1.4. Требования к изделиям. Общие принципы и порядок проектирования

Основная задача конструирования – создание машин, отвечающих потребностям народного хозяйства, дающих наибольший экономический эффект и обладающих высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.

Основные требования, предъявляемые к конструируемой машине – высокая надежность, технологичность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации. В ряде случаев машина должна удовлетворять требованиям технической эстетики.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

В процессе конструирования изделия надо руководствоваться следующими принципами.

1. Исходным документом является техническое задание – отступление от него без согласования с преподавателем-консультантом (а в условиях производства – с заказчиком) недопустимо.

2. В разрабатываемой конструкции все детали и сборочные единицы должны обладать одинаковой степенью соответствия требованиям надежности, точности, жесткости, прочности, художественного конструирования и др.

3. Конструируемое изделие должно иметь рациональную компоновку сборочных единиц, обеспечивающую малые габариты, удобство сборки, регулировки, замены деталей или сборочных единиц при ремонте (ремонтопригодность).

4. При создании новых машин необходимо соблюдать конструктивную преемственность и модульный принцип. Конструктивная преемственность – это использование при проектировании предшествующего опыта машиностроения данного профиля и смежных отраслей, введение в проектируемый агрегат всего полезного, что есть в существующих конструкциях машин. Модульный принцип (блочность) заключается в компоновке машины из отдельных законченных узлов-блоков, соединяемых между собой быстроразъемными соединениями.

5. Конструируемая машина должна отвечать требованиям унификации и стандартизации. Унификация – рациональное сокращение многообразия видов, типов и типоразмеров изделий одинакового функционального назначения. Унификация представляет собой эффективный и экономичный способ создания на базе исходной модели ряда производных машин одинакового назначения, но с различными показателями мощности, производительности и т. д., или машин различного назначения, выполняющих качественно другие операции, а также рассчитанных на выпуск иной продукции.

Стандартизация – установление и применение единообразия и обязательных требований к изделиям и продукции массового производства.

Унификация и стандартизация позволяют организовать серийное и массовое производство деталей и сборочных единиц на специализированных предприятиях, приводят к уменьшению трудоемкости и стоимости изготовления, повышению качества и увеличению долговечности деталей, сокращают время конструирования и освоения новых машин, обеспечивают взаимозаменяемость деталей.

Взаимозаменяемость – свойство деталей и узлов, позволяющее заменять их без дополнительной обработки с сохранением всех требований к работе данной машины. Взаимозаменяемостью могут обладать не только отдельные детали, но и сборочные единицы. Так, в различных редукторах могут быть взаимозаменяемыми зубчатые колеса, валы, подшипники, крышки подшипниковых узлов и др. В различных машинах сами редукторы могут быть взаимозаменяемыми.

В процессе проектирования и конструирования машин разрабатывается документация, необходимая для изготовления, монтажа, испытания и эксплуатации создаваемой конструкции. При этом к проектированию обычно относят разработку общей конструкции изделия, конструирование же включает дальнейшую детальную разработку всех вопросов, решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальную конструкцию. Документация, получаемая в результате проектирования и конструирования, носит единое наименование – проект.

Правила проектирования и оформления конструкторской документации стандартизованы.

Получив техническое задание в виде формулировки назначения привода и технических требований к нему, студент разрабатывает техническое предложение, в котором обосновывает предлагаемый вариант решения по реализации задания. Для этого необходимо по учебным и справочным пособиям рассмотреть и проанализировать существующие и возможные варианты конструктивных решений заданного привода и имеющегося в нем редуктора.

После одобрения технического предложения руководителем проекта студент приступает к разработке эскизного проекта, который включает кинематический расчет привода, расчет редукторных передач с эскизированием их деталей. Выполненные на основании расчетов эскизные чертежи должны содержать принципиальное конструктивное решение, отражающее общее представление об устройстве и принципе работы проектируемого привода. Эскизный проект служит основанием для разработки технического проекта.

Расчет изделия следует выполнять одновременно с вычерчиванием конструкции, так как многие размеры, необходимые для расчета (расстояния между опорами вала, места приложения нагрузок и т. п.), можно определить только из чертежа. В то же время поэтапное вычерчивание конструкции в процессе расчета служит проверкой этого расчета. Неправильный результат расчета обычно проявляется в нарушении пропорциональности конструкции.

Первые проектные расчеты на стадии эскизного проектирования выполняют, как правило, упрощенными и приближенными. Окончательный расчет проводят в форме проверочного расчета для данной (уже намеченной) конструкции детали или узла. Многие размеры элементов детали при проектировании не рассчитывают, а принимают в соответствии с опытом проектирования подобных конструкций, обобщенным в ГОСТах и нормативно-справочных документах, учебниках, справочниках и пр. Например, при расчете и конструировании вала размеры выступающих концов валов принимают по соответствующим стандартам; для зубчатых колес достаточно определить расчетом только диаметр и ширину зубчатого венца, а размеры всех других элементов (обода, диска, ступицы) можно принять по рекомендациям.

При выполнении курсового проекта студент разрабатывает габаритный чертеж редуктора, дающий полное представление об его устройстве и исходные данные для разработки рабочих чертежей.

Все работы по проектированию заданного привода оформляют в виде пояснительной записки с необхо­димыми расчетами, таблицами, схемами и эскизами, а также чертежами.