Тема «Предмет изучения, задачи, цели и место дисциплины в инженерной подготовке»

Введение

Современный период технического образования характеризуется существенным сокращением времени аудиторных занятий и перенесением центра тяжести в подготовке специалиста на самостоятельную работу. Подобная концепция обусловливает повышение значимости общеметодологических вопросов, которые бы позволили обучающимся самостоятельное изучение частных вопросов на базе освоения общего подхода.

Настоящее пособие предназначено для студентов механических специальностей технических университетов и вузов, изучающих дисциплины «Детали машин и основы конструирования» (ДМ и ОК) и «Детали машин» (ДМ) по учебным планам, в которых предусмотрено 85 часов аудиторных занятий (лекции – 34 часа, практические – 34 часа и лабораторные занятия – 17 часов). Столь жёсткий регламент аудиторного времени, тенденция усиления в традиционном изложении указанных дисциплин вопросов основ конструирования, а также насущная необходимость автоматизации этого процесса, обусловили выделение в пособии раздела, посвящённого общей методологии конструкторского проектирования. В этом разделе рассмотрена структура процесса конструкторского проектирования как для объекта в целом, так и для его структурных составляющих, изложен перечень конструкторских документов, формирование которых должно быть освоено в процессе изучения указанных дисциплин. Здесь раскрыт итерационный подход к получению многовариантных конструкторских решений и выделены управляющие инструменты поиска оптимального варианта. В разделе также рассмотрены вопросы проведения начальных этапов процесса проектирования, связанных с формированием исходных данных и синтеза технической концепции создаваемого объекта и его составных элементов. Лекционный материал раздела освещает общую методику расчётов по наиболее распространённым критериям работоспособности деталей машин – прочности и износостойкости.

Конкретизация задач общей методологии процессов проектирования производится на базе наиболее разработанных элементов машин, в которых максимально используется международный инженерный опыт – зубчатых передач, валов, подшипников качения. Частная методика проектирования этих элементов машин будет рассмотрена в соответствующих разделах дисциплин. Методы их проектирования излагается в соответствии с общей методологией, и иллюстрируются укрупнёнными алгоритмами расчёта и конструктивного оформления деталей. При конструировании деталей, как это заведено в информационных технологиях, предполагается использование трёхмерных моделей, создание которых производится с учётом технологических требований. Учёт этих требований при создании конструкции элементов машин обеспечивает неформальную интеграцию процессов конструктивного и технологического проектирования.

Отличительной особенностью предлагаемого пособия также является включение в него материалов лабораторных и практических занятий, тематика которых тесно связана с лекционным материалом и курсовым проектом.

Решение типовых задач курса базируется на материалах классических учебников по дисциплине «Детали машин», проверенных многолетним опытом использования в учебных процессах и конструкторских разработках [1-6].

 

 

 

Лекция 1. Тема «Предмет изучения, задачи, цели и место дисциплины в инженерной подготовке»

Терминология и общие понятия о конструкторском проектировании

Машина– устройство, совершающее механические движения для преобразования энергии (энергетические машины), технологических преобразований предмета… Механизм– устройство, в котором движение одних звеньев преобразуется в… Сборочная единица (узел)– комплекс отдельных деталей, объединенных сборочными операциями и общей целью.

Требования к проектируемым техническим объектам

Исходными положениями для выбора метода проектирования технического объекта служат требования к нему. Среди многочисленных требований к ТО можно выделить ряд наиболее универсальных и чаще всего выдвигаемых: функциональные, технологические, антропологические, экономические [7]. К функциональным относят требования, обеспечивающие работу объекта с требуемыми параметрами. К ним естественно отнести как работоспособность объекта в целом, так и отдельных его элементов. Кроме того, к функциональным требованиям сложных ТО можно отнести производительность, энергонасыщенность, устойчивость и другие специальные требования. Технологические требования заключаются в возможности изготовления изделия с минимальной трудоёмкостью и использованием высокотехнологичных материалов и современных способов и средств производства. Среди антропологических требований можно назвать: эргономичность, эстетичность, безопасность, экологичность. Экономические требования определяются затратами материалов, энергии, затратами на подготовку и получение информации. В курсах ДМ и ОК, ОП, являющимися первыми дисциплинами, осуществляющими конструкторскую подготовку, основное внимание уделяется функциональным требованиям. Подробнее о требованиях к техническим объектам см. лаб. зан. 1.

 

Работоспособность. Отказы и критерии работоспособности деталей машин

В перечень отказов и критериев работоспособности деталей машин, по сравнению с предлагаемым традиционно , дополнительно включен отказ «Нарушение…   Таблица 1.1. Виды отказов и критерии работоспособности деталей машин Виды отказа Критерии…

Расчеты деталей машин на прочность. Поломки деталей машин и характеризующие их параметры

Нарушение прочности деталей происходит при их поломках. Наиболее объективным параметром опасности поломки являются рабочие напряжения, возникающие… ; ; , (1.1) где , , – соответственно рабочие нормальные, касательные и эквивалентные (при одновременном действии…

Методы расчетов деталей машин на прочность. Расчет по номинальным напряжениям

S≥[S] ; Sσ ≥ [S]σ ; Sτ ≥[S]τ (1.9) где S; Sσ и Sτ – соответственно коэффициенты запаса прочности общий,… Третья форма – расчет по вероятности безотказной работы или вероятности поломки. Эта форма основана на учете…

Общая методика определения допускаемых напряжений

В предыдущей лекции сформулирована универсальная зависимость для определения допускаемых напряжений:

[σ] = (σ _lim /S) _* К_конст

Таким образом, при решении поставленной задачи необходимо установить: σ_lim ; K_конст и S.

 

Определение предельных напряжений

С целью универсализации оценки σlim для всевозможных вариантов нагружения построим обобщенную диаграмму предельных напряжений (рис.1.4). На… 1 зона – NΣ = 0 ÷ Nкр - зона статических разрушений, σlim… 2 и 3 зоны – зоны усталостных разрушений. При этом вторая зона – Nкр < NΣ ≤ No – зона ограниченной…

Определение коэффициента запаса прочности и коэффициента, учитывающего конструктивные особенности.

Коэффициент Кконст, как выше отмечено, учитывает конструктивные отличия проектируемой детали от типового образца, на котором устанавливались опытные…   Лекция 4. Тема 2 «Общая методика расчётов элементов машин на прочность и износостойкость» (окончание)

Общая методика определения рабочих напряжений

  ~ Кроме того, величина рабочих напряжений существенно зависит от распределения их по сечению детали. Оценку…

Механическое изнашивание. Методы расчета

Простейшие формы расчёта на обеспечение приемлемой интенсивности абразивного износа пар трения основаны на ограничении величины рабочих удельных… , (1.26) где - допускаемое удельное давление которое зависит от материалов… Наиболее действенные меры снижения интенсивности абразивного изнашивания – обеспечение жидкостного трения в паре…

Особенности расчетов деталей машин на прочность и износостойкость при переменных нагрузках

Существуют два метода расчета: по эквивалентному числу циклов напряжений или по эквивалентной нагрузке (эквивалентным напряжениям). Отметим сущность…   Рис. 1.6. Приведение переменной нагрузки к расчетной постоянной в случае расчетов: а – по эквивалентному числу циклов…

Переменные проектирования в расчетах на прочность и износостойкость

На основе соотношения (1.16) снижение рабочих напряжений возможно за счет уменьшения нагрузки на проектируемую деталь, элемент конструкции. Как… Второй путь достижения прочности – это повышение допускаемых напряжений. В…