Система автоматизированного расчета и проектирования механического оборудования и конструкций в курсе технических дисциплин

Федеральные образовательные стандарты высшего профессионального образования нового поколения формируют требования к результатам освоения основных образовательных программ в виде компетенций, которыми должен обладать выпускник. Информационная грамотность является ключевым компонентом как некоторых общекультурных, так и профессиональных компетенций специалистов всех технических направлений подготовки.

Изучение современных аппаратных и программных средств создания компьютерной графической информации, должны стать одним из важнейших направлений графического образования. Особое значение это приобретает на уровне высшего профессионального образования, основной целью которого в первую очередь является подготовка квалифицированного специалиста, способного использовать современные технологии для решения профессиональных задач.

Владение чертежно-графическими программами, большинство студентов считают важным условием успешности дальнейшей трудовой деятельности.

APM WinMachine — современная CAD/CAE система автоматизированного расчета и проектирования механического оборудования и конструкций в области машиностроения. Эта система в полном объеме учитывает требования государственных стандартов и правил, относящихся как к оформлению документации, так и к проектным алгоритмам. APM WinMachine включает в себя 22 модуля, один из которых, APM Trans, позволяет выполнить весь комплекс проектировочных и проверочных расчетов передач, сделать выборрациональных параметров этих передач, а также получить рабочие чертежи ведущего и ведомого колеса, шкивов, звездочек и т. д.

APM Trans позволяет проводить расчеты следующих типов передач:

1)                 передачи зацеплением:

-          цилиндрические с прямым зубом внешнего и внутренного зацепления;

-          цилиндрические с косым зубом;

-          конические ортогональные с прямым зубом;

-          пластмассовые цилиндрические с прямым зубом;

-          конические с круговыми зубьями для трех известных форм;

-          червячные с архимедовым, эвольвентным и конволютным червяком.

2)                 передачи гибкой связью:

-          ременные: с плоским ремнем, с клиновыми и поликлиновым ремнями, с зубчатым ремнем;

-          цепные различных типов и модификаций.

Данный модуль используется в учебном процессе на кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» филиала ФГБОУ ВПО Московский государственный университет технологий и управления им. К. Г. Разумовского г. Мелеузе, Республика Башкортостан при расчете курсового проекта, лабораторных работ, при дипломном проектировании в разделе «Расчет на прочность» узлов модернизируемой машины.

Нами был проведен сравнительный анализ программного и аналитического методов расчета механизмов. Программный метод использован для проектирования механизма до предварительных чертежей. Далее был проведен аналитический расчет механизма по ГОСТ.

Цели работы:

1.    Создание и разработка узлов механизмов в программе.

2.    Сравнительный анализ методик расчета.

Рис. 1. Чертежи элементов механического привода

Программный расчет

Аналитический расчет

Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали 40Х, термическая обработка — улучшение, НВ 180.

Допускаемые контактные напряжения

Коэффициент  при консольном расположении шестерни

.

Межосевое расстояние:

Внешний делительный диаметр:

Примем число зубьев шестерни

Число зубьев колеса

Внешний окружной модуль

принимаем по ГОСТ 9563–60 ближайшее стандартное значение .

Силы в зацеплении:

—окружная

—радиальная для шестерни, равная осевой для колеса,

Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

Дальнейший расчёт ведём для зубьев шестерни

Условие прочности выполнено.

Таблица 1 

Сравнительный анализ программного и аналитического методов расчета

Программный	Аналитический	Погрешность
, мм	232	230	0,002
	554,54	554	0,006
	285,88	285,14	0,008
	467,03	467,25	0,003
	1277,30	1277,38	0,001

Рис. 2. Чертеж зубчатого колеса, сгенерированный в модуле программы APM Graph

Методы, используемые для вычислений в программе в некоторых случаях не идеально совпали с аналитическими вычислениями в виду того, что численные решения приближены. Данная погрешность допустима для инженерной точности и не отразится на работе машины.

Литература:

1.                  http://apm.ru/rus АРМ Научно-технический центр

2.                  П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов «Конструирование узлов и деталей машин» Высшая школа 2001г. 447 стр.

3.                  Детали машин. Учебно-практические материалы. СГПИ 2007 г.