Основы проектирования деталей машин. Основные понятия

Основы проектирования деталей машин. Основные понятия.

«Детали машин» являются первым из расчетно-конструкторских курсов, в котором изучают основы проектирования машин и механизмов.

Любая машина состоит из деталей. Деталь- такая часть машины, которую изготовляют без сборочных операций. Детали могут быть простыми (гайка, шпонка) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора). Детали объединяют в узлы.

Узел (сборочная единица) представляет собой совокупность деталей, объединенных общим функциональным назначением (подшипник качения, редуктор). Сложные узлы могут включать несколько простых узлов(редуктор включает подшипники, валы с насаженными на них зубчатыми колесами)

Среди большого разнообразия деталей и узлов машин выделяют такие, которые применяют почти во всех машинах (болты, валы, муфты, механические передачи). Эти детали (узлы) называют деталями общего назначения. Все другие детали (поршни, лопатки турбин, гребные винты) относятся к деталям специ­ального назначения и изучают в специальных курсах.

Поэтому любое усовершенствование методов расчета и конст­рукции этих деталей, позволяющее уменьшить затраты матери­ала, понизить стоимость производства, повысить долговечность, приносит большой экономический эффект.

 

Требования, предъявляемые машинам и механизмам.

Выс. производительность, работоспособность, надежность, технологичность, экономичность, эстетичность.

Работоспособность- сост-ие дет. при котором они способны нормально выполнять заданные f с параметрами установленными нормативно тех-ой докумен-ии (ту, гост, ос). Она харак-ся определенными условиями-критериями: прочностью, жесткостью, износостойкостью,

Надежность-это св-во изделия выполнять f сохраняя свои эксплотационные показатели в заданных пределах в течении заданного промежутка времени.

Технологичностью-называют дет и узлы требующие минимальных затрат средств, времени, труда в производстве, эксп-ии и ремонте.

При оценке эконом-ти учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплот, ремонт.

Эстетичность-совершенство внешних форм деталей, узлов, машины в целом, их красивый внешний вид.

 

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей. Различают разрушение деталей вследствие потери статичес­кой прочности или… Изнашивание-процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в…

Надежность машин.

Безотказность-это св-во сохранять рабоч-ое состояние в течении пром вр без вынужденных перерывов. Долговечность-это св-во изделия сох-ть работоспособное состояние до… Ремонтопригодность-это приспособленность изделия к предупреждению обнаружению и устранению отказов и не исправностей…

Стадии конструирования машин.

1ст. разработка тех-го задания-документации содержащего наименование основное назначение, технические требования, показатели качества, эконом-ий… 2ст. разработка тех-го предложения-совокупности конструктивных документов… 3ст. разработка эскизного проекта-совокупность конструктивных документов, содержащих принципиальные конструктивные…

Машиностроительные материалы.

Черные металлы, подразделяемые на чугуны и стали, имеют наибольшее распространение. Это объясняется прежде всего их высокой прочностью и жесткостью,… Цветные металлы-медь, цинк, свинец, олово, алюминий некоторые другие-… Неметаллические материалы- дерево, резина, кожа, асбест, металлокерамика и пластмассы

Механические передачи. Назначение и классификация.

Назначение передачи. Типовая схема привода.

 

Передача (механическая передача)-это механизм служащей для передачи мех-ой энергии на расстояние как правило с преоброзованием скоростей и моментов иногда с преобразованием видов (вращательная, поступательная) и законов движения. Передачи по принципу работы разделяют на 1)передачи с зацеплением: а)с непосредственным контактом (зубчатые, червячные); б)с гибкой связью (цепные). 2)передачи с трением: а)с неподвижным контактом тел качения фрикционные. б)с гибкой связью (ременные). Широко применяются так же гидравлические, пневматические, электрические.

 

Кинематические и силовые отношения в передачах.

Основные характеристики передач: 1)мощность P1 на входе, P2 выходе. 2)быстроходность выражается частотой вращения n1, n2 и угловыми скоростями w1, w2. w=Пn/30

Зубчатые передачи. Общие сведения и классификация.

Основные сведения и классификации.

Принцип действия зуб-ой передачи основан на зацеплении пары зуб-х колес.

1.По расположению осей валов различают передачи

1)с параллельными осями(цилиндрическое колесо с вне или внут зац)

2)с пересекающимися осями (коническое колесо);под прямым углом

3)со скрещивающимися осями (червячные) винтовые,

2.по расположению зубьев на колесах:

1)прямозубые 2)косозубые 3)шевронные) 4)с кругозубым

3.по форме профиля зуба различают передачи: 1)эвольвентные 2)неэвольвентные(круговой проф. Новиков)

4.по окружной скорости различат перед: 1)тихоходные(до 3) 2)среднескоросные(3-15) 3)скоростные(15-40) 4)быстроходные(б 40)

5.по конструктивному использованию: 1)открытая 2)закрытая

Основные приемучества з.п. 1)высокая нагрузочная способность 2)малые габариты 3)долговечность и надежность работы 4)высокий кпд 5)постоянство передаточного отношения 6)возможность применения в широком диапазоне скоростей ((до 150), мощностей, передаточных отношений.

Недостатки: 1)повышенные требования и точность изготовления. 2)шум при больших скоростях. 3)высокая жесткость непозволяющая компенсировать динамические нагрузки.

Эвольвентное зацепление.

Основные параметры: 1.диаметры начальных окружностей dw1 dw2 имеют постоянные касания в полисе зацепления П: dw1=2aw/(z2/z1+1); dw2=2aw-dw1; aw=0,5(dw1+ dw2) 2.диаметр делительных окружностей d1 d2: d=mz; у передач без смещения делительные и начальные диаметры сов-т:…

Виды разрушения зубьев.

Виды разрушения зубьев: 1)поломка зуба (выламование углов или целого зуба у основания) яв-ся одним из основных видов повреждения передач. Происходит…  

Цепные передачи.

Цепные передачи имеют и недостатки. Основной причиной этих недостатков является то, что цепь состоит из отдельных жестких звеньев и располагается на… Область применения. Цепные передачи применяют при значительных межосевых… Мощность P=Ftv. Скорость цепи и частота вращения звездочки v= nzpц/60, рц—шаг цепи, м; п— частота вращения звездочки,…

Сварные соединения. Общие сведения

 

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством местного нагрева и расплавления кро­мок, соединяемых поверхностей металлических деталей. Сваркой можно соединять также термопластичные пластмассы (такая сварка осуществляется горячим воздухом или разогретым инструментом).

 

Сварка имеет ряд преимуществ перед клепаными соединениями:

 

1. Экономия металла. В сварных конструкциях стыки выполняются без вспомогательных элементов, утяжеляющих конструкцию, в клепаных — посредством накладок. В сварных конструкциях масса наплавленного металла, как правило, составляет 1...1,5% и редко превышает 2% массы изделия, в то время как в клепаных масса заклепок достигает 3,5...4%;

2. Снижение трудоемкости изготовления. Для заклепочного соединения требуется сверлить отверстия, которые ослабляют соединяемые детали, точно размечать центры отверстий, зенковать под потайные заклепки, применять много разнообразных приспособлений и т. п. В сварных конструкциях не требуется выполнять перечисленные предварительные операции и использовать сложное вспомогательное оборудование;

3. Уменьшение стоимости изделий. Стоимость сварных изделий ниже клепаных за счет уменьшения массы соединений и трудоемкости их изготовления;

4. Увеличение качества и прочности соединения. Сварные швы создают по сравнению с клепаными абсолютно плотные и герметичные соединения, что имеет исключительно большое значение при изготовлении резервуаров, котлов, вагонов, цистерн, трубопроводов и т. д.

 

Стыковое соединение дуговой сваркой

 

Стыковое соединение дуговой сваркой

Угловые швы имеют различные очертания (рис. 5.2) - нормальные, выпуклые, вогнутые. Выпуклые швы наименее целесообразны, так как способствуют высокой… Наибольшее распространение в практике имеют швы нормального очертания с… Минимальный катет шва в машиностроении принимают равным 3 мм, исключения составляют конструкции, в которых толщина…

Тавровые и угловые соединения дуговой сваркой

Тавровым соединением называется такое сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и присоединен к боковой поверхности… Основные виды угловых и тавровых сварных соединений продемонстрированы на…

Заклепочные соединения. Основные сведения.

По назначению заклепочные соединения подразделяются на прочные, плотные и прочноплотные. Прочные соединения применяют при сборке и монтаже колонн,… Заклепочные соединения применяют при изготовлении тяжелых подкрановых балок,… За расчетный диаметр заклепки принимают диаметр отверстия, так как при образовании замыкающей головки стержень головки…

Основные типы заклепок и заклепочных соединений

Заклепки могут иметь головку: коническую, потайную, полупотайную,; полукруглую.  

Виды соединений

  Размещение заклепок может быть рядовое и в шахматном порядке. Наиболее простым… Центры заклепок в конструкции размещаются по прямым линиям, называемым рисками.

Расчет заклепочных соединений

Учитывая большие трудности, связанные с определением действительного напряженного состояния материала заклепки в зоне разрушения, для упрощения… Приняв указанные допущения, получим условие прочности заклепок на срез где F=πd2/4 - площадь поперечного сечения заклепки диаметром d, [τ]≈(0.6÷0.8)[σ] -…

Учитывая большие трудности, связанные с определением действительного напряженного состояния материала заклепки в зоне разрушения, для упрощения задачи принимаем, что по плоскостям среза действуют только касательные напряжения, которые распределяются по поверхности среза равномерно. Второе допущение устанавливает, что при действии статической нагрузки можно принимать поперечную силу в каждой заклепке равной

,

(5.11)

Где P - сила, действующая на соединение; n - число заклепок.

Резьбовые соединения. Основные параметры резьбы.

Параметры резьб стандартизованы: профили резьб, их размеры, число заходов, нормы точности и т. д. Это обеспечивает полную взаимозаменяемость… В статье приведены наиболее часто используемые стандартные резьбы, резьбовые…  

Условия самоторможения винтовой пары. Способы повышения КПД винтовой пары.

КПД резьбовой пары определяют из условия , где Апол – полезная работа, Азатр – работа, затраченная на завинчивание гайки. Рассмотрим поворот гайки на малый угол dγ, при котором силы считаем…