Застосування комп’ютерного моделювання ПТД час проведення лабораторних робіт

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАСТОСУВАННЯ КОМП'ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ПТД ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

І.В. Лебединець, С.Ю. Саєнко, С.М. Костенко

Анотація

Використання інформаційних технологій у навчальному процесі, зокрема комп'ютерного моделювання за допомогою програмного забезпечення Gear Trax та Inventor, значно розширює можливості засвоєння тематичного матеріалу під час проведення лабораторних робіт з нарізання зубців зубчастих коліс методом обгинання, створення зубчастих та черв'ячних передач, які виконують студенти ФОТС ХДУХТ.

Ключові слова: моделювання, програма, лабораторна, нарізання, зубці, зчеплення, колеса, передачі, редуктор.

Аннотация

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

И.В. Лебединец, С.Ю. Саенко, С.М. Костенко

Использование информационных технологий в процессе обучения, в частности компьютерного моделирования с помощью программного обеспечения Gear Trax и Inventor, существенно расширяет возможности усвоения тематического материла при проведении лабораторных работ по нарезанию зубцов зубчатых колес методом обкатки, по созданию зубчатых и червячных передач, которые выполняют студенты ФОТС ХГУПТ.

Ключевые слова: моделирование, программа, лабораторная, нарезание, зубцы, зацепление, колеса, передачи, редуктор.

Annotation

THE USE OF COMPUTER DESIGN IN LABORATORY WORKS I.V. Lebedinets, S.U. Saenko, S.M. Kostenko

Nowadays, the introduction of information technologies in the process of teaching of technical disciplines to the students of engineering specialities is one of the topical tasks. The introduction of laboratory works with the use of computer modelling in the process of teaching is of great importance as knowledge and skills from the individual research work with the real engineer devices will undoubtedly improve the level of training and will be used by students in the academic process and future work according to their specialities.

The use of computer modelling by software Gear Traxe and Inventor in the laboratory works on cutting of tooting gear-wheels by the method of rolling, creations of toothed and worming transmissions improves the understanding of material and the level of learning by the students on the proper topics of disciplines.

Keywords: modelling, program, laboratory, cutting, indents, gearing, wheels, transmissions, reducer.

Постановка проблеми у загальному вигляді. У наш час у процесі викладання технічних дисциплін досить актуальним є питання застосування різноманітних інноваційних методів викладання. Пріоритетне завдання - це впровадження в навчальний процес лабораторних робіт, у яких використовуються комп'ютерні технології, тому що знання, отримані студентами в результаті самостійної роботи з інженерним обладнанням, підвищують рівень сприйняття матеріалу та засвоєння знань студентами.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. У лекційному курсі дисциплін ТММ студенти знайомляться з теоретичним підґрунтям методів нарізання зубців - копіюванням та огинанням, а також перевагами останнього, а саме:

- точністю нарізання, бо інструментом може бути інструментальна рейка (або черв'ячна фреза з перерізом рейки), яку можна виготовити з високою точністю;

- малий інструментальний парк, бо однією фрезою певного модуля можна нарізати колеса з будь-якою кількістю зубців;

- відсутність накопиченої помилки кроку.

Типова лабораторна робота, яка виконується за допомогою пристрою ТММ-42 (рис. 1), наочно демонструє перші дві переваги та умови підрізання зубців шестерні з кількістю зубців менше ніж 17.

Робота передбачає нарізання зубчастого колеса за вихідними параметрами, усунення підрізання зсувом рейки від центру заготовки та порівняння геометричних параметрів зубців, нарізаних із обчисленим зсувом інструменту та без нього, тобто збільшення товщини зубця на ділильному та основному колах, а також її зменшення на колі верхівок зубців за позитивного зміщення [1].

Під час вивчення дисципліни «Деталі машин» студенти виконують лабораторні роботи, під час яких досліджують конструкцію та визначають кінематичні параметри циліндричного, конічного та черв'ячного редукторів [2]. Знання та навички, набуті під час самостійної дослідницької роботи з реальними пристроями, полегшують виконання студентами курсового проекту з цієї дисципліни та забезпечують інженерну підготовку за обраним фахом.

навчальний програмний лабораторний колесо

У машинобудівних ВНЗ лабораторний практикум із дисциплін «Теорія машин і механізмів» та «Деталі машин» передбачає використання промислового обладнання для нарізання зубців зубчастих коліс. Останнім часом набувають поширення лабораторні практикуми з даної тематики, які реалізують комп'ютерне моделювання замість фактичного нарізання зубів, що значно знижує собівартість робіт при фактично тій же наочності процесу. Зокрема, багатьма викладачами технічних дисциплін використовуються такі комп'ютерні програми, як Autocad, Solid Works, КОМПАС, ADEM з метою проектування зубчастих коліс, зачеплень та різноманітних редукторів.

Мета статті - надати інформацію щодо впровадження інформаційних технологій у навчальний процес, зокрема для проведення лабораторних робіт із нарізання зубців зубчастих коліс та створення зубчастих і черв'ячних редукторів.

Виклад основного матеріалу. В аспекті дослідження даної проблеми викладачами нашої кафедри було запроваджено лабораторні роботи, зокрема з дисциплін ТММ, «Деталі машин», із використанням програмного забезпечення Gear Trax та Inventor [3].

Упровадження в навчальний процес лабораторної роботи з використанням програмного забезпечення Gear Trax дозволяє моделювати за допомогою комп'ютера підрізання шестерні та його усунення за незмінного колеса порівняно з геометричними параметрами зубчастих пар. Крім того, здійснюється анімація кінематичної пари, визначаються точки контакту, стають наочними всі переваги виготовлення зубців методом обгинання. Полегшується розуміння збігання початкових та ділильних кіл для нульових зубчастих передач, зміна експлуатаційного кута зачеплення, різниця товщини зубця на різних колах, обмеження максимального значення позитивного зміщення інструменту (рис. 2, 3).

Використання програмного забезпечення наочно показує зменшення коефіцієнта перекриття за позитивного зміщення інструменту. На перший погляд, збільшення діаметрів кіл верхівок збільшує робочу лінію зачеплення, але насправді зростання міжосьової відстані та збільшення кута експлуатаційного зчеплення приводять до зменшення кута перекриття.

Упровадження викладачами кафедри механіки та графіки в робочу програму дисципліни «Деталі машин» лабораторної роботи з використанням програм Gear Trax та Inventor дозволяє моделювати зубчасту та черв'ячну передачі, а також створювати їх ескізи, що забезпечує сучасний науково-технічний рівень підготовки студентів.

Вихідними даними до моделювання передач є параметри, що були визначені студентами під час дослідження конструкцій редукторів (модуль зачеплення, кількість зубців, кут профілю, кут зачеплення, зміщення ріжучого інструменту, конструктивні розміри коліс, тощо). Під час моделювання зубчастого зачеплення можна наочно слідкувати за змінами геометричних параметрів зубчастого зачеплення, колеса, шестерні (рис. 4).

Використання програми Gear Trax дозволяє моделювати нарізання зубчастих коліс або черв'яка та черв'ячного колеса. Стає можливою анімація кінематичної пари, полегшується розуміння збігання початкових та ділильних кіл для нульових передач, стають наочними геометричні параметри, притаманні зубчастим та черв'ячним передачам.

Програмний комплекс Inventor ґрунтується на матеріалах, отриманих із Gear Trax, і дозволяє створити тривимірну модель зубчастої та черв'ячної передач з урахуванням усіх конструктивних особливостей (рис. 6-8).

Після передавання даних із Gear Trax до Inventor отримуємо тривимірну модель зовнішньої поверхні колеса (рис. 5), додаткові конструкторські елементи (фаски, отвори та ін.) додаємо окремо, уже в середовищі Inventor.

Таким чином, беручи до уваги виняткову наочність та ефективність програм Gear Trax та Inventor, у навчальних програмах дисциплін «Теорія механізмів і машин» та «Прикладна механіка» передбачено виконання лабораторної роботи «Нарізання зубчастих коліс методом обгинання» як пристроєм ТММ-42, так і за допомогою програми Gear Trax із порівнянням отриманих результатів, а у навчальній програмі дисципліни «Деталі машин» передбачено виконання лабораторної роботи «Моделювання зубчастих та черв'ячних передач».

Список джерел інформації

1. Кіницький, Я. Т. Теорія механізмів і машин / Я. Т. Кіницький. - К.: Наукова думка, 2001. - 660 с.

2. Kinyc'kyj, Ja. T., (2001), The theory of mechanisms and machines, [Teorija mehanizmiv i mashyn, Naukova dumka, Kiev, - 660 р.

3. Иванов М.Н. Детали машин: учебник для машиностроительных спец. ВУЗов / М. Н. Иванов, В. А. Финогенов. - 12-е изд. испр. - М.: Высш. шк., 2008. - 498 с.

4. Ivanov, M.N., Finogenov, V.A., (2008), Details of machines, textbook for machinebuilding specialities of vuzov, 12th ed. [Detali mashin: uchebnik dlja mashinostroitel'nyh special'nostej vuzov, High school, Moskow, - 498 р.

5. Саєнко С. Ю. Моделювання деталей та вузлів для приводів харчових виробництв. Методичні вказівки до самостійної роботи студентів з дисциплін «Деталі машин» / ХДУХТ. - Харків, 2005. - 16 с.

6. Sajenko, S.Ju. (2005), Design of details and knots for the occasions offood productions, Methodical pointing to independent work of students from disciplines of «Detail of machines» [Modeljuvannja detalej ta vuzliv dlja pryvodiv harchovyh vyrobnyctv. Metodychni vkazivky do samostijnoi' roboty studentiv z dyscyplin “Detali mashyn”] KSUFTT, Harkiv, - 16 p.

Размещено на Allbest.ru