XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Проектирование всех составляющих приспособления произведены в Solidworks. Все построения осуществлены с учетом всех размеров, материалов и свойств конструкции. Результаты инженерного анализа находятся в допустимых пределах, тем самым обеспечивается работоспособность приспособления.

При конструировании данного приспособления, все размеры были даны и рассчитаны, на основе предоставленных данных. В сборке программы Solidworks, были объединены с помощью операции «Сопряжения».

Инженерный анализ (CAE) – был произведен в программе Solidworks Simulation. Надо отметить, что во время проведения КАЕ – анализа были множество проблем с программой SWSimulation, так как статическое исследование было проведено в сборке. Программа выводила разные виды ошибок, но благодаря усердной работе и мудрым советам преподавателей в итоге получили нужный нам результат.

Ключевые слова: декомпозиция, гильза, инженерный анализ, solidworks, CAE, управление, исследование, модель, анализ, качество, критерий.

В приспособлении базовая деталь устанавливается в призму 2, одновременно входя в контакт с цилиндрической внутренней поверхностью планки 3, закрепленной на призме 2. Затем гильзу устанавливают на торец наконечника, пропуская через отверстие в стойке 5, при этом гильзу поворачивают до совпадения ее паза с выступающим концом штыря 6, подпружиненного пружиной 8 с помощью двух винтов 4 к плите 1. Ударом по запрессовке 7 осуществляется операция запрессовки к торцу гильзы.

Рисунок 1.1 – Модель проектируемого приспособления для базирования базовой детали «Гильза» наружной цилиндрической поверхностью с двумя плоскостями

Декомпозицией называется разделение целого на части. Также декомпозиция — это научный метод, использующий структуру задачи и позволяющий заменить решение одной большой задачи решением серии меньших задач, пусть и взаимосвязанных, но более простых.

Декомпозиция, как процесс расчленения, позволяет рассматривать любую исследуемую систему как сложную, состоящую из отдельных взаимосвязанных подсистем, которые, в свою очередь, также могут быть расчленены на части. В качестве систем могут выступать не только материальные объекты, но и процессы, явления и понятия.

 

Приспособление

 

Призма

Зажимающие

элементы

Запрессовка

Корпус

приспособление

 

Штифт

Ручка

Штырь

Гайка

Пружина

Схема 1.1 – Декомпозиция приспособления для базирования базовой детали «Гильза» наружной цилиндрической поверхностью с двумя плоскостями

Рисунок 1.2 – Декомпозиция приспособления для базирования базовой детали «Гильза» наружной цилиндрической поверхностью с двумя плоскостями

Для проведения инженерного анализа создаем сборку элементов «Гильза», «Прессовка» и обрабатываемой детали. Создадим исследование. В вкладке Simulation выбираем «Новое исследование» и выберем «Статический анализ».

Рисунок 1.3 – Исследуемые модели деталей

Рисунок 1.4 – Вкладка «Simulation» команда «Новое исследование»

 

4

6

2

 

5

3

1

1 – Команда «Применить материал»;

2 – Команда «Консультант по креплениям»;

3 – Команда «Консультант по внешним нагрузкам»;

4 – Команда «Консультант по соединениям»;

5 – Команда «Запустить это исследование»;

6 – Вспомогательное окно «Консультант по результатам».

Рисунок 1.5 – Основные команды в SolidWorks Simulation

Зададим материалы:

для детали – сталь, легированная;

для элемента «Гильза» – сталь, нормализованная;

для элемента «Прессовка» – сталь, простая углеродистая.

Для этого мы выделяем одну из деталей и заходим в команду «Применить материал» (рис. 1.5 (1)) и выбираем нужный нам материал. После выбора материала нажимаем на команду «Применить».

Рисунок 1.6 – Выбор материала

Для элемента «Прессовка» я выбрал материал простую углеродистую сталь, так как основная нагрузка действует на «Прессовку». Предел прочности углеродистой стали выше чем предел прочности нормализованной стали.

Рисунок 1.7 – Выбор материала для элемента «Прессовка»

Далее для проведения анализа создаем сетку. Для этого в менеджере команд находим строку «Сетка» и нажимаем на нее с правой кнопкой мыши и выбираем команду «Создать сетку».

Рисунок 1.8 – Структурная сетка

После выбора материала, устанавливаем крепления на поверхность элемента «Гильза». Для этого заходим в команду «Консультант по креплениям» (рис.1.5 (2)) и выбираем строку «Фиксированный шарнир» и в менеджере команд выбираем поверхность крепления. В дополнительных настройках выбираем строку «На цилиндрических гранях» и задаем величину смещения по оси (25 мм). Далее нажимаем на команду «Применить».

Далее снова заходим в команду «Консультант по креплениям» (рис. 1.5 (1)) и выбираем строку «Зафиксированная геометрия» и указываем на поверхность элемента «Гильза». Так мы ограничим движение гильзы в двух направлениях.

Рисунок 1.9 – Установка нагрузки

Дальше прикладываем нагрузку. Прилагаемая нагрузка задана благодаря удару молотка, и она рассчитывается по второму закону Ньютона:

F = ma

где:

m – масса молотка (кг);

а – ускорение (м/с²).

Если взять массу молотка за 1 кг, а скорость молотка перед ударом 3 м/с и сам удар будет продолжаться 0,01 с, то находим нагрузку по следующим формулам:

а = v/t

a = 3/0,01 = 300 м/с²

F = 1 x 300 = 300 Н.

Согласно 3-му закону Ньютона, на любую силу действует противоположенная сила, поэтому прилагаемая нагрузка по 150 Н будет действовать на верхнюю часть элемента «Прессовка» и на соприкасаемую с призмой грань детали.

Чтобы задать нагрузку, заходим в команду «Консультант по внешним нагрузкам» (рис. 1.5 (3)) и выбираем строку «Сила».

В менеджере команд мы указываем поверхность, по которой будет действовать нагрузка, и задаем значение.

Рисунок 1.10 – Установка нагрузки

В конце запускаем исследование, нажав на команду «Запустить это исследование» (рис. 1.5 (5)) и получаем результаты анализов напряжения, деформаций, перемещений.

Рисунок 1.11 – Результаты анализа на напряжения

Рисунок 1.12 – Результаты анализа на перемещения

Рисунок 1.13 – Результаты анализа деформаций

Из результатов исследования видно, что максимальные напряжения деталей возникают в пределах от 0– 1,363 * 10⁶ Н/мм². Максимальное перемещение находится в пределах от 1 * 10^-30 – 2,500 * 10¹ мм. Максимальные деформаций находятся в пределах от 3,952 * 10^-6 – 0 мм. Как мы видим, детали справились с прилагаемой нагрузкой очень хорошо, поэтому дополнительных исследований проводить не надо.

По итогам работы, рассчитанные детали удовлетворяют установленным техническим требованиям и годны для эксплуатации.

Использование программных комплексов САПР облегчает процесс проектирования и производства. Программы, подобные SolidWorks, позволяют воссоздать процесс производства деталей, что значительно сокращает время разработки и ввода в эксплуатацию различных деталей и приспособлений.

Список использованной литературы

1. Станочные приспособления: справочник для машиностроителей / Под

ред. Б. Н. Вардашкина и А. А. Шатилова. – 1 том. – М., 1984

2. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А. Г. Косиловой и

Р. К. Мешерякова. – 2 том. – М., 1986

3. http://glavconstructor.ru/articles/programs/inventor-solidworks/

4. http://idtsoft.ru/?page=inv10reas

5.

https://autocad-lessons.ru/inventor/samouchitel-inventor/interfejs-autodesk-

inventor/

6. https://www.youtube.com/watch?v=oKfOUOwAaOo

Код для цитирования: Скопировать