Проектируемый редуктор входит в привод к мельнице, обеспечивающий пониженную скорость на выходе по сравнению со скоростью на входе.

В основе конструкции положена двухступенчатая схема с цилиндрической прямозубой передачей на первой и второй ступенях.

Вращающий момент от электродвигателя к редуктору передается при помощи муфты упругой со звездочкой. От редуктора вращающий момент передается цепной передачей.

По условиям компоновки привода двигатель и редуктор устанавливаются на литой плите, которая в свою очередь устанавливается на фундаменте и крепится к нему фундаментными болтами. Вращающиеся детали ограждаются по нормам техники безопасности специальными кожухами.

Смазка всех трущихся частей и узлов осуществляется разбрызгиванием масла, залитого в корпус редуктора до определенного уровня. Для смазки используется масло индустриальное И-Г-А ГОСТ 20799-75. Частота смены масла - 1 раз в год.

Механизм, согласно заданию, рассчитан на эксплуатацию в течение длительного периода при трехсменной работе и сравнительно полном использовании мощности привода.

6.2 Параметрическое описание объекта проектирования

Цвет - стальной;

Вес - 32 кг;

Изготавливается из стали различных марок:

· материал шестерни и колеса цилиндрической передачи сталь 45 улучшенная;

· материал крышки - сталь 45;

· материал корпуса - чугун;

Форма имеет сглаженные очертания, но есть выступающие наружу фланцы, ребра жесткости; на входе - муфта, на выходе - цепная передача.

Шумовые характеристики: работа редуктора должна быть без заеданий, толчков. Скрежет и вибрация недопустимы.

Температура: в нерабочем состоянии температура редуктора равна температуре окружающей среды, в рабочем состоянии повышается на 30-50С.

Запах - масляной смазки.

6.3 Морфологическое описание объекта

Редуктор выполняет функцию передачи и преобразования момента, поэтому его можно представить в виде 3 узлов. Первый узел - это узел передачи момента от электродвигателя к редуктору. Второй узел - узел преобразования момента в самом редукторе. И третий узел - узел передачи момента на выходе.

Рассматривая каждый узел в отдельности можно представить редуктор как дерево элементов «И-ИЛИ», где каждой вершине «И» соответствует только одно возможное решений, а вершине «ИЛИ» несколько вариантов конструктивных решений. Дерево «И-ИЛИ» редуктора приведено на рисунке. На рисунке приведена укрупненная схема узла преобразования редуктора. Из построенного дерева «И-ИЛИ» выделим дерево решений, т. е. конструкционные элементы и узлы, соответствующие заданному редуктору. Граф «И» дерева решений представлен на рисунке.

6.4 Функциональное описание редуктора

Дерево «И» является графом связи элементов разрабатываемого редуктора. Номер узла показывает его положение на уровнях иерархии. Функциональное назначение деталей и узлов привода представим в виде таблиц. В таблице 1 привод представлен поэлементно с указанием функций выполняемых каждым конкретным элементом. В таблице 2 данные из таблицы 1 представлены в виде матрицы инцидентности, элемент матрицы равен 1, если элемент или деталь выполняет данную функцию и 0 в другом случае.

Таблица 1 - Функциональные назначения элементов редуктора

6.5 Описание жизни объекта

Редуктором называется передача, установленная в отдельной закрытой коробке, называемой корпусом, и служащая для снижения (повышения) угловой скорости и повышения (снижения) вращающего момента на ведомом валу по сравнению с валом ведущим; спроектированный мною редуктор предназначен для передачи момента к мельнице.

Данный объект на протяжении всей жизни функционирует следующим образом. Передача момента от двигателя к редуктору осуществляется при помощи муфты. Момент передается на входной вал. Вал-шестерня передает момент зубчатому колесу, для чего применяют призматические шпонки. Зубчатая передача состоит из зубчатого колеса и вала-шестерни. Зацепление происходит посредством зубьев. В зацепление зубья входят сразу по всей длине. После поворота ведущего колеса на величину торцевого шага по основной окружности в зацепление входит очередная пара зубьев и нагрузка передается по двум контактным линиям. При передаче крутящего момента в зацеплении кроме нормальной силы действует сила, связанная со скольжением. Под действием этих сил зуб находится в сложном состоянии. Решающее влияние на его работоспособность оказывают два основных напряжения: контактные и напряжения изгиба. Эти переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев: поломка зубьев от напряжений изгиба и выкрошивание поверхности от контактных напряжений. С контактными напряжениями и трениями связаны также износ, заедание и другие виды повреждений поверхности зубьев.

Поверхностная термическая или термохимическая обработка, обеспечивающая высокую твердость рабочих поверхностей зубьев, приводит к существенному увеличению допускаемых контактных напряжений. В то же время допускаемые напряжения изгиба, определяемые в основном свойствами материала сердцевины зуба, мало изменяются.

На входном, выходном валах стоят шариковые однорядные подшипники. Они изготавливаются из высокопрочных подшипниковых сталей с термообработкой, обеспечивающей высокую твердость.

На выходе редуктора расположена звездочка.

7. Разработка ПМК для параметризации модели крышки подшипника

7.1 Формулирование целей проектирования и построение SADT диаграммы

При разработке программного комплекса главной целью ставится получение параметрической модели сквозной торцевой крышки подшипника. Размеры модели должны изменяться в соответствии с заданными параметрами модели. Построение модели должно быть осуществлено при помощи современной CAD системы SolidWorks, используя методы OLE Automation. Исходные данные к параметризации должны проверяться на логическое соответствие и геометрическую логику. Тестовые варианты должны заключаться в базе данных. База данных будет реляционной формата.dbf, разработанной в среде Paradox 7.0.

Покажем взаимодействие активностей программного комплекса как единой системы, используя методику SADT технологии.

Модель SADT объединяет диаграммы в иерархические древовидные структуры. В диаграмме выделяют несколько блоков, вместо одной громоздкой модели используются несколько взаимосвязанных моделей, что обеспечивает структуризацию системы.

Каждая сторона блока имеет своё назначение и показывает принципы функционирования блока:

· входы - преобразуются в выходы;

· управление - ограничивает и предписывает условия выполнения деятельности;

· исполнители - описывают, за счёт чего выполняются преобразования.

Дуги означают наборы предметов и сопровождаются текстом на естественном языке. Дуги могут соединяться и разветвляться.

Предметы состоят в четырех возможных отношениях с активностями (Вход, Выход, Управление, Исполнитель). Таким образом, стороны блока графически сортируют предметы, изображаемые дугами.

Размещение блоков на диаграмме производится по ступенчатой схеме в соответствии с их доминированием - влиянием одного блока на другой. Номера блоков проставляются обычно в соответствии с доминированием. Взаимовлияние проявляется в пересылке Выхода одной активности к другой - для дальнейшего преобразования, либо в выработке управляющей информации, которая предписывает, что должна делать другая активность.

При использовании SADT варианты диаграмм разрабатываются несколько раз для выбора лучшего.

Достоинства SADT - совмещение диаграммы (активность - предмет); отражение управления, обратной связи, исполнителей и одновременный показ доминирования.

На рисунке 8 приведен пример SADT диаграммы для программного комплекса, реализующий параметризацию крышки подшипника.

Детализирующая часть диаграммы представлена на рисунке и отражает порядок выбора исходных данных: отображает процесс обращения к базе данных и возникающие при этом потоки данных.

7.2 Логическая структура ПК: DFD и STD диаграммы

При структурном подходе для целей моделирования систем вообще и структурного анализа в частности используют три группы инструментальных средств, иллюстрирующих:

· функции, которые система должна выполнять;

· отношения между данными;

· зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Представление информации требует использования наглядных диаграммных методик. Существует множество различных средств визуализации информации, которые применяются на практике. Выбор этих средств зависит от решаемой задачи, поэтому рассмотрим ряд наиболее часто используемых для указанных задач диаграмм и методик соответственно:

DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных; совместно со словарями данных и спецификациями процессов (миниспецификация) иллюстрируют функции, которые система должна выполнять;

ERD (Entity Relationship Diagrams) - диаграммы сущность- связь показывают отношения между данными;

STD (State Transition Diagrams) - диаграммы перехода состояний показывают зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Перечисленные средства дают полное описание системы независимо от её новизны. Производится построение логической функциональной спецификации - подробное описание того, что должна делать система, без рассмотрения путей реализации (чёткое представление о конечных результатах).

Логическая DFD показывает внешние по отношению к системе источники и стоки данных, идентифицирует логические функции и группы элементов данных, связывающих одну функцию с другой (потоки), идентифицирует хранилища (накопители) данных.

Структуры потоков данных хранятся и анализируются в словарях данных. Каждая логическая функция (процесс) может быть детализирована с помощью DFD нижнего уровня. В случае наличия реального времени используют STD-диаграммы.

Диаграммы потоков данных DFD (Data Flow Diagrams) - являются основным средством моделирования функциональных требований к проектируемой системе. С их помощью эти требования разбиваются на функциональные компоненты (процессы), связанные потоками данных и представляются в виде графа.

Главная цель таких средств - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

Важную роль в модели играет специальный вид DFD - контекстная диаграмма, которая моделирует систему наиболее общим образом (на самом высоком уровне). Контекстная диаграмма моделирует (отражает) интерфейс связи системы с внешним миром, а именно _ информационные потоки между системами и внешними сущностями, с которыми она должна быть связана.

Она идентифицирует внешние сущности, а также единственный процесс, отражающий главную цель или природу системы. Каждый проект имеет только одну контекстную диаграмму (0-го уровня).

Детализация DFD осуществляется на основе процессов: каждый процесс раскрывается с помощью DFD нижнего уровня или спецификации процесса.

Диаграммы переходов состояний STD (рисунок) предназначены для моделирования и документирования реакций системы при ее функционировании во времени.

STD позволяют осуществлять декомпозицию управляющих процессов в системе. STD описывают отношения между входными и выходными управляющими потоками на управляющем процессе. STD моделируют последующее функционирование системы на основе ее предыдущего и настоящего функционирования.

Контекстная DFD диаграмма программного комплекса приведена на рисунке. Детализирующая DFD диаграмма активности «Параметризировать крышку» приведена на рисунке.

Таблица 2 - Матрица функционального описания редуктора