МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКЕ
Графическая работа №5
«Эскиз детали типа «Вал»
Липецк 2020
Цели задания:
изучить элементы вала, последовательность выполнения эскиза вала, правила нанесения размеров и выполнить эскиз вала с натуры.
Оборудование:
чертежная бумага в клетку формата А4 (297х420), карандаши различной мягкости, задание.
Учебная литература:
1. Э. М. Фазлулин, В. А. Халдинов, О. А. Яковук. – М.: Издательский центр «Академия», 2018.
2. А. М. Бродский, Э. М. Фазлулин, В. А. Халдинов. Инженерная графика (металлообработка). – М.: Издательский центр «Академия», 2015.
А. М. Бродский, Э. М. Фазлулин, В. А. Халдинов. Практикум по инженерной графике: – М. Издательский центр «Академия», 2015.
Содержание листа:
выполнить эскиз вала на листе бумаги в клетку формата А4 (297х210) от руки в глазомерном масштабе. Нанести размеры в соответствии с ГОСТ 2.307-2011. Эскиз должен быть оформлен согласно приведенному примеру и в полном соответствии с ГОСТ 2.125–2008.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Теоретическая часть
Чертеж детали является конструкторским документом, содержащим изображение детали, размеры и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля.
Эскизом (эскиз – от французского esquisse – предварительный набросок) детали называется конструкторский документ, выполненный без помощи чертежного инструмента, без соблюдения масштаба, если это не искажает наглядности изображения и не затрудняет их восприятия, при сохранении четкости графики (ГОСТ 2.125–2008). При выполнении эскизов необходимо соблюдать все требования стандартов ЕСКД. Выполняя эскиз, надо обращать внимание на сохранение пропорциональности между элементами детали. Выполнение эскизов деталей машин является важным моментом в инженерной практике при создании оперативных конструкторских документов. Эскизные конструкторские документы выполняют в следующих случаях:
- при изготовлении в ограниченном количестве деталей по имеющейся детали, но уже пришедшей в негодность в процессе эксплуатации;
- при создании рабочих чертежей деталей какого-либо изделия, на которое отсутствует конструкторская документация;
- при первичной разработке конструкции детали или изделия и при деталировании чертежа общего вида;
- при графической иллюстрации конструктивных решений.
В первом и во втором случаях эскиз должен содержать изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля. Такие эскизы, учитывая характер их содержания, могут быть названы производственными эскизами. Степень полноты содержания в двух последних случаях не может быть регламентирована и определяется условиями конкретной задачи.
Вал – деталь машин, предназначенная для передачи крутящего момента вдоль своей осевой линии. В большинстве случаев валы поддерживают вращающиеся вместе с ними детали (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и др.). Некоторые валы (например, гибкие, карданные, торсионные) не поддерживают вращающиеся детали. Валы машин, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вал станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющий механическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмиссионным. В отдельных случаях валы изготовляют как одно целое с цилиндрической или конической шестерней (вал-шестерня) или с червяком (вал-червяк).
По форме геометрической оси валы бывают прямые, коленчатые (рис.1, в) и гибкие (с изменяемой формой оси). Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. На рис.1. показаны гладкий (а) и ступенчатый (б) прямые валы. Ступенчатые валы являются наиболее распространенными. Для уменьшения массы или для размещения внутри других деталей валы иногда делают с каналом по оси; в отличие от сплошных, такие валы называют полыми.
Рисунок 1. Валы
Ось – деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент. Оси (рис. 2) бывают вращающиеся (а) и неподвижные (б). Вращающаяся ось устанавливается в подшипниках. Примером вращающихся осей могут служить оси железнодорожного подвижного состава, примером не вращающихся – оси передних колес автомобиля.
Рисунок 2. Оси
Конструктивные элементы валов и осей.
Конструкция валов определяется деталями, которые на них размещаются и расположением опор.
При конструировании валов и осей принимают во внимание технологию сборки и разборки, механическую обработку, расход материала и пр.
В конструкции ступенчатого вала условно выделяют следующие элементы: концевые участки; участки перехода от одной ступени к другой; места посадки подшипников, уплотнений и деталей, передающих момент вращения. Каждый элемент имеет свое название (рис. 3).
Цапфа (Ц) – участок вала (оси), которым он опирается на подшипник.
Шипом называется цапфа, расположенная на конце вала (оси) и предназначенная для восприятия, в основном, радиальной нагрузки.
Пятой называется цапфа, расположенная на конце вала (оси) и предназначенная для восприятия, в основном, осевой нагрузки.
Шейкой называется промежуточная цапфа, расположенная в средней части вала (оси).
Заплечик (З) – переходная торцевая поверхность от одного сечения вала (оси) к другому, предназначенная для упора деталей, установленных на валу или оси.
Рисунок. 3. Элементы валов.
Буртик (Б) – кольцевые утолщения вала (оси), составляющее одно целое с валом (осью).
Канавка (К) – углубление на поверхности меньшего диаметра между соседними ступенями валов: предназначена для плотного прилегания насаживаемой детали к заплечику (буртику), выхода шлифовального круга, при обработке поверхности меньшего диаметра, выхода резьбонарезного инструмента. Эти канавки повышают концентрацию напряжений.
Галтель (Г) – криволинейная поверхность плавного перехода от меньшего сечения вала (оси), к плоской части заплечика или буртика.
Фаска (Ф) – скошенная часть боковой поверхности вала (оси) у торца вала (оси), заплечика, буртика. Служит для облегчения сборки и предотвращения травмирования рук.
Радиусы закруглений галтелей, размеры фасок принимают по ГОСТ 12080-66 в зависимости от диаметра вала.
Шпоночный паз (Ш) – углубление в валах для установки шпонок. Выполняют на участках крепления деталей, передающих вращающий момент.
Размеры шпоночных пазов принимают по ГОСТ 23360-78.
Благодаря массовому применению валов и осей в механизмах, для них выработаны нормативы на выполнение различных конструктивных элементов.
Материалы валов и осей
Материалы должны быть прочными, хорошо механически обрабатываться. Валы и оси изготовляют преимущественно из углеродистых и легированных сталей. Для валов и осей без термообработки применяют: стали 35, 40, 45, Ст. 3, Ст. 4, Ст. 5. Оси и валы, к которым предъявляют повышенные требования, выполняют из среднеуглеродистых или легированных сталей 45, 40Х и других.
Тяжелонагруженные валы сложной формы изготовляют из модифицированного или высокопрочного чугуна.
Выбор главного вида и количества изображений.
Количество изображений (видов, разрезов, сечений) должно быть наименьшим, но обеспечивающим полное представление о конструкции вала. Для деталей круглой формы (валов, осей, втулок) главное и обычно единственное изображение располагают так, что ось принимает горизонтальное положение, т.е. параллельное основной надписи чертежа. Такое изображение соответствует положению детали при ее обработке на станке. При наличии на валу шпоночных пазов, шлицев, канавок, проточек, главное изображение дополняется сечениями для простановки размеров шпоночных пазов и шероховатости боковых поверхностей шлицев. Форму проточек выявляют, как правило, выносными элементами в бо̀льшем масштабе, чем главное изображение (рис. 4).
Для обозначения на чертеже изображений (видов, разрезов, сечений), поверхностей, размеров и других элементов изделия применяют прописные буквы русского алфавита, за исключением букв Ё, З, Й, О, Х, Ъ, Ы, Ь. Буквенные обозначения присваивают в алфавитном порядке без повторений и пропусков. Размер шрифта буквенных обозначений должен быть в два раза больше размера цифр размерных чисел данного чертежа (ГОСТ 2.316-2008). Масштаб изображения на чертеже, отличающийся от указанного в основной надписи, приводят непосредственно после надписи, относящейся к изображению, например: А (5:1).
Рисунок 4.
Конструктивные элементы и их изображение:
К изображениям, позволяющим сократить количество видов и уточнить форму детали, относят сечения.
Сечение - это изображение фигуры, полученной при мысленном рассечении предмета одной или несколькими плоскостями.
На сечении показывается только то, что получается непосредственно в секущей плоскости.
Положение секущей плоскости изображают на чертеже разомкнутой линией (штрихами). Перпендикулярно штрихам следует ставить стрелки, указывающие направление взгляда. Стрелки должны находиться на расстоянии 2-3 мм от дальнего относительно изображения конца штриха (рис. 5). Рядом со стрелками с внешней стороны от изображения проставляют заглавную букву русского алфавита.
Рисунок 5.
Над изображением сечения наносят обозначение по типу А - А.
Допускается располагать сечение на любом месте поля чертежа, а также с поворотом с добавлением знака (повернуто).
Ниже приводится схема 1 классификации сечений, не входящих в состав разреза, и примеры их выполнения и обозначения.
Схема 1.
Вынесенные сечения:
- сечение на следе секущей плоскости (не обозначают) (рис. 6).
Рисунок 6.
След секущей плоскости задают штрихпунктирной линией;
- сечение на свободном месте поля чертежа (обозначают) (рис. 7);
Рисунок 7.
- сечение в проекционной связи (обозначают) (рис. 8);
Рисунок 8.
- сечение в разрыве между частями одного и того же вида:
а) симметричные (не обозначают) (рис. 9);
Рисунок 9.
б) несимметричные (обозначают линией сечения со стрелками, но буквами не обозначают) (рис. 10). Контур вынесенного сечения изображают сплошной толстой основной линией.
Рисунок 10.
Наложенные сечения:
- симметричные (не обозначают) (рис. 11);
Рисунок 11.
- несимметричные (обозначают линией сечения со стрелками, но буквами не обозначают) (рис. 12).
Рисунок 12.
Контур наложенного сечения изображают сплошной тонкой линией, причем контур изображения в месте расположения наложенного сечения не прерывают.
При выполнении изображений всех рассмотренных выше сечений следует иметь в виду, что секущую плоскость выбирают так, чтобы получить нормальные поперечные сечения. Если секущая плоскость проходит через ось поверхности вращения, ограничивающей отверстие или углубление, то контур сечения или углубления показывают полностью. Контур сечения прерывают, если секущая плоскость проходит через углубления, пазы и канавки нецилиндрической формы (рис. 13).
Рисунок 13.
Если секущая плоскость проходит через некруглое отверстие и сечение получается состоящим из отдельных самостоятельных частей, то следует применять разрезы (рис. 14).
Рисунок 14.
Если на чертеже не требуется указывать материал, из которого изготовлен предмет, то сечения штрихуются как показано на рисунке 15, а.
Если линии штриховки совпадают с контурными линиями или осью, то штриховку выполняют под углом 30º или 60º (рис. 15, б). Наклон линий и расстояние между ними для всех сечений одного и того же предмета, выполненных в одном масштабе, должен быть одинаков.
Графическое обозначение материалов в сечениях в зависимости от вида материалов приведено в ГОСТ 2.306-68.
Рисунок 15.
Порядок выполнения эскиза вала
1. Анализ геометрической формы детали и определение мест целесообразного сечения.
Проанализировать форму детали, т.е. определить какие поверхности ограничивают деталь. Следует внимательно изучить её конструктивные особенности: наличие и форму шпоночных пазов, проточек, фасок, галтелей, резьбовых участков, посадочных мест под подшипники, центровых отверстий.
2. Выбор и установление главного вида, количества и характера изображений.
Деталь вал относится к группе деталей, ограниченных преимущественно поверхностями вращения и предназначена для передачи крутящего момента. Деталь получается при обработке на токарных станках, ее ось располагается горизонтально, резец перемещается справа налево. Поэтому на чертеже главный вид располагают так, чтобы ось была параллельна основной надписи, а участки с большими диаметрами находились левее участков с меньшими диаметрами.
3. Выбор положения формата; масштаба изображения.
4. Композиция рабочего поля:
а) определение рабочего поля;
б) расположение габаритных прямоугольников;
в) проведение осей симметрии.
Наметить необходимое (минимальное с учётом условностей, установленных ГОСТ 2.305-2008) число изображений - видов, разрезов, сечений. Особое внимание уделить выбору главного изображения.
5. Построение главного вида:
а) построение габаритных очертаний геометрических массивов;
б) изображение очертаний видимых элементов на геометрических массивах;
в) изображение очертаний невидимых элементов на геометрических массивах.
Нанести тонкими линиями линии видимого контура на видах и разрезах. Все линии, по возможности, проводить от руки по линиям, имеющимся на бумаге сетке. Центры окружностей помещать в точках пересечения линий сетки.
6. Построение фигур сечений:
а) центровые линии (оси симметрии) и внешнее очертание;
б) уточнение фигуры сечения (построение характерных элементов);
в) штриховка фигуры сечения.
С целью выявления формы и простановки размеров главный вид дополнить вынесенными сечениями (на свободном поле чертежа или на следе секущей плоскости). Необходимые разрезы и сечения выполняются по ГОСТ 2.305-2008.
7. Нанесение размеров и обозначение сечений:
а) размеры элементов детали;
б) координирующие размеры;
в) габаритные размеры;
г) обозначение сечений.
8. Обвести чертеж, рамку, заполнить и обвести основную надпись.
Задание: На листе формата А4 в клетку выполнить эскиз вид вала, взяв направление взгляда по стрелке А. выполнить три сечения. Сечение плоскостью В расположить на продолжении следа секущей плоскости; сечения плоскостями А и Б - на свободном месте чертежа.
