Шпоры по деталям машин

1 вопрос: Д.м. – расч. конструкторский курс, изучающий основы проектирования машин и мех. Проектирование делается: 1. изучается принцип действия, мех. воздействия и определён. качественные параметры. 2. составляется физ. схема (план скоростей, ускор.) 3. математ. модель (сист. диф. и других уравн.) с последующим решением. 4. исследование и корректировка решений Надёжность складывается: 1. безопасность-способность изделия сохранять работоспособность в течение требуемого времени. 2. долговечность-способность работать безотказно до наступления отказа. 3. ремонтопригодность 4. сохраняемость Обеспечение надёжности производится на 3-х этапах: проектирование, изготовление, эксплуатация.

Надёжность определяется наиболее слабым звеном, теряющим со временем свою работоспособность.Показатели причин отказов наз-ся критериями работоспособности: 1. прочность – способность сопротивляться разрушению под действием нагрузок 2. жёсткость – способность сохранять форму и размеры 3. устойчивость – способность сопротивляться большим деформациям. 4. коррозионная стойкость 5. виброустойчивость – способность работать в заданном диапазоне частот нагружения 6. теплостойкость Расчёты Д.м. бывают: 1. проектный – задаются материалом, силовыми факторами, 1-м критерием работоспособности, определяют геом. размеры машины. 2. проверочный – уточняется работоспособность (неточности расчётов компенсируются коэф. запаса) При конструировании соблюдают 2-а принципа: взаимозаменяемость (обеспеч. правильной сборки и замены деталей без дополнительной подгонки), стандартизация установление спецнорм, регламентирующих виды и параметры деталей машин). 3 вопрос: Контактные напряжения К.н. возникают при контакте 2-ух тел, размеры которых намного больше площадки контакта.

Для цилиндров: формула Герца Fп – прижимающая сила н – контактное напряжение, изменяющееся по цикл эллиптическому закону. - коэф. Пуассона Е – модуль упругости - радиус кривизны Из-за возникновения упругих деформаций контакт по линии превращается в контакт по площадке.

Контактные напряжения не развиваются во внутрь детали, а сосредотачиваются на поверхности.

Причины разрушения от н: 1. смятие из-за ударного приложения нагрузки, т.е. кроме упругих деформаций возникают пластические необратимые. 2. усталостное выкрашивание образование трещин из-за цикличности нагружения развитие трещин смазывание поверхности Смазка оказывается внутри трещины, создаётся повышенное давление, что сопровождается микровзрывом и увеличением трещины.

Поверхность становится изъеденной трещиной. 3. износ – ведущее колесо в месте контакта испытывает сжатие затем растяжение, а ведомое растяжение, а потом сжатие.Возникает скольжение – причина износа. 4. заедание – при недостаточной смазке повышается температура и происходит молекулярное сцепление (микросварка) Вопрос 2: Основные параметры мех. передач: ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ – ПЕРЕДАЧА – ВЫХ. ЗВЕНО n1, N1, T1. n2, N2, Т2. Передача – это совокупность элементов, согласующих кинемат. и силовые параметры электродвигателя и выходного звена.

Основные параметры: 1. мощность 2. быстроходность – число оборотов или угловая скорость = с -1 3. крутящий момент Т ( ) (окружн.сила на окружн.скорость) ; Мех. передачи делятся на: 1. зацеплением (зубчатые, цепные, червячные) 2. трением (ремённые, фрикционные) Мех. передачи выполняют фун-ции: 1. изменение числа оборотов U (передаточное число) = Если U<1 – передача повышающая (мультипликаторы) Если U>1 – понижающая (редуктор) 2. изменение направления потока мощности 3. реверсирование движения (изменения напралвения) 4. преобразование вращательного движения в поступательное 5. регулирование скорости ведомого вала(коробка передач) 4 вопрос: Зубчатые передачи Достоинства: 1. высокая нагрузочная способность при малых размерах. 2. широкий диапазон скоростей 3. высокий КПД (97-98%) 4. простота обслуживания 5. точность и плавность хода 6. постоянство передаточного числа Недостатки: 1. шум при работе 2. необходимость высокой точности изготовления и монтажа 3. термообработка Материалы зубчатых колёс: 1. стали: 1.1. улучшение ( до нарезания зубьев) НВ от 235-302 (стали: 40 Х, 40 ХН, 40, 45) 1.2. закалка токами высоких частот (ТВЧ) для модулей 2 мм 45…53 HRC (х 10 НВ), стали: 40, 45, 40 ХН) 1.3. цементация (насыщение поверхностного слоя углеродом) 53…63 HRC ( 20 Х, 18 ХГТ) 1.4. азотирование 58…65 HRC (18 ХНМА, 40 ХНМА) 2. стальное литьё ( стали 35 Л…55 Л) 3. чугуны СЧ 20…СЧ 35 (для тихоходных, малонагруженных передач) 4. пластмассы (текстолин, капрон) Материал шестерни должен быть твёрже, чем у колеса, т.к. её зубья участвуют в большем числе циклов нагружения.

Виды отказа зубчатых передач: 1. усталостное выкрашивание – является следствием циклического действия контактных напряжений 2. сжатие – происходит при перегрузках и сильных нагрузках. 3. поломка зубьев – полная утрата работоспособности По линии В поломка происходит из-за перегрузок, а по линии А из-за усталостного разрушения. 4. изнашивание 5. заедание – из-за нарушения режима смазки повышается температура и происходит микросварка прочих поверхностей колёс. Точность зубчатых передач: При изготовлении неизбежны погрешности: отклонение шага, профиля, направления зуба, радиальное биение.

Эти отклонения приводят к нарушению плавности хода, возникновению колебаний, шуму и т.д. Точность зубчатых передач регламентирует стандарт.

Установлено 12 степеней точности: (с 1-12 в порядке убывания). Обычно используются степени тонности 6-8 , U ( ) Стандарт предусматривает для степеней точности 3 нормы: 1. норма кинематической точности 2. норма плавности 3. норма контакта зубьев Также регламентируется боковой зазор между зубьями (А-увелич.зазор, В- , C и D – уменьшенный, Е-малый). 8 вопрос: Цилиндрическая зубчатая передача ; (косозуба передача) d1, d2 – делительный диаметр - диаметр выступов - диаметр впадин в – ширина зубчатого венца в1 > в2 - высота зуба ; ; с – боковой зазор = 0,25 m, R = 0,35 m (мм) ; Р – шаг (по делительному диаметру ) - торцевой модуль для косозубой передачи ; ; z1 и z2 – число зубьев n1 и n2 - число оборотов - передаточное число, град. Коэф. ширины зуба: ; (редукт. 0,315/0,63) 7 вопрос: Критерии работоспособности зуб. передач.

Контактная прочность и прочность на изгибе: выполняем следующие расчёты: 1. расчёт на предупреждение усталостного разрушения.

Условие – фактическое напряжение не может быть больше допускаемого. 2. расчёт на предупреждение сжатия 3. расчёт на предупреждение усталостного разрушения по напряжениям изгиба 4. расчёт на предупреждение поломки (от перегрузки) 10, 11 вопросы: Коническая зубчатая передача – применяется для скрещивающихся валов.

Прямой зуб Круговой зуб Зуб. передача с круговым зубом имеет высокую нагрузочную способность, малая шумность, но сложность изготовления, большие нагрузки на валы. Недостаток конических передач: 1. необходимость регулировки положения валов до совпадения вершин делительных конусов - внешнее конусное расстояние - ширина зуб. венца - диаметры выступов - окружность впадин -внешний делительный диаметр - средний делительный диаметр - внешний окружной модуль ; - средний окрж. диамтр , - углы делит. конусов - суммарный угол Силы в зацеплении: , град. Fa – осевая сила Fr – радиальная сила 12, 13 вопросы: Червячная передача: Достоинства: большое передаточное число, плавность, бесшумность работы, высокая кинематическая точность Недостатки: низкий КПД, требует интенсивного охлаждения, сложность сборки и регулировки, необходимость использовать дорогие антифрикционные материалы.

Червяки по форме тела делят на: 1. цилиндрические 2. глобоидные 3. тороидные По форме боковой поверхности: 1. архимедовы (ZA) 2. конвалютные (ZN) 3. эвольвентные (Z1) 4. с вогнутым профилем (ZT) Критерии работоспособности червячных передач: 1. износ 2. заедание 3. поломка зубьев колеса 4. усталостное выкрашивание 5. смятие Т.к. КПД червячной передачи низкий (72-90%) значительная часть энергии превращается в тепло и в зоне контакта червяка и колеса происходит активное заедание.

Материал червяка и колеса: для уменьшения заедания и износа червячное колесо изготавливают из антифрикционных материалов.

Колесо (червячное) изготавливают составным: середину из чугуна или стали, а венец из бронзы или чугуна.

Бронзы используют оловянистые и безоловянистые.Материал червяка: нетермообрабатываемые стали; улудшаемые стали; цементируемые; закаливаемые ТВЧ Стали: 40 Х, 40 ХМ, 18 ХГТ. Параметры червячной передачи: град. – угол зацепления Червяки бывают 1-но, 2-х и 4-х заходные.

Чем больше число заходов, тем выше КПД - угол подъёма витков червяка , где z1 – число заходов червяка q – коэф. диаметра червяка ; ; и - делит. окруж. - межосевое расстояние - окружность выступов - высота головки зуба - окр. впадин - высота ножки зуба Большинство червячных передач выполняется смещением межосевого расстояния для получения стандартного его значения или изменением числа зубьев. 16 вопрос: Валы и оси. Вал предназначен для передачи крутящего момента, удержания детали, восприятия сил, действующих на деталь.

Ось не предаёт крутящего момента. Валы бывают: 1. по форме сечения 1.1. полые 1.2. сплошные 2. по форме геометрической оси 2.1. жёсткие 2.2. гибкие 3. по геометрии 3.1. ступенчатые 3.2. сплошные 3.3. прямые 3.4. непрямые (коленчатые – служащие для изменения видов движения). 4. по скорости: быстроходные, среднескоростные, тихоходные.Переходные (от одного диаметра к другому) участки вала оформляются галтелью, канавкой для выхода шлифовального круга.

Такие участки наз-ся концентраторами напряжений. Меры по снижению напряжений: 1. увеличение радиуса галтели 2. протачиванием разгрузочных канавок 3. деформационное упрочнение (наклёп) Валы изготавливают на токарных станках с последующим шлифованием.Передача нагрузок на вал от детали передаются: 1. крутящий момент (Т) – через шпонку, шлицы, посадку натягом, торцевые участки вала делают коническими (для простоты сборки – разборки) 2. радиальная сила передаётся непосредственно контактом ступицы детали на вал 3. осевые силы передаются упором в уступы на валу натягом гайками, стопорными пружинами, кольцами.

Критерии работоспособности: прочность и жёсткость.Статическая прочность обеспечивается коэф. запаса Sт, а циклическая прочность S. Жёсткость обеспечивается прогибом f, углом поворота Q, крутильная жёсткость . 17, 18 вопрос: Ременная передача – это передача гибкой связью. 1 – ведущий шкив 2 – ведомый шкив 3 – ремень , - углы обхвата ремнём шкива Достоинства: 1. возможность передачи мощности на большие расстояния 2. высокие скорости 3. плавность, бесшумность работы 4. защита от перегрузок за счёт проскальзывания ремня 5. предохранение механизма от колебаний нагрузки 6. простота и отсутствие необходимости смазки Недостатки: 1. значительные габариты 2. низкая долговечность ремней 3. непостоянство передаточного числа Ремённая передача бывает: 1. трением 2. зацеплением зубчатого ремня По типу ремня делятся на: А). плоско – ременные Б). клиноременные В). Поликлиновые Г). Круглые Д). прямоугольные Из : ; ; - для плоских ремней град. для клиновых град. - длина ремня Натяжение в рабочей и холостой ветке ремня различны, так же как и удлинения ремня , где Е – удлинение ремней.

Натяжение на ведущем шкиву падает, ремень укорачивается и проскальзывает.

На ведомом ремень удлиняется и вновь проскальзывает.Трение происходит на дугах скольжения между ремнём и шкивом.

Для работы передачи необходимо обязательно обеспечить натяжение ремней. где: А – площадь сечения Е - модуль упругости Критерием работоспособности ременной передачи является: 1. тяговая способность, сцепление ремня со шкивом 2. долговечность ремня.