Исследование напряженного состояния элементов редуктора с ПТК

Куклин, Михаил Олегович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объект исследования – внутренние напряжения в деталях редуктора с ПТК ручной машины электробур. Цель работы – исследование напряженного состояния деталей редуктора с ПТК с использованием САПР. В работе произведен расчет напряжений при максимальной рабочей нагрузке и выявлены опасные сечения, распределение напряжений внутри деталей и рассчитан коэффициент запаса прочности деталей.

Введение…………………………………………….…………………… 9
1. Исследовательская часть
1.1 Обзор литературы по теме исследования………………… 10
1.2 Объект и методы исследования…………………………… 12
1.3 Анализ САЕ-систем……………………………………….. 13
1.4 Методы расчета в САЕ-системах…………………………. 15
1.5 Порядок расчета напряжений в САЕ-системах ANSYS и
SW Simulation…………………………………………………………… 17
1.6 Расчет элементов редуктора в САЕ-системах
1.6.1 Расчет напряжений на выходном валу …………………. 25
1.6.2 Расчет напряжений в ролике…………………………….. 37
1.6.3 Расчет напряжений в сепараторе…………………….….. 34
1.6.4 Расчет напряжений в венце………………………………. 39
Выводы по разделу…………………………………………….. 45
2. Конструкторская часть
2.1 Инженерный расчет элементов редуктора ………………. 46
2.2 Рекомендации по проектированию и изготовлению
некоторых деталей
2.2.1 Анализ возможности облегчения вала-сепаратора с
сохранением запаса прочности в САЕ ANSYS………………… 51
2.2.2 Возможность изготовления детали вал-сепаратор из двух
частей……………………………………………………………… 61
2.2.3 Использование смазочных материалов…………………… 62
Выводы по разделу….…………………………………………… 63
3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбрежение
3.1 Общие сведения о научно-техническом
исследовании……………………………………………………. 65
3.2 Сегментирование рынка…………………………………… 65
3.3 Анализ конкурентных решений ………………………….… 66
3.4. Анализ рисков……………………………………………….. 67
3.5 SWOT-анализ…………………………………………………. 68
3.6 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований……………………………………………………… 70
3.7 Планирование научно-исследовательских работ…………… 71
3.8 Определение трудоемкости выполнения работ…………… 72
3.9 Основная заработная плата исполнителей………………… 78
3.10 Накладные расходы………………………………………… 82
3.11 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования…. 83
Выводы по разделу………………………………………………. 85
4. Социальная ответственность
4.1 Описание рабочего места……………………………………. 88
4.2 Анализ условий труда на рабочем месте…………………… 89
4.3 Анализ выявленных опасных факторов производственной
среды……………………………………………………………… 95
4.4 Факторы пожарной и взрывной природы…………………… 97
4.5 Охрана окружающей среды…………………………………. 99
4.6 Защита в чрезвычайных ситуациях…………………………. 100
4.7 Правовые нормы…………………………………………….. 101
4.8 Организационные мероприятия при компановке рабочей
зоны………………………………………………………………. 101
Выводы по разделу……………………………………………… 103
Заключение………………………………………………………………. 104
Список литературы……………………………………………………… 105
Приложение А……………………………………………………………. 110

Объект исследования – редуктор с промежуточными телами
качения используемый в приводе ручной машины электробур.
Предмет исследования – напряженное состояние деталей редуктора.
Актуальность. В настоящее время широкое распространение для
инженерных расчетов получили автоматизированные САЕ-системы. С их
помощью можно производить расчеты напряженного состояния деталей
машин с высокой производительностью и достоверностью. Передовые
позиции на рынке IT технологий занимают такие программы
как ANSYS Mechanic, SolidWorks Simulation, Компас 3D APM WinMachine и
др.
Цель. Исследовать напряженное состояние деталей редуктора с
промежуточными телами качения с использованием САПР.
Задачи:
1. Выбрать современную САПР для расчета напряжений в элементах
редуктора.
2. Произвести расчет напряженного состояния деталей редуктора при
номинальной и критической нагрузке.
3. Сравнить результаты расчетов в САПР с результатами, полученными
традиционными инженерными методами расчета.
Научная новизна заключается в определении напряженного состояния
элементов деталей редуктора с ПТК при различных режимах нагружения и
прогнозирование работоспособности механизма с заданными
характеристиками.
Практическая применимость. Современные САЕ системы широко
используются в проектных организациях в России и за рубежом. Для их
использования требуются компьютеры средней мощности. Алгоритмы
расчетов, описанные в работе, могут быть легко воспроизведены и
модернизированы для различных вариантов конструкций редукторов с ПТК.
1 Исследовательская часть
1.1 Обзор литературы по теме исследования

В результате проделанной работы выполнен выбор САЕ-систем для
расчета напряжений в различных деталях редуктора с ПТК.
Продемонстрирована практическая применимость САПР для выполнения
расчетов сложных элементов и сборок. Современные системы позволяют
выявить опасные сечения в 3D модели, с наглядной демонстрацией
возникающих напряжений и возможностью определения напряжений в
любой необходимой точке, что было продемонстрировано на примере
исследования 27 перегородок вала-сепаратора при нагружении крутящим
моментом – напряжения не равномерно распределены между стенками
сепаратора.
Рассчитанные коэффициенты запаса прочности соответствуют
требуемым для заданных условий работы ручной машины электробур, что
подтверждено стендовыми и натурными испытаниями, проведенными
другими исследователями.
В работе даны рекомендации по снижению себестоимости детали вал-
сепаратор при серийном изготовлении, расчетным методом доказана
возможность облегчения данной детали на 9,04%. Также с учетом
особенностей рабочих параметров редуктора с ПТК обоснован выбор
использования высокотемпературной смазки – Mobil GlyGoyle 11 и
материалов уплотнений, для использования с данным типом смазок.
Алгоритмы расчетов напряжений в различных деталях машин,
описанные в работе, могут быть легко воспроизведены и модернизированы
для расчета различных вариантов конструкций редукторов с ПТК.

1. Беляев, А.Е. Механические передачи с шариковыми промежуточными
телами /А.Е. Беляев. — Томск: ТПУ, 1992. — 231с.
2. Иванов, М.Н. Волновые зубчатые передачи /М.Н. Иванов. — Москва:
Высшая школа, 1981. — 184с.
3. Борзидов, Б.М. Волновые зубчатые передачи: достижения и результаты /Б.М.
Борзидов. — Москва: Редукторы и приводы, 2006. — 26-28с.
4. Янгулов, В.С. Детали машин. Волновые и винтовые механизмы и передачи :
учебное пособие для магистратуры /В.С. Янгулов. — Москва: Юрайт, 2019.
— 183с.
5. SIMACO – Сибирская машиностроительная компания [Электронный ресурс]
/. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://smc.tomsk.ru/, свободный
6. ООО НПО “Сибирский машиностроитель” [Электронный ресурс] /. —
Электрон. журн. — Режим доступа: http://www.nposibmach.ru/, свободный
7. Коротков В.С. Создание ручной машины с волновой передачей и
исследование ее работоспособности. Известия Томского политехнического
университета. 2005. Т. 308. № 5. – С.126-130.
8. Шимкович, Д.М. Femap & Nastran. Инженерный анализ методом конечных
элементов /Д.М. Шимкович. — Москва: ДМК Пресс, 2008. — 423с.
9. ANSYS Meshing User’s Guide, ANSYS, Inc., 275 Technology Drive Canonsburg,
PA 15317, November 2013.
10. Алямовский, А.А. SolidWorks Simulation. Как решать практические задачи
/А.А. Алямовский. — Москва: БХВ-Петербург, 2011. — 784с.
11. Алямовский, А.А. Инженерный анализ методом конечных элементов /А.А.
Алямовский. — Москва: Книга по требованию, 2007. — 5с.
12. Продукты APM [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: https://apm.ru/apm-fem, свободный
13. Аскон – Компас 3D [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: https://kompas.ru/, свободный
14. Басов, К.А. ANSYS и LMS Virtual Lab. Геометрическое моделирование /К.А.
Басов. — Москва: ДМК Пресс, 2006. — 240с.
15. Басов, К.А. ANSYS в примерах и задачах /К.А. Басов, Д.Г. Красковский. —
Москва: Компьютер Пресс, 2002. — 224с.
16. SOLIDWORKS Simulation 2018: A Power Guide for Beginners and Intermediate
Users /Sandeep D., Willis J.. — 2nd Edition. — Lewes: Cadartiflex, 2017. —
392с.
17. Зенкевич, О.А. Метод конечных элементов в технике /О.А. Зенкевич. —
Москва: [не указано], 1975. — 273с.
18. Алямовский, А.А. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной
практике /А.А. Алямовский. — Москва: БХВ-Петербург, 2009. — 674с.
19. Потапов, В.Д. Сопротивление материалов /19. Александров А. В., В.Д.
Потапов, Б.П. Державин. — Москва: Высшая школа, 1995. — 374с.
20. Гастев, В.А. Краткий курс сопротивления материалов /В.А. Гастев. —
Москва: Высшая школа, 1977. — 211с.
21. Дарков, А.В. Сопротивление материалов /А.В. Дарков, Г.С. Шпиро. —
Москва: Высшая школа, 1989. — 475с.
22. Шмелев, А.В. Численное исследование напряженно-деформированного
состояния подшипников качения /А.В. Шмелев, С.Ю. Котов. — Гомель:
Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого №1, 2017. — 27-32с.
23. Масленников, А.М. Начальный курс строительной механики стержневых
систем /А.М. Масленников. — Санкт Петербург: Проспект науки, 2009. —
240с.
24. Тимошенко, С.П. Теория упругости /С.П. Тимошенко, Гудьер Дж.. —
Москва: Наука, 1979. — 560с.
25. ЭЛЕКТРОДЫДЛЯНИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХСТАЛЕЙESAB
[Электронныйресурс]/.—Электрон.журн.—Режимдоступа:
https://www.esab.ru/ru/ru/products/filler-metals/covered-stick-electrodes-
smaw/mild-steel-electrodes/uonii-13-55.cfm, свободный
26. ЕxxonMobil Mobil Glygoyle 11 22 30 PDS [Электронный ресурс] /. —
Электрон.журн.—Режимдоступа:https://www.mobil.com/ru-
RU/Industrial/pds/GL-XX-Mobil-Glygoyle-11-22-30, свободный
27. Лазарев, Г.Е. Контактные уплотнения вращающихся валов /Г.А. Голубев.
Г.М. Кукин, Г.Е. Лазарев, А.В. Чичинадзе. — Москва: Машиностроение,
1976. — 264с.
28. Стариков М. А. Исследование коэффициента полезного действия привода
ручной машины электробур : магистерская диссертация / М. А. Стариков ;
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
(ТПУ), Инженерная школа новых производственных технологий (ИШНПТ),
Отделение материаловедения (ОМ) ; науч. рук. В. С. Коротков. — Томск,
2019.
Нормативные ссылки

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии изготовления деталей насос-дозатора с применением операции дорнования
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии автоматической сварки под слоем флюса тавровых балок на установке Corimpex
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электронно-лучевая сварка термоизолированной трубы
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)