: ДГМА, 2000. – 18 с.

Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М. 1990.

Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин. Харьков 1991.

Приложение A

сборочный чертеж

Приложение Б Спецификация сборочного чертежа

www.ronl.ru

Курсовая работа - Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования в машиностроении

Министерство образования и науки Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра компьютерных информационных технологий

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине

”Интегрированные САПР в машиностроении”

Краматорск, 2002

Задание

на курсовой проект по дисциплине “ИСАПР в машиностроении”

студентки группы ИТ-97-1з

Лядовой Светланы Викторовны

По заданному чертежу (узел для объемного параметрического моделирования и прочностных расчетов: узел цилиндрической передачи с зубчатым колесом и звездочкой)

Выполнить анализ предметной области, обеспечивающей проектирование заданного узла с описанием принципов расчета и разработкой математической модели.

Обосновать и осуществить выбор средств разработки, построить таблицу сравнения базовых программных средств.

Создать объемную модель, чертеж и “взорванный” вид сборки. Разработать спецификацию сборочного чертежа.

Задание выдано

Руководитель проекта Пакин А.В.

АННОТАЦИЯ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине “ИСАПР в машиностроении” содержит: ___ страниц машинописного текста,

___ рисунков, ___ таблиц, ___ приложения.

Объект исследования – интеграция систем автоматизированного проектирования со специализированными программными модулями в рамках создания единой системы компьютерной конструкторско-технологической подготовки производства.

Цель исследования – приобрести навыки разработки отдельных компонент единой системы конструкторско-технологической подготовки производства.

При выполнении курсового проекта была построена трехмерная модель узла редуктора и проведена ее частичная параметризация.

SOLIDWORKS, DELPHI, САПР, КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА, АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВНИЯ, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, ШЕСТЕРНЯ, ЗВЕЗДОЧКА, ПОДШИПНИК, ШПОНКА

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА ИЛИ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ.

1.1 Определение целей проектирования, вариантов технических решений

1.2 Анализ принципов расчета

1.3 Разработка параметрической модели

1.4 Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки

1.4.1 Создание элементов узла

1.4.2 Создание сборки.

2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ. ТАБЛИЦА

3СРАВНЕНИЯ БАЗОВЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Приложение В

Анализ принципов расчета 9

Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки 12

сборочный чертеж 32

Приложение Б 33

Спецификация сборочного чертежа 33

Формат 33

Зона 33

Позиция 33

Обозначение 33

Наименование 33

Кол. 33

Примечание 33

Введение

Основной тенденцией современного рынка САПР является движение в сторону 3D моделирования на ПК. Для многих пользователей, которые уже осуществили такой переход, преимущества существенно превзошли потери от затраченных средств и времени. Пользователи, как правило, довольно быстро начинают получать выгоды от проектирования в 3D.

Эффективность проектирования. Хотя у некоторых проектировщиков, привыкших работать с чертежами, порой возникают трудности, в принципе 3D технология считается более наглядным и интуитивным методом для создания современных все более сложных объектов. При этом по 3D модели можно автоматически получить необходимые чертежи в случае необходимости, и осуществляется это за считанные нажатия на кнопку мыши.

Качество проектирования. 3D моделирование обеспечивает существенно более наглядный способ визуализации проектируемого объекта. Это позволяет снизить вероятность ошибок, особенно в случае сложных сборок. Проектировщик может исследовать внутреннюю структуру сборки, проверить детали на пересекаемость. В случае движущихся механизмов можно с помощью анимации провести кинематические исследования.

Снижение общего времени проектирования. Большинство прикладных программ САПР, таких как подготовка программ для станков с ЧПУ, прочностные расчеты, технологическое проектирование, требуют трехмерной информации о проектируемом объекте. Поэтому использование 3D моделирования позволяет непосредственно интегрироваться со многими приложениями, сокращая лишние операции по подготовке данных.

Повышение конкурентоспособности. 3D моделирование предлагает тем проектировщикам, которые его используют, очевидные конкурентные преимущества над пользователями “чистого” 2D черчения. Большая скорость и качество позволяют существенно быстрее доводить продукт до рынка, также впрочем, как и производить изменения под влиянием меняющихся рыночных запросов.

На сегодняшний день можно выделить четыре системы 3D моделирования среднего класса для ПК, которые активно присутствуют на рынке и отвечают современным требованиям. Это – американские Mechanical Desktop, Solid Edge, SolidWorks и российская T-FLEX CAD. Все эти системы базируются либо на ядре ACIS, либо Parasolid, обладают широким набором функций моделирования отдельных деталей и сборочных конструкций, а также получения по ним чертежей. Каждая система обеспечивает двунаправленную ассоциативность 2D-3D и поддерживает параметрические возможности.

При этом все три американские программы используют параметризатор английской фирмы D-CUBED. T-FLEX CAD основан на собственной параметрической технологии, зарекомендовавшей себя еще в 2D версии. Mechanical Desktop, являющийся по сути расширением системы AutoCAD, и T-FLEX CAD начинали как 2D системы, в отличие от Solid Edge и SolidWorks, и имеют в этой связи определенные достоинства в плане более широкой и отработанной технологии оформления технических чертежей как отдельно, так и в интеграции с 3D. К достоинствам SolidWorks можно отнести интуитивный пользовательский интерфейс. T-FLEX CAD является лидером в области параметризации. Solid Edge известен своими приложениями, а также тесной связью с системой Unigraphics, относящейся к категории больших дорогостоящих систем. Mechanical Desktop привлекает к себе прежде всего последовательных сторонников системы AutoCAD.

Анализ предметной области, обеспечивающей проектирование узла или его элементов

Определение целей проектирования, вариантов технических решений

При разработке различных машины и механизмов, как правило, возникает необходимость передачи крутящего момента от двигателя к конечному механизму. При этом возникает типовая задача — уменьшение числа оборотов в минуту от заданного числа на входе (параметры двигателя) к заданному числу оборотов на выходе. Как правило, это происходит посредством механизмов, называемых редукторами (при фиксированном передаточном отношении) или при помощи коробок передач (при варьируемом передаточном отношении).

При этом рассматриваются варианты передачи крутящего момента от вала двигателя на входящий вал редуктора (посредством муфтового соединения имеющего цель компенсировать несоосность валов, неизбежно возникающую при монтаже/сборке агрегата), от входящего вала на выходящий вал редуктора (за счет различных способов зубчатых зацеплений), от выходящего вала на непосредственный исполняющий механизм (за счет муфт, ременных, зубчатых передач и пр.). «И-ИЛИ» дерево вариантов технических решений узла редуктора показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – «И-ИЛИ» дерево вариантов технических решений

При создании узла редуктора изначально даются определенные начальные данные и требования к редуктору, исходя из которых необходимо подобрать и рассчитать конструктивные элементы механизма. В основном это:

момент на выходном валу;

частота вращения входного вала;

частота вращения выходного вала;

вид передачи на входе;

вид передачи на выходе;

режим нагружения.

Расчет начинается с выбора электродвигателя, затем идет расчет основной передачи, затем передач на входе/выходе, валов, подшипников, шпонок. Каждый следующий расчет использует результаты предыдущих, поэтому не рекомендуется изменять их порядок.

После предварительных расчетов узла редуктора необходимо проверить его на работоспособность. Эта проверка осуществляется аналитически при помощи основных зависимостей сопромата. В данном узле, состоящем из звездочки, вала, цилиндрического зубчатого колеса, подшипников, дистанционного кольца, крышки подшипника, шпонок, болтов необходимо произвести следующие расчеты:

Для цилиндрической передачи:

проектировочный расчет, в котором выбираются материалы колес, рассчитывается межосевое расстояние и геометрические размеры зубчатых колес передачи;

проверочный расчет контактной выносливости зубьев;

проверочный расчет изгибной выносливости зубьев;

проверочный расчет на контактную прочность при действии максимальных перегрузок;

проверочный расчет на изгибную прочность при действии максимальных перегрузок.

Для подшипников:

расчет подшипников на долговечность.

Для шпонок:

расчет шпонок на смятие;

расчет шпонок на срез.

Для вала:

предварительный расчет диаметров вала;

проверочный расчет вала на устойчивость;

проверочный расчет вала на статическую прочность при максимальных перегрузках;

проверочный расчет вала на жесткость.

Для болтов:

расчет болтов на срез;

расчет болтов на разрыв.

Разработка параметрической модели

В некоторых CAD-системах при внесении некоторых корректировок в деталь приходилось перестраивать весь чертеж в целом, а если эта деталь являлась частью некоторого узла то это создавало некоторые трудности при проектировании и отнимало много времени. Поэтому недавно было введено понятие – параметрическая модель. Эта модель описывалась в формульном или ином виде, при внесении корректировок, которая перестраивается и перестраивает весь чертеж в целом.

При выполнении курсового проекта была составлена параметрическая модель вала, служащего для сохранения положения подшипников на своих местах. Вид вала представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Вал шестерня

Очевидно, что нет необходимости задавать все размеры детали, необходимые для ее построения, так как многие из размеров находятся во взаимосвязи с другими. Поэтому достаточно выделить определяющие размеры и задавать именно их. Остальные определяются при помощи уравнений

Теперь в зависимости от основных размеров будут меняться и остальные, определенные уравнениями.

Рисунок 1.3 – Основные размеры параметрической модели

Но основные размеры также поддаются некоторым ограничениям, описанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Ограничения, наложенные на параметрическую модель

Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки

Создание элементов узла

Узел состоит из элементов-наполнителей, указанных в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Элементы-наполнители узла редуктора

Опишем алгоритм создания основных элементов узла при помощи таблицы 1.3.

Таблица 1.3 – Алгоритм создания элементов узла.

Остальные элементы создаются подобным образом.

Создание сборки

После создания деталей переносим их в сборку:

Создаем файл сборки: Файл – Создать – Сборка.

Добавляем в сборку составляющие детали: Вставка – Компонент – Из файла. При этом базовой деталью является вал, и остальные элементы лишаются степеней свободы относительно этой детали.

Проставляем сопряжения между поверхностями и кромками деталей (рисунок 1.4)

Рисунок 1.4 – Сопряжения между деталями сборки

В результате получаем сборочную модель узла, представленную на рисунке 1.5. А на рисунке 1.6 покажем существующие физические взаимосвязи между деталями в узле редуктора. Последовательность сборки показана в

таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Последовательность сборки.

Продолжение таблицы 1.2

Рисунок 1.5 – Сборочная модель узла с условными обозначениями

Обоснование выбора средств разработки. Таблица сравнения базовых программных средств

В качестве средств разработки выбрана среда разработки приложений Delphi 5.0 и система объемного моделирования SolidWorks2001. Выбор данных средств обусловлен широкой функциональностью, распространенностью и хорошей документированностью данных средств.

Оценка средств разработки (по десятибалльной шкале) дана в табл. 3.1 и 3.2.

Таблица 3.5 – Оценка программных сред разработки (по 10-бальной системе).

Определим общую оценку для каждого программного средства:

Delphi 5.0:

Q=10*0,2+9*0,15+10*0,15+8*0,1+8*0,2+10*0,1+10*0,1=9,25

Visual Basic:

Q=7*0,2+8*0,15+7*0,15+3*0,1+5*0,2+6*0,1+8*0,1=6,35

Visual C++:

Q=4*0,2+10*0,15+6*0,15+10*0,1+10*0,2+6*0,1+4*0,1=7,2

Таблица 3.6 – Оценка программных средств моделирования

Определим общую оценку для каждого программного средства:

Solid Works 2001:

Q=10*0,3+10*0,2+7*0,15+9*0,2+0*0,02+9*0,03+8*0,1=8,92.

AMDT 4:

Q=9*0,3+8*0,2+7*0,15+7*0,2+0*0,02+9*0,03+6*0,1=7,62.

Компас График 4.x:

Q=9*0,3+9*0,2+10*0,15+2*0,2+8*0,02+7*0,03+10*0,1=7,77.

Исходя из посчитанных критериев, можно сделать вывод, что выбранные продукты разработки являются оптимальными для решения поставленной задачи.

3. Создание чертежа и “взорванного” вида

Чертеж в среде SolidWorks создается очень просто:

создаем новый файл чертежа:: Файл – Создать – Сборка;

добавляем стандартные виды: Вставка – Чертежный вид – 3 стандартных вида;

создаем разрез и проставляем габаритные размеры.

В результате получаем чертеж, представленный в приложении Б.

Для создания взорванного вида открываем сборочную модель узла и выбираем пункт меню «Вставка – Вид с разнесенными частями» после чего появляется диалоговое окно (рисунок 5.1).

Рисунок 5.3 – Диалоговое окно создания “взорванного” вида

Здесь на каждом шаге необходимо указать, какие компоненты необходимо перенести на расстояние от их первоначального положения и в каком направлении.

После разнесения мы получим “взорванный” вид объемной собранной модели узла, показанный на рисунке 5.2.

Рисунок 5.4 – “Взорванный” вид объемной модели узла

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы по дисциплине “ИСАПР в машиностроении” была построена трехмерная модель узла цилиндрической передачи редуктора и проведена ее частичная параметризация. Для создания трехмерной модели использовалась среда автоматизированного проектирования Solidworks 2001, которая является на сегодняшний день одной из самых популярных “легких” систем автоматизированного проектирования. Система автоматизированного проектирования Solidworks 2001 предоставляет пользователям широкий набор средств создания трехмерных твердотельных моделей и чертежей. Своими достоинствами Solidworks 2001 обязан тщательно продуманным принципам работы, позволяющим пользователям быстро и эффективно воплощать свой идеи в трехмерные модели.

При выполнении курсовой работы была осуществлена частичная параметризация узла, а именно параметризация вала. Разработанный модуль параметризации является полнофункциональной независимой частью интегрированной системы проектирования и параметризации узла (или редуктора в целом) и консолидирует в себе систему автоматизированного проектирования Solidworks 2001, систему управления базами данных, модуль расчетов и принятия решения.

Таким образом, на основании навыков работы с системой твердотельного моделирования Solidworks 2001, приобретенных в результате выполнения курсовой работы, можно заключить, что на сегодняшний день она является одной из лучших систем автоматизированного проектирования, открытой к интеграции с другими компонентами единой системы.

Список литературы

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Интегрированные САПР в машиностроении» для студентов — 7.080402 и магистрантов- 8.080402 специальности «Информационные технологии проектирования» /Сост. А.Ф.Тарасов, Ю.А.Швецов — Краматорск: ДГМА, 2000. – 18 с.

Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М. 1990.

Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин. Харьков 1991.

Приложение A

сборочный чертеж

Приложение Б Спецификация сборочного чертежа

www.ronl.ru

Компьютерные технологии в машиностороении — реферат

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

(ФГБОУ ВПО  МГУПП)

Кафедра: «Прикладная механика, конструирование машин и технология машиностроения»

Реферат по дисциплине: «Компьютерные технологии в машиностроении»

На тему: «Компьютерные  технологии в машиностроении»

Студент магистратуры 1 года

Красновский Сергей

Научный руководитель: проф. д.т.н. Матюшкин Б. А.

Зав. кафедры: проф. д.т.н. Митин  В. В.

2012 год

Содержание

Введение

Цель данной работы заключается в том, чтобы  ознакомиться с областью применения на практике с некоторыми видами программных  средств автоматизации машиностроения, изучить методы построения 3D моделей и чертежей 2D в графическом редакторе Компас

 Оценить  эффективность и удобство использования  компьютерных технологий в машиностроении, чтобы в дальнейшем пользоваться  ими и совершенствовать полученные  навыки.

Так как в  наши дни наблюдается быстрое  развитие и применение компьютерных технологий в таких отраслях, как  авиастроение, автомобилестроение, тяжелое  машиностроение, архитектура, строительство, нефтегазовая промышленность, картография, геоинформационные системы, а также в производстве товаров народного потребления, например бытовой электротехнике. В машиностроении компьютерные технологии используются для проведения конструкторских, технологических работ, в том числе работ по технологической подготовке производства. С помощью компьютерных технологий выполняется разработка чертежей, производится трехмерное моделирование изделия и процесса сборки, проектируется вспомогательная оснастка, например штампы и пресс-формы, составляется технологическая документация и управляющие программы (УП) для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), ведется архив.

1 Создание 3D модели детали

В среде КОМПАС 3D выполним твердотельную модель Прихвата откидного.

Создаем новый  документ. Выбираем «Деталь» (смотри рисунок 1).

Рисунок 1 –  Выбор детали

Перед проектированием 3D модели детали Палец установочный цилиндрический постоянный ГОСТ 12209-66 необходимо в Дереве построения переименовать  модель (название Деталь на  Палец установочный). (Смотри рисунок 2).

Рисунок 2 – Переименование детали

В Дереве построения выбираем плоскость построения XY. После выбора плоскости необходимо построить эскиз детали. Команда Эскиз – Непрерывный ввод объектов. Так как деталь представляет собой тело вращения, достаточно построить контур половины детали с осевой линией. После построения эскиза необходимо выйти из режима Построение эскиза. (смотри рисунок 3).

Рисунок 3 –  Построение эскиза

После построения эскиза операцией Вращения строится деталь. Предварительно необходимо отключить режим Тонкая стенка. (смотри рисунок 4)

Рисунок 4 – Операция вращения

Чтобы показать модель детали более наглядно, включаем режим Изображение полутоновое  с каркасом. (смотри рисунок 6)

Рисунок 6 – Изображение полутоновое с каркасом

2 Построение ассоциативного вида чертежа детали. (2D чертежа)

 Главная  панель - Файл – создать - чертеж (рисунок 7)

Рисунок 7 –  Выбор детали

Выбираем виды необходимые для нашего чертежа (смотри рисунок 8)

  Главная  панель – вставка – вид  с модели – стандартный – разместить

фантом видов  на поле формата – щелчек ПКМ.

Рисунок 8 –  Выбор видов

По умолчанию  в качестве исходного формата (шаблона) выбран формат А4

Первый лист в соответствии с ГОСТ- 2.104-68. (рисунок 9)

Рисунок 9 –  Созданный вид

Следующим этапом необходимо проставить размеры. (смотри рисунок 10)

Рисунок 10 –  Простановка размеров

Так как на детали имеются проточки для выхода шлифовального круга, для их  построение можно использовать библиотеку Конструктивных элементов. Для этого нужно открыть Менеджер библиотек (смотри рисунок 11) и выбрать Библиотеку Машиностроение – Конструкторская библиотека – Конструктивные элементы – Проточки для выхода шлифовального круга

Рисунок 11 – Менеджер библиотек

Рисунок 12 – Выбор необходимой проточки

После вставки  необходимых видов, оформляется основная надпись (рисунок 13)

Рисунок 13 –  Менеджер библиотек

Окончательный вид чертежа детали представлен  на рисунке 14

Рисунок 14 –  Чертеж детали

3 История развития информационных технологий в машиностроении

3.1История развития информационных технологий.

Историю развития информационных технологий можно условно  разделить на пять этапов.

Первый этап это "Ручные" информационные технологии, продлился он до второй половины 19 века. Первый этап развития информационной технологии связан с открытием способов длительного хранения информации на материальном носителе. Это пещерная живопись - выполнена 25 - 30 тыс. лет назад, гравировка по кости (лунный календарь, числовые нарезки для измерения) - выполнена 20 – 25 тыс. лет назад. Период между появлением инструментов для обработки материальных объектов и регистрации информационных образов составляет около миллиона лет.

В роли инструментария в то время были:

Книги.

Перья.

Чернильница

А в роли коммуникаций обычная почта. Другими словами, период работы людей с информационными образами составляет всего 1% времени существования цивилизации. Становится понятным почему при решении абстрактных информационных задач эффективность человека резко возрастает в случае представления информации в виде изображений материальных объектов (графические интерфейсы). В этом случае включаются в работу те области человеческой интуиции, которые развивались впервые 99% времени.

Второй этап развития информационных технологий начался  с конца 19 века и получил название "Механическая технология". Коммуникации усовершенствовали более современную технологию доставки почты. Инструментарием этого этапа считают:

Телефон.

Диктофон

Пишущая машинка.

Основная цель информационных технологий в то время, это предоставление информации в нужном формате, более удобными средствами.

Третий этап развития информационных технологий начался  в 40-х годах и закончился в 60-х  годах 20 века, получив название "Электрическая  технология". Инструментарием были большие ЭВМ плюс программное обеспечение к ним, ксероксы, портативные диктофоны.

Четвертый этап развития информационных технологий, начался в 70-х годах 20 века. В этот этап появились автоматизированные системы управления (АСУ), начали разрабатываться  целые программные комплексы. В 1971 году появился первый процессор от Intel, начали активно развиваться и появляться телекоммуникации. Четвертый этап положил начало развитию глобальных сетей в США.

Пятый этап развития информационных технологий начался  в середине 80-х годов, и получил название "Компьютерная технология" (новая технология). Основной инструментарий: персональный компьютер, плюс широкий набор программного обеспечения к нему, включая операционные системы.

Первый персональный компьютер был выпущен фирмой IBM в 1981 году, а в качестве операционной системы была разработана MSDOC. После этого этапа начался переход на микропроцессорную базу и развитие глобальных и локальных сетей во всем мире.

Классификация информационных технологий.

Основная классификация  информационных технологий, это классификация, по технологии обработки:

Технологии  обработки текстовой информации (текстовые редакторы, текстовые  процессоры).

Технологии  обработки числовой информации (табличные  процессоры).

Технологии  обработки графической информации (Графические редакторы, программы обработки векторной графики).

Технологии  создания и обработки базы данных (системы управления базами данных).

Все базовые  информационные технологии делятся  на три группы:

Информационные  системы.

Офисные технологии.

Телекоммуникации.

3.2  Системы автоматизированного проектирования

Система автоматизированного  проектирования ( САПР, в англоязычном написании CAD System - Computer Aided Design System) - это система, реализующая проектирование, при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ [22].

В настоящий момент существует несколько классификационных подгрупп, из них три основных: машиностроительные САПР (MCAD - Mechanical Computer Aided Design), архитектурно-строительные САПР(CAD/AEC - Architectural, Engineering, and Construction), САПР печатных плат (ECAD - Electronic CAD/EDA - Electronic Design Automation). Наиболее развитым среди них является рынок MCAD, по сравнению с которым секторы ECAD и CAD/AEC довольно статичны и развиваются слабо. Рассмотрим процесс развития автоматизированного проектирования в машиностроении.

Современный рынок машиностроения предъявляет все более жесткие  требования к срокам и стоимости  проектных работ. Проведение конструкторских  работ, нацеленных на создание качественной, конкурентоспособной продукции, связано с подготовкой точных математических моделей узлов и агрегатов, а также с выполнением     огромного объема математических расчетов, необходимых для инженерного анализа конструкций. Основной путь повышения конкурентоспособности предприятия связан с резким сокращением сроков создания моделей и ускорением расчетов математических параметров на всех этапах разработки продукции. Таким образом, применение высокопроизводительных систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAE/CAD/CAM-систем) стало ключевым элементом бизнеса предприятия, работающего на современном рынке машиностроения.

Применение линейки, циркуля  и транспортира на чертежной доске  привело к технической революции начала XIX века. Для повышения точности все построения выдерживали в максимально возможном масштабе, при этом погрешность построений составляла не менее 0,1 мм, а при задании угловых значений - не менее 1 мм на одном метре. Таковы пределы точности при геометрическом моделировании на кульмане. Появление ЭВМ стало благоприятной предпосылкой для развития машинной графики, которая включила в себя дисциплины геометрического моделирования и вычислительной геометрии. Основная их задача состоит в решении геометрических задач в аналитической и вычислительной (алгоритмической) форме.

3.3 История САПР в машиностроении

История САПР в  машиностроении разделяется на несколько  этапов. Первый этап формирования теоретических  основ САПР начался в 50-х годах прошедшего столетия.

В основу идеологии положены разнообразные математические модели, такие как теория B-сплайнов, разработанная  И. Шоенбергом (I.J. Schoenberg) в 1946 г. Моделированию  кривых и поверхностей любой формы  были посвящены работы П. Безье (P.E. Bezier), выполненные в 60-х годах. В этот период сформировалась структура и классификация САПР. Объекты проектирования стали рассматриваться с точки зрения различных областей науки, базовые подсистемы САПР разделились на геометрические, прочностные, аэродинамические, тепловые, технологические, и т. п, впоследствии их стали классифицировать как CAD, CAE, CAM, PDM, PLM.

САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического  моделирования (собственно CAD - Computer Aided Design) решают задачи, в которых основной процедурой проектирования является создание геометрической модели, поскольку любые предметы описываются в первую очередь геометрическими параметрами.

САПР системы технологической  подготовки производства (CAM - Сomputer Aided Manufacturing) осуществляют проектирование технологических процессов, синтеза программ для оборудования с ЧПУ, моделирование механической обработки и т.п. в соответствии с созданной геометрической моделью. САПР системы инженерного анализа (CAE - Computer Aided Engineering) позволяют анализировать, моделировать или оптимизировать механические, температурные, магнитные и иные физические характеристики разрабатываемых моделей, проводить симуляцию различных условий и нагрузок на детали. Как правило, эти пакеты работают, используя метод конечных элементов, когда общая модель изделия делится на множество геометрических примитивов, например тетраэдров. Основными модулями программ анализа являются препроцессор, решатель и постпроцессор.

Исходные данные для препроцессора - геометрическая модель объекта - чаще всего получают из подсистемы конструирования (CAD). Основная функция препроцессора - представление исследуемой среды (детали) в сеточном виде, т.е. в виде множества конечных элементов.Решатель - программа, которая преобразует модели отдельных конечных элементов в общую систему алгебраических уравнений и рассчитывает эту систему одним из методов разреженных матриц. Постпроцессор служит для визуализации результатов решения в удобной для пользователя форме. В машиностроительных САПР это форма - графическая. Конструктор может анализировать поля напряжений, температур, потенциалов и т.п. в виде цветных изображений, где цвет отдельных участков характеризует значения анализируемых параметров.Наконец, системы управления инженерными данными (PDM - Product Data Management) обеспечивают хранение и управление проектно-конструкторской документацией разрабатываемых изделий, ведение изменений в документации, сохранение истории этих изменений и т. п.На первом этапе развития возможности систем в  значительной мере определялись характеристиками имевшихся в то время недостаточно развитых аппаратных средств ЭВМ. Для работы с системами САПР использовались графические терминалы, подключаемые к мэйнфреймам. Процесс конструирования механических изделий заключается в определении геометрии будущего изделия, поэтому истории CAD-систем практически началась с создания первой графической станции. Такая станция Sketchpad, появившаяся в 1963 г, использовала дисплей и световое перо. Ее создатель И. Сазерленд в дальнейшем работал в агентстве ARPA и возглавлял департамент анализа и обработки информации, а позже стал профессором Гарвардского университета.

yaneuch.ru

Информационные технологии в машиностроении - информатика, прочее

Информационные технологии в машиностроении

Нужен ли предмет «Информатика» в техникуме? Я работаю в Машиностроительном техникуме многие ребята приходя на урок говорят: «А зачем нам это учить?»

Технология — это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям. Поэтому технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной техники.

Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология — это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

Примерно 15 лет назад, мы и представить не могли, как тесно будет связано машиностроение и информационные технологии. Задача современного производства – это как можно скорее выдать готовый продукт при минимальных затратах. Это позволяет добиться прежде всего экономической эффективности, и, как следствие, окупаемости производства. В условиях жесткой конкуренции необходимо представить качественный продукт как можно быстрее, пока то же самое не успели сделать конкуренты. А если учесть, что на современном рынке множество фирм предлагают практически однотипную продукцию, то надо прилагать достаточно большие усилия, чтобы товар оставался конкурентоспособным. На мой взгляд для этого нужна система автоматизации проектирования. В машиностроении это средство для представления какого-либо объекта и представлении его модели. всеми заданными свойствами, что нас интересуют. Модель создается ради исследований, которые провести на реальном объекте либо невозможно, либо дорого, либо просто неудобно. Можно выделить несколько целей, ради которых создается модель:

–Модель как средство осмысления помогает выявить взаимозависимости переменных, характер их изменения во времени, найти существующие закономерности. При составлении модели изучается, классифицируется и становиться наиболее понятной структура объекта производства.

–Модель как средство прогнозирования позволяет научиться предсказывать поведение объекта производства и управлять им, испытывая различные варианты поведения модели. Эксперименты с реальным объектом достовернее, но они занимают больше времени и требуют гораздо более больших затрат, а иногда такие эксперименты и просто невозможны (в том случае, если объект производства еще только проектируется). 

–Построенные модели могут использоваться для нахождения оптимальных параметров, исследования особых режимов и параметров объекта производства.

–Модель может так же в некоторых случаях заменить исходный объект при обучении.

С помощью системы автоматизации проектирования, возможно, наиболее быстро сформировать модель практически любого объекта производства.

Существуют множество самых разных САПР, как похожих друг на друга, так и весьма отличающихся. 

В основном существует такая классификация пакетов САПР.

1.      Тяжелые САПР. Обеспечивают полный цикл проектирования, полную привязку всей конструкции. Полный цикл – это совокупность всего, что необходимо – от разработки внешнего вида объекта (то, что иностранцы называют модным словом «дизайн»), до подготовки документации и разработки управляющих программ.  

2.      Средние САПР. Полного цикла не обеспечивают, обычно имеют провалы в цепи проектирования, не обеспечивая полного цикла. Но в рамках своей задачи эти САПР справляются весьма успешно. Средние САПР разрабатывались либо фирмами, не обладающими достаточной квалификацией для создания тяжелого САПР, либо не ставящими перед собой такой задачи. В основном, средние САПР имеют обязательно понятие «сборка-деталь», и ряд модулей для помощи в процессе проектирования-производства.

3.      Легкие, или т.н. «специализированные» САПР, которые решают только узкие задачи проектирования – например, только проектирование кулачков или пресс-форм. Иногда такие САПР называют «экзотическими», потому что они решают отдельную узкую задачу под конкретное небольшое производство.

Современное производство тесно связано с информационными технологиями! Учите информатику!

kopilkaurokov.ru

Контрольная работа - Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования в машиностроении

Министерство образования и науки Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра компьютерных информационных технологий

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине

”Интегрированные САПР в машиностроении”

Краматорск, 2002

Задание

на курсовой проект по дисциплине “ИСАПР в машиностроении”

студентки группы ИТ-97-1з

Лядовой Светланы Викторовны

По заданному чертежу (узел для объемного параметрического моделирования и прочностных расчетов: узел цилиндрической передачи с зубчатым колесом и звездочкой)

Выполнить анализ предметной области, обеспечивающей проектирование заданного узла с описанием принципов расчета и разработкой математической модели.

Обосновать и осуществить выбор средств разработки, построить таблицу сравнения базовых программных средств.

Создать объемную модель, чертеж и “взорванный” вид сборки. Разработать спецификацию сборочного чертежа.

Задание выдано

Руководитель проекта Пакин А.В.

АННОТАЦИЯ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине “ИСАПР в машиностроении” содержит: ___ страниц машинописного текста,

___ рисунков, ___ таблиц, ___ приложения.

Объект исследования – интеграция систем автоматизированного проектирования со специализированными программными модулями в рамках создания единой системы компьютерной конструкторско-технологической подготовки производства.

Цель исследования – приобрести навыки разработки отдельных компонент единой системы конструкторско-технологической подготовки производства.

При выполнении курсового проекта была построена трехмерная модель узла редуктора и проведена ее частичная параметризация.

SOLIDWORKS, DELPHI, САПР, КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА, АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВНИЯ, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, ШЕСТЕРНЯ, ЗВЕЗДОЧКА, ПОДШИПНИК, ШПОНКА

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА ИЛИ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ.

1.1 Определение целей проектирования, вариантов технических решений

1.2 Анализ принципов расчета

1.3 Разработка параметрической модели

1.4 Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки

1.4.1 Создание элементов узла

1.4.2 Создание сборки.

2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ. ТАБЛИЦА

3СРАВНЕНИЯ БАЗОВЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Приложение В

Анализ принципов расчета 9

Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки 12

сборочный чертеж 32

Приложение Б 33

Спецификация сборочного чертежа 33

Формат 33

Зона 33

Позиция 33

Обозначение 33

Наименование 33

Кол. 33

Примечание 33

Введение

Основной тенденцией современного рынка САПР является движение в сторону 3D моделирования на ПК. Для многих пользователей, которые уже осуществили такой переход, преимущества существенно превзошли потери от затраченных средств и времени. Пользователи, как правило, довольно быстро начинают получать выгоды от проектирования в 3D.

Эффективность проектирования. Хотя у некоторых проектировщиков, привыкших работать с чертежами, порой возникают трудности, в принципе 3D технология считается более наглядным и интуитивным методом для создания современных все более сложных объектов. При этом по 3D модели можно автоматически получить необходимые чертежи в случае необходимости, и осуществляется это за считанные нажатия на кнопку мыши.

Качество проектирования. 3D моделирование обеспечивает существенно более наглядный способ визуализации проектируемого объекта. Это позволяет снизить вероятность ошибок, особенно в случае сложных сборок. Проектировщик может исследовать внутреннюю структуру сборки, проверить детали на пересекаемость. В случае движущихся механизмов можно с помощью анимации провести кинематические исследования.

Снижение общего времени проектирования. Большинство прикладных программ САПР, таких как подготовка программ для станков с ЧПУ, прочностные расчеты, технологическое проектирование, требуют трехмерной информации о проектируемом объекте. Поэтому использование 3D моделирования позволяет непосредственно интегрироваться со многими приложениями, сокращая лишние операции по подготовке данных.

Повышение конкурентоспособности. 3D моделирование предлагает тем проектировщикам, которые его используют, очевидные конкурентные преимущества над пользователями “чистого” 2D черчения. Большая скорость и качество позволяют существенно быстрее доводить продукт до рынка, также впрочем, как и производить изменения под влиянием меняющихся рыночных запросов.

На сегодняшний день можно выделить четыре системы 3D моделирования среднего класса для ПК, которые активно присутствуют на рынке и отвечают современным требованиям. Это – американские Mechanical Desktop, Solid Edge, SolidWorks и российская T-FLEX CAD. Все эти системы базируются либо на ядре ACIS, либо Parasolid, обладают широким набором функций моделирования отдельных деталей и сборочных конструкций, а также получения по ним чертежей. Каждая система обеспечивает двунаправленную ассоциативность 2D-3D и поддерживает параметрические возможности.

При этом все три американские программы используют параметризатор английской фирмы D-CUBED. T-FLEX CAD основан на собственной параметрической технологии, зарекомендовавшей себя еще в 2D версии. Mechanical Desktop, являющийся по сути расширением системы AutoCAD, и T-FLEX CAD начинали как 2D системы, в отличие от Solid Edge и SolidWorks, и имеют в этой связи определенные достоинства в плане более широкой и отработанной технологии оформления технических чертежей как отдельно, так и в интеграции с 3D. К достоинствам SolidWorks можно отнести интуитивный пользовательский интерфейс. T-FLEX CAD является лидером в области параметризации. Solid Edge известен своими приложениями, а также тесной связью с системой Unigraphics, относящейся к категории больших дорогостоящих систем. Mechanical Desktop привлекает к себе прежде всего последовательных сторонников системы AutoCAD.

Анализ предметной области, обеспечивающей проектирование узла или его элементов

Определение целей проектирования, вариантов технических решений

При разработке различных машины и механизмов, как правило, возникает необходимость передачи крутящего момента от двигателя к конечному механизму. При этом возникает типовая задача — уменьшение числа оборотов в минуту от заданного числа на входе (параметры двигателя) к заданному числу оборотов на выходе. Как правило, это происходит посредством механизмов, называемых редукторами (при фиксированном передаточном отношении) или при помощи коробок передач (при варьируемом передаточном отношении).

При этом рассматриваются варианты передачи крутящего момента от вала двигателя на входящий вал редуктора (посредством муфтового соединения имеющего цель компенсировать несоосность валов, неизбежно возникающую при монтаже/сборке агрегата), от входящего вала на выходящий вал редуктора (за счет различных способов зубчатых зацеплений), от выходящего вала на непосредственный исполняющий механизм (за счет муфт, ременных, зубчатых передач и пр.). «И-ИЛИ» дерево вариантов технических решений узла редуктора показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – «И-ИЛИ» дерево вариантов технических решений

При создании узла редуктора изначально даются определенные начальные данные и требования к редуктору, исходя из которых необходимо подобрать и рассчитать конструктивные элементы механизма. В основном это:

момент на выходном валу;

частота вращения входного вала;

частота вращения выходного вала;

вид передачи на входе;

вид передачи на выходе;

режим нагружения.

Расчет начинается с выбора электродвигателя, затем идет расчет основной передачи, затем передач на входе/выходе, валов, подшипников, шпонок. Каждый следующий расчет использует результаты предыдущих, поэтому не рекомендуется изменять их порядок.

После предварительных расчетов узла редуктора необходимо проверить его на работоспособность. Эта проверка осуществляется аналитически при помощи основных зависимостей сопромата. В данном узле, состоящем из звездочки, вала, цилиндрического зубчатого колеса, подшипников, дистанционного кольца, крышки подшипника, шпонок, болтов необходимо произвести следующие расчеты:

Для цилиндрической передачи:

проектировочный расчет, в котором выбираются материалы колес, рассчитывается межосевое расстояние и геометрические размеры зубчатых колес передачи;

проверочный расчет контактной выносливости зубьев;

проверочный расчет изгибной выносливости зубьев;

проверочный расчет на контактную прочность при действии максимальных перегрузок;

проверочный расчет на изгибную прочность при действии максимальных перегрузок.

Для подшипников:

расчет подшипников на долговечность.

Для шпонок:

расчет шпонок на смятие;

расчет шпонок на срез.

Для вала:

предварительный расчет диаметров вала;

проверочный расчет вала на устойчивость;

проверочный расчет вала на статическую прочность при максимальных перегрузках;

проверочный расчет вала на жесткость.

Для болтов:

расчет болтов на срез;

расчет болтов на разрыв.

Разработка параметрической модели

В некоторых CAD-системах при внесении некоторых корректировок в деталь приходилось перестраивать весь чертеж в целом, а если эта деталь являлась частью некоторого узла то это создавало некоторые трудности при проектировании и отнимало много времени. Поэтому недавно было введено понятие – параметрическая модель. Эта модель описывалась в формульном или ином виде, при внесении корректировок, которая перестраивается и перестраивает весь чертеж в целом.

При выполнении курсового проекта была составлена параметрическая модель вала, служащего для сохранения положения подшипников на своих местах. Вид вала представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Вал шестерня

Очевидно, что нет необходимости задавать все размеры детали, необходимые для ее построения, так как многие из размеров находятся во взаимосвязи с другими. Поэтому достаточно выделить определяющие размеры и задавать именно их. Остальные определяются при помощи уравнений

Теперь в зависимости от основных размеров будут меняться и остальные, определенные уравнениями.

Рисунок 1.3 – Основные размеры параметрической модели

Но основные размеры также поддаются некоторым ограничениям, описанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Ограничения, наложенные на параметрическую модель

Разработка логики и алгоритма создания узла и его сборки

Создание элементов узла

Узел состоит из элементов-наполнителей, указанных в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Элементы-наполнители узла редуктора

Опишем алгоритм создания основных элементов узла при помощи таблицы 1.3.

Таблица 1.3 – Алгоритм создания элементов узла.

Остальные элементы создаются подобным образом.

Создание сборки

После создания деталей переносим их в сборку:

Создаем файл сборки: Файл – Создать – Сборка.

Добавляем в сборку составляющие детали: Вставка – Компонент – Из файла. При этом базовой деталью является вал, и остальные элементы лишаются степеней свободы относительно этой детали.

Проставляем сопряжения между поверхностями и кромками деталей (рисунок 1.4)

Рисунок 1.4 – Сопряжения между деталями сборки

В результате получаем сборочную модель узла, представленную на рисунке 1.5. А на рисунке 1.6 покажем существующие физические взаимосвязи между деталями в узле редуктора. Последовательность сборки показана в

таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Последовательность сборки.

Продолжение таблицы 1.2

Рисунок 1.5 – Сборочная модель узла с условными обозначениями

Обоснование выбора средств разработки. Таблица сравнения базовых программных средств

В качестве средств разработки выбрана среда разработки приложений Delphi 5.0 и система объемного моделирования SolidWorks2001. Выбор данных средств обусловлен широкой функциональностью, распространенностью и хорошей документированностью данных средств.

Оценка средств разработки (по десятибалльной шкале) дана в табл. 3.1 и 3.2.

Таблица 3.5 – Оценка программных сред разработки (по 10-бальной системе).

Определим общую оценку для каждого программного средства:

Delphi 5.0:

Q=10*0,2+9*0,15+10*0,15+8*0,1+8*0,2+10*0,1+10*0,1=9,25

Visual Basic:

Q=7*0,2+8*0,15+7*0,15+3*0,1+5*0,2+6*0,1+8*0,1=6,35

Visual C++:

Q=4*0,2+10*0,15+6*0,15+10*0,1+10*0,2+6*0,1+4*0,1=7,2

Таблица 3.6 – Оценка программных средств моделирования

Определим общую оценку для каждого программного средства:

Solid Works 2001:

Q=10*0,3+10*0,2+7*0,15+9*0,2+0*0,02+9*0,03+8*0,1=8,92.

AMDT 4:

Q=9*0,3+8*0,2+7*0,15+7*0,2+0*0,02+9*0,03+6*0,1=7,62.

Компас График 4.x:

Q=9*0,3+9*0,2+10*0,15+2*0,2+8*0,02+7*0,03+10*0,1=7,77.

Исходя из посчитанных критериев, можно сделать вывод, что выбранные продукты разработки являются оптимальными для решения поставленной задачи.

3. Создание чертежа и “взорванного” вида

Чертеж в среде SolidWorks создается очень просто:

создаем новый файл чертежа:: Файл – Создать – Сборка;

добавляем стандартные виды: Вставка – Чертежный вид – 3 стандартных вида;

создаем разрез и проставляем габаритные размеры.

В результате получаем чертеж, представленный в приложении Б.

Для создания взорванного вида открываем сборочную модель узла и выбираем пункт меню «Вставка – Вид с разнесенными частями» после чего появляется диалоговое окно (рисунок 5.1).

Рисунок 5.3 – Диалоговое окно создания “взорванного” вида

Здесь на каждом шаге необходимо указать, какие компоненты необходимо перенести на расстояние от их первоначального положения и в каком направлении.

После разнесения мы получим “взорванный” вид объемной собранной модели узла, показанный на рисунке 5.2.

Рисунок 5.4 – “Взорванный” вид объемной модели узла

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы по дисциплине “ИСАПР в машиностроении” была построена трехмерная модель узла цилиндрической передачи редуктора и проведена ее частичная параметризация. Для создания трехмерной модели использовалась среда автоматизированного проектирования Solidworks 2001, которая является на сегодняшний день одной из самых популярных “легких” систем автоматизированного проектирования. Система автоматизированного проектирования Solidworks 2001 предоставляет пользователям широкий набор средств создания трехмерных твердотельных моделей и чертежей. Своими достоинствами Solidworks 2001 обязан тщательно продуманным принципам работы, позволяющим пользователям быстро и эффективно воплощать свой идеи в трехмерные модели.

При выполнении курсовой работы была осуществлена частичная параметризация узла, а именно параметризация вала. Разработанный модуль параметризации является полнофункциональной независимой частью интегрированной системы проектирования и параметризации узла (или редуктора в целом) и консолидирует в себе систему автоматизированного проектирования Solidworks 2001, систему управления базами данных, модуль расчетов и принятия решения.

Таким образом, на основании навыков работы с системой твердотельного моделирования Solidworks 2001, приобретенных в результате выполнения курсовой работы, можно заключить, что на сегодняшний день она является одной из лучших систем автоматизированного проектирования, открытой к интеграции с другими компонентами единой системы.

Список литературы

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Интегрированные САПР в машиностроении» для студентов — 7.080402 и магистрантов- 8.080402 специальности «Информационные технологии проектирования» /Сост. А.Ф.Тарасов, Ю.А.Швецов — Краматорск: ДГМА, 2000. – 18 с.

Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М. 1990.

Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин. Харьков 1991.

Приложение A

сборочный чертеж

Приложение Б Спецификация сборочного чертежа

www.ronl.ru

Компьютерные технологии в машиностроении.

5. Система обработки данных. Виды обеспечения. Информационное, программное, техническое, правовое, лингвистическое обеспечение системы обработки данных.

Информационная система (ИС) представляет собой совокупность организационных, технических, программных и информационных средств, объединенных в единую систему с целью сбора, хранения, обработки и выдачи необходимой информации предназначенной для выполнения функций управления.

Все ИС можно классифицировать:

Любая ИС состоит из 3х основных компонентов:

- функционального, - системы обработки данных, - организационного.

Система обработки данных (СОД) предназначена для информационного обслуживания специалистов разных органов управления предприятиями, принимающих управленческие решения.

Основная функция СОД – реализующая типовые операции обработки данных.

Операции обработки данных:

• Сбор, регистрация и перенос информации на машинные носители.

• Передача информации в места её хранения и обработки.

• Ввод информации в ЭВМ, контроль ввода и её компоновка в памяти компьютера.

• Создание и ведение внутри-машинной информационной базы.

• Обработка информации на ЭВМ (наполнение, сортировка, корректировка, выборка, арифметическая и логическая обработка) для решения функциональных задач системы (подсистемы), управление объектом.

• Вывод информации в виде видео грамм, сигналов для прямого управления техническими процессами, информация для связи с другими системами.

• Организация, управление (администрирование) вычислительным процессом (планирование, учет, контроль, анализ, реализация кода вычислений) в локальных и глобальных вычислительных сетях.

СОД могут работать в трех основных режимах:

1. Пакетном.

2. Интерактивном.

3. В реальном масштабе времени.

СОД вкл. в себя информационное, программное, техническое, правовое и лингвистическое обеспечения.

Информационное обеспечение – это совокупность методов и средств по размещению и организации информации, включающих в себя системы классификации и кодирования, унифицированные системы документации, рационализации документооборота и форм документов, методов создания внутримашинной информационной базы ИС.

Программное обеспечение – совокупность программных средств для создания и эксплуатации СОД средствами вычислительной техники. В состав ПО входят базовые и прикладные программные продукты.

Техническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств, применяемых для функционирования системы обработки данных, и включает в себя устройства, реализующие типовые операции обработки данных как во вне ЭВМ (периферийные тех. средства сбора, регистрации – сканер, устройства передачи данных…), так и на ЭВМ различных классов.

Правовое обеспечение представляет собой совокупность правовых норм, регламентирующих создание и функционирование ИС. Правовое обеспечение включает нормативные акты договорных взаимоотношений между заказчиком и разработчиком ИС, правовое регулирование отклонений.

Правовое обеспечение функционирования СОД включает:

• Условия придания юридической силы документам, полученным с применением вычислительной техники.

• Права, обязанности и ответственность персонала, в том числе за своевременность и точность обработки информации.

• Правила пользования информацией и порядок разрешения споров по поводу её достоверности

Лингвистическое обеспечение представляет собой совокупность языковых средств обработки данных, используемых на различных стадиях создания и эксплуатации СОД для повышения эффективности разработки и обеспечения общения человека и ЭВМ (трансляторы, яз. Программирования…).

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Скажи нет наркотикам реферат
• 
  Безопасность мобильных устройств реферат
• 
  Электробезопасность в быту реферат
• 
  Финансовые потоки предприятия реферат
• 
  Товарно сопроводительные документы реферат
• 
  Теории гендерной социализации реферат
• 
  Статистический анализ жкх реферат
• 
  Реферат теория рациональных ожиданий
• 
  Реферат супы европейской кухни
• 
  Реферат понятие социальной идентичности
• 
  Реферат поколение информационных систем