Проектирование червячной передачи с разработкой методики преподавания в техникумах - Педагогика - Скачать бесплатно
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
............................................................................
...................................
I. Исследовательская часть
..........................................................................
..
1. Изучение программы обучения по чрезвычайной передаче в Ошском
сельскохозяйственном
техникуме.................................................................
..
2. Изучение применяемых ТСО, оборудования,
наглядности.....................
3. Соблюдение санитарии и гигиены кабинета , правил и требований техники
безопасности..............................................................
.........................
II. Расчетно-конструкторская
часть...............................................................
1. Общие сведения о передаче
..........................................................................
.
2. Проектирование червячного редуктора
1. Выбор электродвигателя и кинематический
расчет.................................
2. Расчет
редуктора.................................................................
..........................
3. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и
червячного колеса
4. Конструктивные размеры корпуса
редуктора..........................................
5. Проверка долговечности подшипников
6. Типовой
расчет....................................................................
.........................
7. Проверка прочности шпоночных соединений
3. Расчет на
прочность.................................................................
.......................
3.1. Расчет на контактную
выносливость.........................................................
2. Расчет на выносливость при
изгибе...........................................................
III . Часть
БЖД.........................................................................
............................
1. Санитарно-гигиеническая требования к кабинету Детали машин
1. Микроклимат
..........................................................................
.....................
2.
Вентиляция................................................................
.....................................
3. Отопление
..........................................................................
............................
2. Системы естественного и искусственного
освещения................................
1. Системы
освещения.................................................................
.....................
2. Размещение осветительных приборов
......................................................
3. Расчет освещенности по методу светового
потока..................................
3. Выбор площади кабинета ДМ на число учащихся
....................................
3. Противопожарный режим в кабинете ДМ
4. Меры безопасности при работе учащихся в лаборатории
ДМ..................
IV. Методическа я
часть.....................................................................
..............
1. Составление графической структуры содержания темы: «Червячная
передача»
..........................................................................
................................
2. Составление календарно-тематического
плана..............................................
3. Составление плана
занятия...................................................................
............
4. Составление конспекта
занятия...................................................................
...
5. Составление сценария
занятия...................................................................
....
6. Методические рекомендации проведения
занятия.....................................
Заключение..................................................................
........................................
Приложения..................................................................
.......................................
Список литературы
............................................................................
...............
ВВЕДЕНИЕ
Специальность 0.04.301. «Преподаватель общетехнических и
специальных технических дисциплин «-специальность широкого профиля.
Преподаватель общетехнических дисциплин может преподавать в ПТУ, ВУЗах и
ССУЗах такие предметы как черчение, теоретическая механика, сопротивление
материалов, детали машин, материаловедение, электротехника с основами
электроники.
Каждый студент при окончании обучения выполняет дипломный проект.
Дипломный проект -это завершающий этап подготовки студентов
-выпускников. Цель дипломного проекта -развить у студентов
самостоятельность в принятии решений, точность в расчетах, умение четко
и логично формулировать свои мысли.
Можно выделить следующие основные задачи дипломного проектирования:
1. Расширение , закрепление и систематизация теоретических знаний и
практических навыков по специальности, применение этих знаний при
решении конкретных научных, технических , экономических и
педагогических задач в учебных заведениях.
2. Овладение методикой проектирования отдельных узлов, механизмов и
агрегатов машин.
3. Развитие и закрепление навыков самостоятельной работы с учебной и
справочной литературой, навыков в выполнении расчетов и
графических работ.
4. Развитие навыков разработки календарного плана, плана занятия .
Умение самостоятельно разработать методику преподавания по
отдельным темам.
Для решения указанных задач студент выполняет дипломный проект.
Дипломный проект по теме: «Проектировании червячной передачи с
разработкой методики преподавания в техникумах» посвящении вопросам
преподавания темы червячная передача по программе для
машиностроительных специальностей.
Дипломный проект состоит из расчетно-пояснительной записки и
графической части.
Расчетно-пояснительная записка включает в себя исследовательскую
часть, расчетно-конструкторскую часть, часть БЖД, методическую часть и
заключение.
Графическая часть выполнена на 10 листах формата 11.
Лист 1- Общий вид червячной передачи
Лист 2- Деталировка червяка и червячного колеса
Лист 3- Структурный график содержания темы «Червячная передача»
Лист 4 -Календарно-тематический план
Листы 5,6,7,8 -Планы уроков, составленные с применением формы,
рекомендуемой сельскохозяйственным техникумом.
Листы 9,10-Планы уроков, составленные с применением формы,
рекомендуемой Бишкекским автодорожным техникумом.
Результаты дипломного проекта отражены в заключении.
1. Изучение программы обучения по червячной передаче в Ошском
сельскохозяйственном техникуме.
Программа по технической механике для немашиностроительных
специальностей техникумов утверждена учебно-методическим управлением по
среднему специальному образованию 17 мая 1984 года. Программа рассчитана
на 190-210 часов.
В Ошском сельскохозяйственном техникуме по специальности «Механизация
сельского хозяйства» согласно учебному плану для изучения технической
механики выделяется 180 часов. На раздел «Детали машин» отводится 54
часа, из них на изучение темы «Червячная передача» дается 4 часа.
Червячная передача рассчитана на две пары. Программой предусмотрено
следующие изучение тем:общие сведения о червячных передачах, достоинства,
недостатки, область применения, материалы червяков и червячных колес,
геометрическое соотношение в передаче; передаточное число; силы,
действующие в зацеплении; КПД передачи; основные расчеты зубьев на
контактную выносливость и выносливость при изгибе; формулы проверочного и
проектного расчетов; расчет вала червяка на жесткость; краткие сведения о
выборе основных параметров , расчетных коэффициентах и допускаемых
напряжений; конструктивные элементы червячной передачи; тепловой расчет.
Однако в сельхозтехникуме рассматриваются не все вышеуказанные темы.
Изучается в основном теоретический материал в довольно сжатом виде.
Это связано с нехваткой учебного времени.
Как уже говорилось выше согласно учебному плану сельхозтехникума
для изучения червячной передачи отводится 4 часа. Преподаватель ежегодно
составляет календарно -тематический план. Для составления календарно-
тематического плана используется типовая программа предмета
техническая механика. По этой программе определяется примерное
распределение учебных часов по разделам и темам. Далее с помощью
календарного плана преподаватель составляет, т.е. разрабатывает план
каждого урока. В плане преподаватель указывает элементы занятия. План
каждого занятия записывается в специальные учебно-методические карты
(приложение 1). Учебно-методическая карта удобна. В нее записывают цели
занятия, внутрипредметные и межпредметные связи, структура занятия,
обеспечение и ход занятия. Схема удобна тем, что не нужно составлять ее к
каждому занятию, это большая трата времени и бумаги. Преподаватель лишь
заполняет данную схему. Особенна эта карта помогает молодым
преподавателям, у которых еще нет навыка составлять план занятия.
В карте не даны такие пункты как организационный момент, изложение
новой темы и т.д. Это удобно, потому что каждый преподаватель может
проводить уроки по своему усмотрению. Также учебно-методическая карта
хороша тем, что по ходу занятия преподаватель может вносить в нее
изменения ,замечания , некоторые дополнения.
Однако наряду с достоинствами учебно-методической карты, имеются и
некоторые недостатки. В карте неудобно расположено затрачиваемое время.
Удобней было бы если затрачиваемое время указывалось бы рядом с элементом.
Преподаватель за отведенные 4 часа успевает лишь кратко рассмотреть
с учащимися теорию. Для практического занятия учебным планом времени не
предусмотрению. Хотя задачи развивают способности к самостоятельному
техническому мышлению и анализу, развивают умения и навыки применения
теоретических знаний.
2. Изучение применяемых ТСО, оборудования, наглядности.
Учебной базой предмета «Техническая механика» в техникумах является
кабинет-лаборатория технической механики. Кабинет должен быть оснащен
оборудованием и пособиями, обеспечивающими наглядность преподавания всех
частей предмета. Программой [10] лабораторные работы по деталям машин не
предусмотрены, хотя проведение лабораторных работ способствовало бы
повышению интереса учащихся к изучению деталей машин, развитию
практических знаний и умений, расширению технического кругозора .
Отсутствие в учебном плане лабораторных связано с тем что нет
достаточного опыта организации и проведения лабораторных работ по деталями
машин, а также с нехваткой учебного времени и связано с трудностями в
приобретении и создании необходимого оборудования для таких работ. Тем не
менее опыт ряда техникумов, в том числе и сельхозтехникума, позволяет
рекомендовать проведение некоторых лабораторных работ.
Оборудование кабинета технической механики должно состоять из
плакатов и объемных наглядных пособий -моделей, макетов, приборов,
демонстрационных установок, наборов деталей и элементов конструкций.
Имеется специальное руководство по организации кабинета технической
механики с типовым перечнем оборудования, которое утверждено научно-
методическим кабинетом по высшему и среднему специальному образованию 10
июля 1967 года.
Взамен плакатов или наряду с ними могут быть использованы диапозитивы
и диафильмы. Плакаты, за исключением серии «Детали машин» ( 25 листов),
которую выпускает издательство «Высшая школа», должны создаваться силами
техникумов. В основу плакатов должны быть положены рисунки из
соответствующих учебных пособий по технической механикой.
Кабинет технической механики должен быть оборудован обычными
учебными столами или партами, рассчитанными на группу в 25-30 учащихся.
Желательно , чтобы в кабинете была подъемная доска больших размеров, а
также экран для демонстрации диафильмов. Удобно иметь проекционные
аппараты с дистанционным управлением. Часть наглядных пособий , а именно
демонстрационные стенды и ряд плакатов, можно развесить на стенах
кабинета, остальные лучше хранить в шкафах.
В кабинете должны находится задания для расчетно-графических работ,
методические указания по их выполнению и образцы выполненных работ.
В кабинете технической механики должны быть, например, такие модели
и демонстрационные стенды как: редукторы различных типов; валовые
передачи; сварные соединения; крепежные винты и т.д. Полный перечень
приведен в пособие .
В Ошском сельхозяйственном техникуме имеется кабинет-лаборатория
технической механики. Отдельная лаборатория отсутствует. Кабинет размером
54 м2 рассчитан на группу учащихся в 24 человек. На стенах висят
наглядные пособия ; 4 плаката по статике, 2 плаката по сопротивлению
материалов , 5 плакатов по деталям машин. Имеется 2демонтрационных стенда:
элементы решеткой и цепной передачи; подшипилки. Кроме этого имеются
модели: червячная передача; редуктор цилиндрический.
Кабинет оснащен двумя шкафами. Лабораторные установки в кабинете
отсутствуют, также отсутствуют кинопроектор, экран для демонстрации
диафильмов, методические указания по выполнению расчетно-графических
работ.
Консультации и частично самостоятельная работа учащихся по курсовому
проекту должны проводится в кабинете курсового проектирования. В связи с
этим в кабинете следует иметь необходимые справочные материалы как в
виде соответствующей литературы (справочники, альбомы и т.п.), так и в
виде плакатов, связанных с тематикой курсового проектирования по деталям
машин.
При отсутствии в техникуме кабинета курсового проектирования, а в
сельхозтехникуме он отсутствует , может быть использован кабинет
технической механики, где размещаются соответствующие пособия.
При объяснении материала преподаватель использует учебные плакаты и
имеющиеся модели, а также рисунки и схемы на доске. Выбор наглядных пособий
ограничен. Как уже говорилось выше , за неимением диафильмов,
кинопроектора, демонстрационного экрана, у преподавателя нет возможности
применять для наглядности указанные ТСО.
3. Соблюдение санитарии и гигиены, требований по технике безопасности.
К санитарно-гигиеническим требованиям относится микроклимат,
вентиляция, отопление, освещение кабинета.
Самочувствие учащихся зависит от температурного режима. При повышение
температуры окружающего воздуха (свыше 220) учащиеся быстро утомляются,
раслабляются, снижается работоспособность.
Для содержания кабинете нормального, отвечающего гигиеническим
требованиям состава воздуха , удаления из него вредных газов, паров и пыли
используют вентиляцию.
В кабинете технической механики в сельхозтехникуме применяется
естественная вентиляция. К естественной вентиляции относится операция
и проветривание. Воздух поступает в кабинет и удаляется из него под
воздействием ветра.
Для поддержания комфортных условий в помещениях используют
отопление. Отопительные системы бывают центральные и местные. Центральное
отопление в зависимости от теплоносителя бывает водяным, воздушным,
паровым.
Тип прибора зависит от системы отопления: при воздушном отоплении
-это калориферы, в системах водяного отопления-радиаторы, конвекторы,
гладкие и ребристые трубы.
В кабинете технической механики имеются ребристые труды водяного
центрального отопления.
Хорошее освещение -одно из важнейших требований безопасности
жизнедеятельности.
Применяют 3 вида освещения: естественное, искусственное, смешанное.
При недостаточном естественном освещении пользуются искусственным.
В кабинете технической механики имеются 2 окна размерами 2х1,5. Но
иногда этого освещения недостаточно , поэтому пользуются лампами, которых
в кабинете 6.
К учебным помещением предъявляются определенные санитарно-
гигиенические определенные санитарно-гигиенические требования.
В кабинетах должна ежедневно проводиться влажная уборка. Необходимо
систематически вытирать пыль с парт, шкафов, подоконников, имеющихся
моделей, макетов, стендов. Преподаватель должен заботиться о притоке в
кабинет свежего воздуха.
Кабинет технической механики в сельхоз техникуме отвечает выше
указанным санитарно-гигиеническим требованиям.
Однако в кабинете отсутствуют растения, которые имеют не только
эстетическое, но и экологическое значение. Они поглащают углекислый газ и
выделяют кислород.
В кабинете имеется инструкция по охране труда и технике безопасности.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧЕ
Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения
между валами. Червячные передачи применяют в случаях , когда
геометрические оси ведущего и ведомого валов прекрещиваются. В большинстве
случаев ведущим является червяк т.е.короткий винт с трапецендальной
или близкой к ней резьбой.
Для облегчения тела червяка вещи червячного колеса имеет зубья
дугообразная формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне
зацепления.
По форме червяка различают передачи с цилиндрическими и с
глобоидными (вогнутыми) червяками. Первые в свою очередь , подразделяются
на передачи с архимедовыми, конволютными и эвольвентными червяками.
Червячные передачи выполняют в виде редукторов , реже -открытыми.
Основные достоинства червячной передачи, обусловивщие ее широкое
распространение в различных областях машиностроения:
1) Плавность и безшумность работы
2) Возможность получения больших передаточных отношений при
сравнительно небольших габаритах передачи. Червячные передачи
применяются с придаточными отношениями от u=5 до u=500 . Диапазон
передаточных отношений, применяемых в силовых передачах, u= 10-
80(в редких случаях до 120).
3) Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.
4) Возможность выполнения передачи, обладающей свойством самоторможения.
Это свойство заключается в том, что движение может передаваться только
от червяка к червячному колесу, что очень важно в грузоподъемных
устройствах, так как позволяет обходяться без тормоза при выключении
приводного двигателя.
5) Высокая кинематическая точность
Недостатки червячной передачи:
1) Сравнительно низкий к.п.д. вследствии скольжения витков червяка по
зубьям колеса.
2) Значительное выделение теплоты в зоне зацепления червяка с колесом. Для
уменьшения нагрева в червячной передаче применяют масленные
резервуары с ребристыми стенками с целью более интенсивной
теплоотдачи в окружающий воздух, обдув корпуса и другие способы
охлаждения.
3) Ограниченная возможность передачи значительных мощностей, обычно до 50
кВт.
4) Необходимость применения для венцов червячных колес дефицитных
антифрикционных материалов.
5) Повышенное изнашивание и склонность к золданию.
Применение червячных передач.
Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях,
обычно не превышающих 100 Квт. Применение передач при больших мощностях
неэкономично из-за сравнительно низкого к.п.д. и требует специальных мер
для охлаждения передачи во избежание сильного нагрева.
Червячные передачи широко применяют в подъемно -транспортных
машинах, троллейбусах и особенно там, где требуется высокая
кинематическая точность, (делительные устройства станков, механизмы
наводки и т.д.).
Червячные передачи во избежание их перегрева предпочтительно
использовать в приводах периодического ( а не непрерывного) действия.
Червячные передачи разлигают по числу витков (заходов) червяка-
одно, двух, трех- и многозаходные; по расположению вала червяка
относительно червячного колеса с верхним, нижним и боковым расположениями.
2. ПОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРВЯНОГО РЕДУКТОРА
Задание на проектирование
Спроектировать одноступенчатый червячный редуктор с нижним расположением
червяка для привода к винтовому конвейеру (рис.2.1.)
Рис. Привод винтового конвейера с червячным редуктором:
1-электродвигатель; 2-муфта; 3-червяк; 4-червячное колесо; 5-муфта; 6-
головая стойка конвейера; 7-лелоб конвейера; 8-разгрузочный патрубок;
А-вал электродвигателя и 1-й вар редуктора; В-вал конвейера и 2-й вал
редуктора.
Мощность , необходимая для работы конвейера , Рк=5кВт; частота
( Пк 3,14( 80
вращения вала конвейера Пк= ----------= ------------- =8,37 рад/с
30
30
Редуктор нереверсивный , предназначен для длительной эксплуатации;
валы установлены на подшипинках качения.
1. Выбор электродвигателя и климатический расчет
Примем предварительно КПД червячного редуктора с учетом пояснений к
формулам (4.14.[11]) ((0,8
Требуемая мощность электродвигателя
[pic]
По таблице П1 приложения [11] по требуемой мощности Ртр=6,25 кВт
выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4 А закрытый
обдуваемый синхронной частотой вращения 1500 об/мин 4А112 М4УЗ, с
параметрами мощности двигателя Пдв=5,5кВт и скольжении 3,7%. Номинальная
частота вращения Пдв=1500-0,037х1500=444 об/мин, угловая скорость
[pic]
По таблице П2 [11]
диаметр выходного конца вала ротора dдв=32 мм.
Передаточное число (равное передаточному отношению )
(равное передаточному отношению)
[pic]
2. Расчет редуктора
Число витков червяка Z, принимаем в зависимости от передаточного
числа: при u=18?05 принимаем z1=2 (ст.с.55 [11])
Число зубьев червячного колеса
Z2=Z, U=2х18,05=36,1
Принимаем стандартное значение Z2/Z1=40/2
Выбираем материал червяка и венца червяного колеса. Принимаем для
червяка сталь 45 с закальной до твердости не менее MRC 45 и последующим
шлифованием.
Так как к редуктору не предъявляются специальные требования, то в
целях экономии принимаем для веща червяного колеса брощу Бр А9ЖЗЛ (отливка
в песчанную форму).
Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении (s(5м/с Тогда
при длительной работе допускаемое контактное напряжение
[Th]=155Мпа(табл.49[11]). Допускаемое напряжение изгиба для
нереверсивной работы [(ок]=КFL[(ок]’. В этой формуле КFL=0,543 при
длительной работе, когда число циклов напряжения зуба N( > 25(107;
[(ок]’=98Мпа- по табл. 4,8 [11];
[(ок] =0,543(98=53,3Мпа
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=10.
Вращающий момент на валу червячного колеса
[pic]
Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1,2
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости
(формула (4.19) [11]
[pic]
Модуль
m=2aw/z2+q=2[190/40+10=7,6
Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.2.[11]) стандартные значимые m=8 мм и
q=10.
Межосевое расстояние при стандартных значимых при стандартных значимых m
и q
aw=m(q+z2)/2=8(10+40)/2=200 мм
Основные размеры червяка:
делительный диаметр червяка:
d1=qm=10x8=80мм
диаметр вершин витков червяка:
df1=d1-2,4m=80-2,4x8=60,8
длина нарезанной части шлифованного червяка (формула (4.7.[11]
b1((11+0,06z2)m+25=(11+0,06x40)8+25 132,2 мм
принимаем в1=132 мм
делительный угол подъема витка ( (по таблице 4.3. [11]): при z1=2 и q=10
(=11019’.
Основные размеры венца червячного колеса:
делительный диаметр червячного колеса
d2=z2m=40x8=320мм
диаметр впадин зубьев червячного колеса
df2=d2-2,4 m=320-2,4x8=300,8 мм
наибольший диаметр червячного колеса
daM2(da2+6m/z1+2=336+6x8/22+2=348 мм
ширина венца червячного колеса (формула (4.12.)[11]
b2(0,75da1=0,75x96=72мм
окружная скорость червяка
V1=(Gn1/60=3,14x80x10-3x1444/60=6,06 м/с
Скорость скольжения
V3=V1/cos(=6,06/cos 11019’=6,15 м/с
при этой скорости [Гн](149Мпа (табл. 4.9. [11])
Отклонение 155-149/149х100%=4%
к тому же межосевое расстояние по расчету было получено aw=190 мм, а после
выравнивание m и q по стандарту было увеличено до aw=200 мм, т.е. на 5%, и
пересчет aw (по формуле 4.19. [11]) делать не надо, необходимо лишь
проверить Гн. Для этого уточнения КПД редуктора (формула (4.14)[11]):
При скорости Vs=6,15 приведенный коэффициент трения для безоловянной
бронзы и шлифованного червяка (табл. 44[11]) f’=0,020х1,5=0,03 и
приведенный угол трения р’=1043’.
КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызчивание и
перемешивания масла
[pic]
По таблице 4.7[11] выбираем 7-ю степень точности передачи. В этом случае
коэффициент динамичности Кv=1,1
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки (формула (4.26)
[11]) :[pic]
где коэффициент деформации червяка при q=10 и z=2 по таблице 4.6. [11] (=86
Примем вспомогательный коэффициент х=0,6 ( незначительные
колебания нагрузки, с.65 [11])
|
