Материал: Создание автоматизированного графического комплекса по расчету опор и элементов корпуса редуктора

Создание автоматизированного графического комплекса по расчету опор и элементов корпуса редуктора

Дипломная работа

Создание автоматизированного графического комплекса по расчету опор и элементов корпуса редуктора

Содержание

Введение

Актуальность темы

Теоретический обзор

.1 Общие сведения об опорах и элементах корпуса

.2 Выбор метода расчета опор и элементов корпуса

Разработка сопровождающего программного обеспечения на основе выбранного метода расчета

.1 Выбор языка программирования

.2 Алгоритм

.3 Модель программы

.4 Базы данных использующиеся в программе

.5 Выбор среды для вывода чертежей

.6 Создание прикладной библиотеки для КОМПАС-3D

Обзор и анализ существующих программных продуктов

Работа с программой

.1 Расчет валов и подшипников

.2 Подключение файла библиотеки к системе КОМПАС-3D

.3 Работа с библиотекой Редуктор

Безопасность и экологичность проекта

.1 Организация рабочего места

.2 Анализ потенциальных опасностей

.3 Производственная санитария

.3.1 Микроклимат учебного помещения

.3.2 Искуственное помещение

.3.3 Электробезопасность

.3.4 Обеспечение пожарной безопасности

.4 Мероприятия по поддержанию оптимальных параметров безопасности в компьютерном классе

Оценка технико-экономической эффективности проекта

.1 Расчет затрат на разработку программного продукта

.2 Материальные затраты

.3 Расчет затрат по статье "Расходы на оплату труда"

.3.1 Расчет основной заработной платы

.3.2 Расчет дополнительной заработной платы

.4 Амортизация оборудования

.5 Прочие расходы

.5.1 Расчет отчислений на социальные нужды

.5.2 Затраты на использование Internet

.5.3 Расходы на управление и хозяйственное обслуживание

.6 Экономический эффект

Вывод

Список используемых источников

Приложение

опора вал подшипник корпус редуктор

Введение

В современной технической, учебной литературе и государственных стандартах используется трактовка САПР, как системы автоматизированного проектирования.

Система автоматизированного проектирования, САПР - автоматизированная система <#"866235.files/image001.gif">

Рисунок 1 - Виды подшипников. Радиальные подшипники:  а - шариковый однорядный; б, в - шариковый двухрядный  сферический и с короткими цилиндрическими роликами;  г, д - радиально-упорные шариковый и роликовый подшипники;  е - упорный шариковый подшипник.

Корпусные детали машин представляют собой базовые детали, на которые устанавливают различные детали и сборочные единицы, точность относительного положения которых должна обеспечиваться как в статике, так и в процессе работы машины под нагрузкой. В соответствии с этим корпусные детали должны иметь требуемую точность, обладать необходимой жесткостью и виброустойчивостью, что обеспечивает требуемое относительное положение соединяемых деталей и узлов, правильность работы механизмов и отсутствие вибрации.

Рисунок 2 - Группы корпусных деталей: а - коробчатого типа - цельные и разъемные; б - с гладкими внутренними цилиндрическими поверхностями;  в - корпуса сложной пространственной геометрической формы;  г - корпусные детали с направляющими поверхностями;  д - детали типа кронштейнов, угольников.

1.2 Выбор метода расчета опор и элементов корпуса

Перед тем как выбрать подходящую методику расчета опор и элементов корпуса, рассмотрим несколько учебных пособий, рекомендуемых для выполнения курсовых работ по дисциплине «Основы конструирования деталей машин».

В книге «Конструирование узлов и деталей машин», под редакцией Дунаева П.Ф. и Леликова О.П., изложена методика расчета и конструирования узлов и деталей машин общепромышленного применения; рекомендации по конструированию сопровождаются анализом условий работы узлов и деталей, их обработки и сборки; приведены методический указания по выполнению чертежей типовых деталей машин, правила оформления учебной конструкторской документации.

Так же подходящими являются методики расчетов, предлагаемые в книге «Курсовое проектирование деталей машин» под редакцией Чернавского С.А., Бокова К.Н. и Чернина И.М. И методики расчетов, представленные в учебном пособии «Прикладная механика» под редакцией Гузовой В.В., Синенко Е.Г., Мерко М.А. и Брюховецкой Е.В.

В данных учебных пособиях, методики расчетов пересекаются друг с другом, а в некоторых случаях один и тот же параметр рассчитывается по различным зависимостям, и имеет большие отклонения в значениях между собой. Так же в них имеется очень много ссылок на другую учебную литературу, что является большой проблемой для студентов, усложняя работу с расчетами, и замедляя рабочий процесс.

Следовательно, в данных учебных пособиях, расчеты все еще остаются трудоемкими, поэтому была предпринята попытка найти более простую методику расчета опор и элементов корпуса, чтобы ничего не могло отрицательно повлиять на расчет и построение в целом.

Еще на втором курсе обучения мы нашли и изучили учебно-методическое пособие Л.В. Курмаз и А.Т. Скойбеда «Детали машин. Проектирование». Методика расчета, изложенная в данном пособии, идентична изложенной в книге «Прикладная механика», только в пособии материал гораздо проще и доступнее. В ней, рядом с расчетами, расположены наглядные примеры чертежей, таблицы с данными, и в связи с этим сокращается время на поиски нужных значений в других пособиях, а качество расчетов становится на порядок выше.

Исходя из вышеприведенного анализа методик, для создания графического модуля «Детали машин и основы конструирования: Редуктор» была выбрана методика, изложенная в книге Л.В. Курмаз и А.Т. Скойбеда «Детали машин. Проектирование». (Приложение)

2. Разработка сопровождающего программного обеспечения на основе выбранного метода расчета

2.1 Выбор языка программирования

Чтобы создать расчетный модуль автоматизированной графической системы необходимо выбрать язык программирования, при помощи которого будет создаваться информационная система.

На сегодняшний день существует множество языков программирования, например С++, Delphi, Basic, Assembler, Turbo Pascal, и множество других.

Basic. Синтаксис языка напоминает Fortran <#"866235.files/image003.gif">

Рисунок 3 - Рабочее окно Delphi

Предпочтение было отдано системе Borland Delphi, благодаря тому, что она позволяет программисту очень быстро и удобно разрабатывать пользовательский интерфейс. Это свойство особенно ценно из-за того, что работа над интерфейсом занимает значительную часть времени создания программного продукта.

На рисунке 4 представлено окно программы для валов и подшипников, созданное в среде Delphi.

Рисунок 4 - Окно расчета валов и подшипников

2.2 Алгоритм

Далее после выбора языка программирования для создания модуля программы, необходимо создать алгоритм. Под алгоритмом понимают описание какой-либо последовательности действий, для достижения заданной цели. Кроме того алгоритмом можно назвать конечную последовательность, точно определенных действий, приводящих к решению задачи, за данное количество шагов, с однозначно определенными исходными данными.

Рисунок 5(а) - Алгоритм расчета вала

Рисунок 5(б) - Алгоритм выбора посадок подшипников качения

2.3 Модель программы (расписать)

Модель программы была создана в среде BPWin. BPwin - инструмент для создания моделей, позволяющих анализировать, документировать и планировать изменения бизнес-процессов. BPwin предлагает средство для сбора всей необходимой информации о работе предприятия и графического изображения этой информации в виде целостной модели. BPwin поддерживает три таких методологии, как IDEF0, DFD и IDEF3.

В рамках методологии IDEF0 (Integration Definition for Function Modeling) бизнес-процесс представляется в виде набора элементов, которые взаимодействуют между собой. Методология IDEF3 рассматривает бизнес-процесс с точки зрения последовательности выполняемых работ. Этот метод позволяет отследить, каким образом происходит обмен информацией между элементами внутри системы, учитывая взаимодействие отдельных функций. Диаграммы DFD (Data Flow Diagramming) могут дополнить то, что уже отражено в модели IDEF3, поскольку они так же описывают потоки данных, позволяя проследить, каким образом происходит обмен информацией между элементами. В тоже время, диаграммы DFD оставляют без внимания взаимодействие между функциями. Для построения модели разработанной программы использовалась методология IDEF0. Модель IDEF0 представляет собой диаграмму с одним функциональным блоком. Такая диаграмма называется контекстной. На рисунке 6 представлена IDEF0-модель графического модуля «Редуктор».

Рисунок 6 - Модель расчетной части программы Редуктор.

Одним из основных понятий стандарта IDEF0 является декомпозиция (Decomposition). Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. В процессе декомпозиции, функциональный блок, который в контекстной диаграмме отображает систему как единое целое, подвергается детализации на другой диаграмме. Получившаяся диаграмма второго уровня содержит функциональные блоки, отображающие главные подфункции функционального блока контекстной диаграммы и называется дочерней (Child diagram) по отношению к нему (каждый из функциональных блоков, принадлежащих дочерней диаграмме соответственно называется дочерним блоком - Child Box). В свою очередь, функциональный блок-предок называется родительским блоком по отношению к дочерней диаграмме (Parent Box), а диаграмма, к которой он принадлежит - родительской диаграммой (Parent Diagram). Каждая из подфункций дочерней диаграммы может быть далее детализирована путем аналогичной декомпозиции соответствующего ей функционального блока.

На рисунке 7 представлена декомпозиция модели программы «Редуктор». Для декомпозиции модели так же был выбран метод IDEF0.

Рисунок 7 - Декомпозиция модели.

Модуль расчета валов и подшипников находится во втором блоке диаграммы А0 (рисунок 7) и является дочерним по отношению к блоку Raschet reduktora контекстной диаграммы А-0.

Благодаря представленным выше моделям стало возможно наглядно изучить взаимодействие между компонентами разработанной программы «Редуктор».

2.4 Базы данных использующиеся в программе

База данных - некоторый набор перманентных (постоянно хранимых) данных, используемых прикладными программными системами.

При разработке модуля «Редуктор» в качестве баз данных используются три типа сжатых файлов: файлы *.par, *.kfc, *.str.

Файлы *.par - это сжатые файлы (в нашем случае - текстовые). Данные в таких файлах хранятся в виде многомерного массива, что позволяет исключить создание этих массивов в самой программе. Перебор элементов массива ведется путем чтения самого par-файла, что не сокращает времени работы программы, но существенно упрощает не только ее разработку, но и обеспечивает более простое пополнение базы данных новыми значениями (новые значения просто записываются через точку с запятой). Так как в нашем случае файлы *.par - это сжатые текстовые файлы, то для работы с par-файлами не нужно специальное программное обеспечение, изменения можно вносить с помощью стандартного текстового редактора Windows.

Файлы *.str - так называемые «стринговые» файлы. Данные в таких файлах хранятся в виде строки, каждый элемент которой разделен точкой с запятой. Перебор элементов строки, как и в случае с par-файлами, ведется путем чтения самого файла. Пополнение такой базы данных так же ведется с помощью стандартного текстового редактора. В разработанной программе str-файлы используются для хранения некоторых стандартных величин.

Файлы *.kfc - файлы, совмещающие в себе par- и str-файлы. Данные в этих файлах хранятся в виде нескольких независимых друг от друга строк.

2.5 Выбор среды для вывода чертежей

В настоящее время все существующие программные пакеты, предназначенные для инженерного моделирования, можно разделить на три категории.

1. Системы тяжелого класса. Это системы класса Pro\ENGINEER, CATIA и пр. Они содержат мощные гибридные трехмерные редакторы (такие, в которых реализовано как твердотельное, так и поверхностное моделирование), а также встроенные функции для различных инженерных расчетов. Весьма сложны для освоения, требуют специальных знаний и навыков, очень дорогостоящие, однако позволяют создавать и рассчитывать модели практически любых форм.

2. Системы среднего класса. Такие системы сейчас наиболее распространены и популярны. К этим системам можно отнести Autodesk Inventor, SolidWorks, Solid Edge и т. д. Они позволяют решать большинство задач проектирования на основе, как правило, твердотельного моделирования, уделяя при этом немало внимания и плоскому черчению. Могут иметь небольшие модули, решающие типовые расчетные задачи. Сравнительно недорогие в цене и легкие в освоении, они ориентированы на пользователя (то есть на обычного инженера) и не столь требовательны к аппаратным средствам, как системы тяжелого класса.

3. Узкоспециализированные модули. Это, как правило, небольшие программы, автоматизирующие решение нетипичной узкопрофильной задачи конкретной отрасли промышленности или человеческой деятельности. Эти приложения могут быть как самостоятельными, так и базироваться на каких-либо программных пакетах тяжелого или среднего классов (так называемые подключаемые модули или библиотеки).

В области инженерного проектирования среди систем среднего класса есть представители не только западных IT-компаний. Хорошим примером тому может служить российская система трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D. Всего за последние несколько лет КОМПАС-3D из плоского чертежного редактора вырос в многофункциональную систему 3D-CAD с собственным математическим ядром. Большим плюсом этой программы является поддержка как западных, так и отечественных стандартов выполнения чертежей и подготовки документации.

Любая крупная САПР позволяет пользователям создавать собственные приложения (библиотеки) для работы в системе.

Для этого разработчиками предлагается интерфейс программирования приложений (application programming interface, API) - набор готовых классов, процедур, функций, структур и констант, предоставляемых приложением (библиотекой, сервисом) для использования во внешних программных продуктах.

Компания AutoDesk предлагает пользователям разрабатывать собственные приложения, используя AutoCAD .NET API. Непосредственно программирование приложений ведется на языках Visual Basic .NET или C#.

Для разработки модуля «Редуктор» был выбран язык программирования Borland Delphi, так как это язык объектно-ориентированный, что позволяет намного быстрее разработать пользовательский интерфейс для разрабатываемой программы.