 |
Определения, обозначения, сокращения,анормативные ссылки
|
|
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт - Неразрушающего контроля
Направление подготовки – 12.03.01 Приборостроение
Кафедра - Точного приборостроения
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
| Тема работы |
| Расчетно-конструкторская модель гиродина |
УДК 629.78
Студент
| Группа | ФИО | Подпись | Дата |
| 1Б2В | Индыгашева Нэля Сергеевна |
Руководитель
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Доцент каф. ТПС | Костюченко Тамара Георгиевна | Кандидат технических наук |
КОНСУЛЬТАНТЫ:
По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Ассистент каф. менеджмента, ИСГТ | Николаенко Валентин Сергеевич |
По разделу «Социальная ответственность»
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Ассистент каф. ЭБЖ, ИНК | Мезенцова Ирина Леонидовна |
По разделу «Вопросы технологии»
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Доцент каф. ТПС | Гормаков Анатолий Николаевич | Кандидат технических наук |
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:
| Зав. кафедрой | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Заведующий каф. ТПС, доцент | Бориков Валерий Николаевич | Доктор технических наук |
Томск – 2016 г.
ЗАПЛАНИРОВАННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ ПО ПРОГРАММЕ
| Код результата | Результат обучения |
| Профессиональные компетенции | |
| Р1 | Применять современные базовые и специальные естественнонаучные, математические и инженерные знания для разработки, производства, отладки, настройки и аттестации средств приборостроения с использованием существующих и новых технологий, и учитывать в своей деятельности экономические, экологические аспекты и вопросы энергосбережения |
| Р2 | Участвовать в технологической подготовке производства, подбирать и внедрять необходимые средства приборостроения в производство, предварительно оценив экономическую эффективность техпроцессов; принимать организационно-управленческие решения на основе экономического анализа |
| Р3 | Эксплуатировать и обслуживать современные средств измерения и контроля на производстве, обеспечивать поверку приборов и прочее метрологическое сопровождение всех процессов производства и эксплуатации средств измерения и контроля; осуществлять технический контроль производства, включая внедрение систем менеджмента качества |
| Р4 | Использовать творческий подход для разработки новых оригинальных идей проектирования и производства при решении конкретных задач приборостроительного производства, с использованием передовых технологий; критически оценивать полученные теоретические и экспериментальные данные и делать выводы; использовать основы изобретательства, правовые основы в области интеллектуальной собственности |
| Р5 | Планировать и проводить аналитические, имитационные и экспериментальные исследования по своему профилю с использованием новейших достижения науки и техники, передового отечественного и зарубежного опыта в области знаний, соответствующей выполняемой работе |
| Р6 | Использовать базовые знания в области проектного менеджмента и практики ведения бизнеса, в том числе менеджмента рисков и изменений, для ведения комплексной инженерной деятельности; уметь делать экономическую оценку разрабатываемым приборам, консультировать по вопросам проектирования конкурентоспособной продукции |
| Универсальные компетенции | |
| Р7 | Понимать необходимость и уметь самостоятельно учиться и повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности |
| Р8 | Эффективно работать индивидуально, в качестве члена команды по междисциплинарной тематике, а также руководить командой, демонстрировать ответственность за результаты работы |
| Р9 | Владеть иностранным языком на уровне, позволяющем работать в интернациональной среде, разрабатывать документацию, презентовать и защищать результаты инженерной деятельности |
| Р10 | Ориентироваться в вопросах безопасности и здравоохранения, юридических и исторических аспектах, а так же различных влияниях инженерных решений на социальную и окружающую среду |
| Р11 | Следовать кодексу профессиональной этики, ответственности и нормам инженерной деятельности |
Министерство образования и науки Российской Федерации
|
|
|
|
|
|
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт неразрушающегоконтроля
Направление подготовки (специальность) 12.03.01 Приборостроение
Кафедра точногоприборостроения
УТВЕРЖДАЮ:
Зав. кафедрой
_______ _______ Бориков В.Н
(Подпись) (Дата) (Ф.И.О.)
ЗАДАНИЕ
На выполнение выпускной квалификационной работы
В форме:
| Бакалаврской работы |
(бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации)
Студенту:
| Группа | ФИО |
| 1Б2В | Индыгашева Нэля Сергеевна |
Тема работы:
| Расчетно-конструкторская модель гиродина | |
| Утверждена приказом директора (дата, номер) |
| Срок сдачи студентом выполненной работы: |
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:
| Исходные данные к работе | Объект разработки – расчетно-конструкторская модель гиродина. Требования к гиродину: Кинетический момент – 5 Н·м·с; Ресурс – 5 лет минимум; Масса – 7 кг; Потребляемая мощность – максимум 20 Вт; Высота обода маховика – 40 мм; Скорость – 10000 об/мин. | |
| Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов | ||
| Перечень графического материала | Сборочный чертеж гиродина Чертеж вала | |
| Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы | ||
| Раздел | Консультант | |
| Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение | Николаенко Валентин Сергеевич, ассистент кафедры Менеджмента, ИСГТ | |
| Социальная ответственность | Мезенцева Ирина Леонидовна, ассистент кафедры ЭБЖ, ИНК | |
| Вопросы технологии | Гормаков Анатолий Николаевич, доцент кафедры ТПС, к.т.н. | |
| Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном языках: | ||
|
|
|
| Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику |
Задание выдал руководитель:
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Доцент каф. ТПС | Костюченко Тамара Георгиевна | к.т.н. |
Задание принял к исполнению студент:
| Группа | ФИО | Подпись | Дата |
| 1Б2В | Индыгашева Нэля Сергеевна |
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ»
Студенту:
| Группа | ФИО |
| 1Б2В | Индыгашевой Нэле Сергеевне |
| Институт | Неразрушающего контроля | Кафедра | Точного приборостроения |
| Уровень образования | Бакалавриат | Направление/специальность | Приборостроение |
| Исходные данные к разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»: | |
| 1. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ): материально-технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих | Работа с информацией, представленной в научных публикациях; |
| 2. Нормы и нормативы расходования ресурсов | Определение структуры плана проекта и трудоёмкости работ, разработка графика проведения НТИ, бюджет НТИ. |
| 3. Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования | Определение интегрального показателя финансовой эффективности, интег-рального показателя ресурсо-эффективности, интегрального показа-теля эффективности и сравнительной эффективности вариантов исполнения |
| Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке: | |
| 1. Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения | Определение потенциалов потребителя результатов исследования. |
| 2. Планирование и формирование бюджета научных исследований | Планирование этапов работы, определение календарного графика трудоёмкости работы, расчет бюджета. |
| 3. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования | Оценка сравнительной эффективности проекта |
| Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей): | |
|
|
|
| Дата выдачи задания для раздела по линейному графику |
Задание выдал консультант:
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Ассистент каф. менеджмента, ИСГТ | Николаенко Валентин Сергеевич |
Задание принял к исполнению студент:
| Группа | ФИО | Подпись | Дата |
| 1Б2В | Индыгашева Нэля Сергеевна |
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ»
Студенту:
| Группа | ФИО |
| 1Б2В | Индыгашевой Нэле Сергеевне |
| Институт | Неразрушающего контроля | Кафедра | Точного приборостроения |
| Уровень образования | Бакалавриат | Направление/специальность | Приборостроение |
| Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»: | ||
| 1. Теоретические исследования (моделирование, расчеты) характеристик приборов/ оборудования (без разработки опытного образца) | В ходе выпускной работы было произведено расчет и проектирование деталей гиродина. | |
| Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке: | ||
| 1. Профессиональная социальная безопасность. 1.1. Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при эксплуатации объекта исследования. 1.2. Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на рабочем месте при проведении исследований. | Рабочий процесс проводится в кабинете на кафедре, где могут быть такие вредные факторы как: отклонение показателей микроклимата, недостаточная освещенность рабочей зоны, повышенный уровень ионизирующих излучений. В ходе выполнения работы так же возможно поражение электрическим током. | |
| 2. Экологическая безопасность: 2.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 2.2. Анализ «жизненного цикла» объекта исследования. 2.3. Обоснование мероприятий по защите окружающей среды. | Во время проведения исследования и по его окончанию не существуют источников загрязнения окружающей среды. | |
| 3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: | В ходе работы возможно возникновение пожара. | |
| 4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности: | Рациональная планировка рабочей зоны, требования к основным элементам рабочего места: рабочий стол, рабочий стул, персональный компьютер, клавиатура и мышка. | |
|
|
|
| Дата выдачи задания для раздела по линейному графику |
Задание выдал консультант:
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Ассистент каф. ЭБЖ, ИНК | Мезенцова Ирина Леонидовна |
Задание принял к исполнению студент:
| Группа | ФИО | Подпись | Дата |
| 1Б2В | Индыгашева Нэля Сергеевна |
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«Вопросы технологии»
Студенту:
| Группа | ФИО |
| 1Б2В | Индыгашевой Нэле Сергеевне |
| Институт | ИНК | Кафедра | ТПС |
| Уровень образования | Бакалавриат | Направление/специальность | Приборостроение |
| Исходные данные к разделу «Вопросы технологии»: | |
| 1. Годовая программа выпуска или размер партии | |
| 2. Конструкторская документация на изделия | Чертежи общего вида гиродина, спецификация, рабочий чертеж втулки |
| 3. ГОСТы, стандарты, нормали, справочники | ГОСТ 2.004-88 ЕСКД ГОСТ 14.301—73 ЕСТПП и др. |
| Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке: | |
| 1. Определение сборочного состава изделия 2. Оценка технологичности конструкции изделия 3. Разработка технологического процесса сборки изделия 4. Обоснование выбора материала и расчет потребного количества необходимого материала 5. Оценка технологичности детали «втулка». Разработка технологического процесса изготовления детали «втулка» | |
| Перечень разработанной документации (с точным указанием обязательных чертежей): | |
| Карта технологичного процесса сборки, Карта технологичного процесса изготовления детали |
| Дата выдачи задания для раздела по линейному графику |
Задание выдал консультант:
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Доцент каф. ТПС | Гормаков А.Н. | к.т.н., доцент |
Задание принял к исполнению студент:
| Группа | ФИО | Подпись | Дата |
| 1Б2В | Индыгашева Нэля Сергеевна |
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа состоит из 97 с., 14 рис., 10 табл., 16 источников, 5 прил.
Ключевые слова: система ориентации космического аппарата, исполнительный орган, система автоматизированного проектирования.
Объектом исследования является гиродин.
Цель работы – разработка расчетно-конструкторской модели гиродина.
В процессе исследования проводились расчет габаритных размеров маховика гиродина, проектирование 3D моделей деталей гиродина и в последующем их сборка в одно целое. Так же были выбраны материалы для всех деталей.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики: гиродин представляет собой двухстепенный силовой гироскоп, кинетическим моментом 5 Нмс и скоростью вращения 10000 об/мин. Основной деталью гиродина является маховик с высотой обода 40 мм и наружным диаметром 140 мм.
Степень внедрения: не внедрен.
Область применения: гиродин применяется для стабилизации и ориентации космических аппаратов
Определения, обозначения, сокращения,анормативные ссылки
Нормативные ссылкип
Впнастоящейаработеаиспользованымссылкианааследующиеастандарты:
ГОСТ 12.2.033-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
ГОСТ 27954-97 Видеомониторы персональных электронных вычислительных машин. Типы, основные параметры, общие технические требования.
Определения
В данной работе применены следующие термины с соответствующими определениями:
Система ориентации космического аппарата: одна из бортовых систем космического аппарата, обеспечивающая определённое положение осей аппарата относительно некоторых заданных направлений.
Гиродин – двухстепенный силовой гироскоп.
Система автоматизированного проектирования: автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.
T-Flex CAD: Система параметрического проектирования и оформления конструкторско-технологической документации, позволяющая создавать 2D и 3D чертежи, так же сборочные конструкции любой сложности.
Оглавление
Оглавление. 9
Введение. 11
Обзор литературы.. 13
1 Исполнительные органы.. 14
1.1 Системы управления. 14
1.2 Классификация систем управления. 15
1.3 Назначение и состав систем ориентации. 16
1.4 Типы исполнительных органов. 19
1.5 Гиродин. 21
2 Системы автоматизированного проектирования. 22
2.1 T-FLEX CAD 2D/3D.. 27
3 Расчетно-конструкторская модель гиродина. 30
3.1 Проектирование маховика гиродина. 31
3.2 Датчик положения ротора. 35
3.3 Электродвигатель. 35
3.4 Выбор материалов. 37
3.5 Расчетно-конструкторская модель гиродина. 37
4 Раздел «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность, ресурсосбережение» 39
4.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения. 39
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования. 39
4.1.2. Анализ конкурентных технических решений. 40
4.1.3. Технология QuaD.. 43
4.2Планирование научно-исследовательских работ. 45
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования. 45
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ. 46
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования. 47
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 48
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ.. 49
4.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ. 50
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы.. 51
4.3.4. Дополнительная заработная плата исполнителей темы.. 54
4.3.5. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 54
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта. 55
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования. 56
5. Раздел «Социальная ответственность». 59
5.1 Профессиональная социальная безопасность. 60
5.1.1 Повышенный уровень шума на рабочем месте. 62
5.1.2 Повышенный уровень ионизирующих излучений в рабочем месте. 63
5.1.3 Электрический ток. 64
5.2 Экологическая безопасность. 65
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 66
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. 68
6 Раздел «Вопросы технологии». 72
6.1 Определение сборочного состава узла. 72
6.2 Выбор организационной формы сборки и методы сборки. 72
6.3 Разработка технологического процесса сборки. Схема сборки с базовой деталью. Маршрутная и операционная карта. 75
6.4 Выбор оборудования, оснастки, приспособлений, вспомогательных материалов и инструмента. 76
6.5 Оценка технологичности узла и детали. 76
Список использованных источников. 80
Введение
Космические исследования находят широкое применение в хозяйственной деятельности человека. Исследования космоса ведутся как с помощью пилотируемых космических полетов, так и автоматических космических аппаратов.
Большое количество задач и проблем, решаемых с помощью космических аппаратов, привело к созданию большого количества космических аппаратов с различным функциональным назначением. Эти космические аппараты должны быть оснащёнными системами ориентации. Необходимость данной системы обусловлена следующими задачами:
- ориентирование солнечных батарей на Солнце;
- для навигационных измерений;
- для проведения различных исследований;
- при передаче информации с помощью остронаправленной антенны;
- перед включением тормозного или разгонного двигателя с целью изменения траектории полёта.
Составной частью систем ориентации являются исполнительные органы. Использование космического пространства непрерывно связано с совершенствованием как систем ориентации в целом, так и их исполнительных органов – одного из элементов этой системы.
Создание исполнительного органа, отвечающих современным требованиям, обусловило развитие как теории в области космонавтики, так и инженерно-практических вопросов. Основой большинства типов исполнительных органов является гироскоп.
В данной работе был рассмотрен один из множества исполнительных органов, такой как гиродин, представляющий собой двухстепенный силовой гироскоп. Гиродин предназначен для ориентации и стабилизации космических аппаратов.
Целью работы было создание расчетно-конструкторской модели гиродина с заданными параметрами. Конструирование и сборка деталей гиродина проводились с помощью CAD системы T-FLEX CAD 2D/3D.
Целью работы является создание расчетно-конструкторской модели гиродина с заданными параметрами. Конструирование и сборка деталей проводились в CAD системе T-FLEX CAD 2D/3D.
Обзор литературы
Чтобы провести расчетно-конструкторскую работу очередь узнать информацию о приборе или устройстве, конструкцию которой планируется в будущем получить. Необходимо узнать и разобраться в устройстве и принципе работы. Тогда вы будете знать, какая деталь и для чего она нужна.
Про гиродины и других исполнительные органы много написано в книгах «Управление космическими летательными аппаратами» Алексеева К.Б., Бебенина Г.Г. и «Электромеханические исполнительные органы систем ориентации космических аппаратов» Дмитриева В.С., Костюченко Т.Г., Гладышев Г.Н. В этих книгах подробно пишется про устройство, принцип работы и конструкцию гиродинов и других исполнительных органов. Из этих книг так же можно узнать про различные типы исполнительных органов и области применения систем ориентации.
Проектирование гиродина проходило в T-FLEX CAD 2D/3D. Это система автоматизированного проектирования, которая позволяет создать не только чертеж конструкции, но и 3D модель. Так же T-FLEX позволяет делать чертеж параметрической. Для работы с этой системой существует много различных методических указаний и книг. В выпускной работе использовались следующие методические указания: T-FLEX CAD двухмерное проектирование и черчение руководство пользователя. Можно также найти много информации об системах автоматического проектирования в интернете.
Исполнительные органы
Системы управления
Первые космические аппараты (спутники), предназначенные для
исследования космоса, не имели систем ориентации. Необходимость
последних возникла в связи с расширением и углублением космических
исследований, проведением научных экспериментов и решением непрерывно расширяющегося круга практических задач в области связи, метеорологии, навигации наземных средств транспорта, геологии, а также задач техники применения космических аппаратов. Все это потребовало создания космического аппарата различного функционального назначения.
Основная задача системы управления космического аппарата – это компенсация возмущений, действующих на него в полете (или неточности выведения), а также программное наведение [1].
В зависимости от назначения космического аппарата (спутник связи, геодезический спутник и т.п.) системы ориентации могут быть различными, но задача у них одна – обеспечить требуемую ориентацию корпуса космического аппарата для выполнения необходимых технологических операций.
Эта задача систем ориентации искусственных спутников Земли разделяется на следующие подзадачи:
- обеспечение электроэнергией бортовой аппаратуры, т.е. участие в осуществлении маневров, обеспечивающих максимальную освещенность солнечных батарей;
- обеспечение связи, т.е. наведения остронаправленных антенн на пункты приема передачи информации и команд;
- обеспечение задач навигации, т.е. осуществление программных маневров и коррекций траектории;
- обеспечение научных исследований (изучение планет, астрофизических объектов и т.п.) [2].
|
|
|
