- •В.А. Жулай детали машин
- •190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
- •Рецензенты:
- •Основные условные обозначения
- •Общие сведения о деталях машин и истории их развития
- •Краткий исторический обзор
- •Основные понятия и задачи курса деталей машин. Основные направления развития конструкций машин
- •Классификация деталей машин
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Последовательность и этапы проектирования
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Виды нагрузок, действующих на детали машин
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин
- •2.4.1. Прочность
- •Выбор запаса прочности и допускаемых напряжений
- •В основу положено уравнение линейного суммирования повреждений
- •Жесткость
- •Износостойкость
- •2.4.4. Теплостойкость
- •2.4.5. Виброустойчивость
- •2.4.6. Надежность
- •Контрольные вопросы
- •3. Соединения
- •3.1. Неразъемные соединения
- •3.1.1. Сварные соединения
- •3.1.2. Паяные и клеевые соединения
- •3.1.3. Соединения с натягом
- •3.1.4. Заклепочные соединения
- •Расчет на прочность элементов заклепочного шва
- •Расстояние между рядами заклепок
- •Условие прочности на срез:
- •Условие прочности на смятие:
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Разъемные соединения
- •3.2.1. Резьбовые соединения
- •Силовые соотношения и расчет на прочность резьбовых соединений.
- •С учетом (3.28) формула (3.27) примет вид
- •3.2.2. Шпоночные соединения
- •3.2.3. Шлицевые и профильные соединения
- •3.2.4. Штифтовые соединения
- •Для односрезного соединения
- •Условие прочности на смятие:
- •3.2.5 Клеммовые соединения
- •Контрольные вопросы
- •4. Механические передачи
- •4.1. Общие сведения. Основные кинематические и энергетические соотношения
- •Кинематические и энергетические соотношения в передаточных механизмах
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Фрикционные передачи и вариаторы
- •Создаваемый момент трения
- •Расчет на прочность фрикционной передачи
- •Фрикционные вариаторы
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Ременные передачи
- •Кроме того, натяжения в ветвях f1 и f2 связаны с передаваемой окружной силой Ft условием:
- •Напряжение от окружного усилия, передаваемого ремнем:
- •Напряжения от изгиба ремня
- •4.4. Зубчатые передачи
- •Классификация зубчатых передач
- •4.4.1. Геометрия и кинематика цилиндрических прямозубых передач
- •4.4.2. Основы расчета на контактную прочность и изгиб
- •4.4.3. Косозубые и шевронные колеса. Особенности их расчета
- •4.4.4. Конические зубчатые передачи
- •В соответствии со схемами (см. Рис. 4.27, 4.28)
- •Основы расчета на контактную прочность и изгиб конической передачи
- •4.4.5. Планетарные передачи
- •4.4.6. Волновые передачи
- •4.4.7. Передачи Новикова
- •4.5. Червячная передача
- •Области применения червячных передач
- •Расчет па прочность червячной передачи
- •4.6. Передача винт-гайка
- •4.7. Рычажные механизмы
- •4.8. Цепная передача
- •Силы в цепной передаче
- •5. Валы и оси. Подшипники.
- •5.1. Валы и оси
- •Материалы
- •5.2. Подшипники
- •5.2.1. Подшипники скольжения
- •Материалы
- •5.2.2. Подшипники качения
- •Условные обозначения подшипников качения
- •Смазывание подшипников
- •Поля допусков отверстий под подшипники
- •5.2.3. Уплотняющие устройства
- •5.3. Общие сведения о редукторах
- •Схемы редукторов
- •Смазывание редукторов
- •Муфты. Упругие элементы. Смазочные материалы. Сапр
- •6.1. Муфты
- •Классификация муфт Муфты подразделяют:
- •Подбор муфт и проверка па прочность основных элементов
- •Фрикционная муфта
- •6.2. Пружины и рессоры
- •6.2.1. Основные понятия
- •6.2.2. Конструирование и расчет цилиндрических витых пружин
- •Шаг пружины сжатия в ненагруженном состоянии
- •Длина пружины в ненагруженном состоянии
- •6.3. Смазочные материалы
- •6.3.1. Смазочные масла
- •Классификация трансмиссионных масел
- •Соответствие классов вязкости и групп трансмиссионных масел по гост 17479.2-85 классификациям sae j306с и арi
- •6.3.2. Пластичные смазки
- •6.3.3 Твердые смазочные материалы
- •6.3.4. Твердые смазочные покрытия
- •6.3.5. Ротапринтная смазка
- •6.3.6. Магнитные смазочные материалы
- •6.3.7. Антифрикционные самосмазывающиеся материалы
- •6.4. Автоматизация проектирования узлов и деталей машин
- •6.4.1. Структура и функционирование сапр
- •6.4.2. Типовые процедуры и маршруты сапр
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Жулай владимир алексеевич
- •190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
3.1. Неразъемные соединения
3.1.1. Сварные соединения
Основным типом неразъемных соединений являются сварные соединения.
В настоящее время сварные соединения являются наиболее совершенными по сравнению с другими типами неразъемных соединений в силу их высокой прочности, технологичности и экономичности. Общая экономия металла достигает 30 %. Освоена сварка всех конструкционных сталей, цветных сплавов и пластмасс.
Недостатки сварных соединений:
– ухудшение механических свойств основного металла из-за местного нагрева шва;
– возникновение остаточных напряжений и, как следствие, остаточных деформаций из-за неоднородного нагрева;
– малая долговечность соединений при действии переменных, особенно вибрационных и ударных нагрузок, вследствие высокой концентрации местных напряжений;
– нестабильность качества шва и сложность его контроля.
В современном машиностроении применяются разнообразные виды сварки: электрическая, газовая, диффузионная и др.; различные методы сварки изучаются в специальных курсах. Наибольшее распространение получила электрическая сварка, основными видами которой являются дуговая и контактная.
В настоящем курсе рассматриваются соединения, полученные дуговой сваркой.
При дуговой сварке металл в зоне соединения доводится до расплавленного состояния и после затвердевания металла образуется прочное соединение (рис 3.1).
Рис. 3.1. Стыковое сварное соединение
Применяются следующие виды сварки:
автоматическая под флюсом, которая обеспечивает максимальную производительность, экономичность и качество шва; применяется в массовом и крупносерийном производстве;
полуавтоматическая шлаковая, используемая в основном при коротких и прерывистых швах;
ручная, применяемая при малом объеме работ; она малопроизводительна и в большинстве случаев не обеспечивает высокого качества.
При автоматической сварке соединение образуется в основном за счет расплавленного металла соединяемых частей, а при ручной сварке – за счет металла электрода.
Сварные соединения широко применяются в машиностроении, где они практически вытеснили клепаные. Сварку используют в единичном и мелкосерийном производстве для получения заготовок из проката, выполнения рам, станин, корпусов механических передач, шкивов, зубчатых колес и т.д.
Основные типы сварных соединений – стыковые, нахлесточные и тавровые.
Стыковые соединения – наиболее совершенные из всех сварных соединений. Они просты, надежны; составная деталь получается близкой к цельной как по форме, так и по прочности.
Расчет швов стыковых соединений (см. рис. 3.1) производится на растяжение:
, (3.1)
и на изгиб:
, (3.2)
где δ – толщина шва, принимаемая равной толщине детали;
lш – длина шва;
[σ'] – допускаемые напряжения растяжения для шва, примерно равные таковым для материала детали.
Нахлесточные соединения (рис. 3.2) выполняют угловыми швами, чаще всего нормальными (рис. 3.3, а), с равнобедренным профилем сечения и вогнутыми (рис. 3.3, б), с плавным переходом, снижающим концентрацию напряжений.
Угловые швы бывают лобовые (рис. 3.2, а), фланговые (рис. 3.2, б) и комбинированные (рис. 3.2, в), состоящие из лобовых и фланговых швов.
За катет шва k обычно принимают толщину δ свариваемых деталей.
Из рис. 3.2 видно, что для лобовых швов lш = 2lл, фланговых – lш = 2lфл, а для комбинированных lш равна сумме длин лобовых и фланговых швов в каждом конкретном случае.
Рис. 3.2. Нахлесточные соединения угловыми швами:
а – лобовые; б – фланговые; в – комбинированные
Угловые швы считают на срез по опасному сечению 1 – 1 (рис. 3.3). Как правило, высота h = 0,7k. При действии растягивающей силы F шов работает на срез, расчетные напряжения при этом
, (3.3)
где [τ'] – расчетное допускаемое напряжение среза для шва, для автоматической и ручной сварки [τ'] соответственно 0,8 и 0,6 от [τ] основного материала;
lш – расчетная длина шва.
Тавровые соединения – свариваемые элементы расположены перпендикулярно друг к другу (в виде буквы Т) (рис. 3.4). Тавровое соединение может быть выполнено как угловыми (рис. 3.4, а), так и стыковыми (рис. 3.4, б) швами. Расчет на прочность стыковых и угловых швов изложен выше.
Рис. 3.3. Угловые швы: а – нормальные; б – вогнутые
Рис. 3.4. Тавровые соединения:
а – угловыми швами; б – стыковыми швами
Заметим, что длина сварного шва обычно делается не менее 30 мм из-за дефектов на концах швов. В нахлесточных швах перекрытие между швами принимают не менее 4δ (см. рис. 3.2, а). Лобовые швы не ограничиваются по длине, так как теоретически они нагружены равномерно. Фланговые же швы нагружены неравномерно, так как один свариваемый элемент здесь жестче другого. Поэтому длина их ограничена: lфл ≤ 50k (см. рис. 3.2, б).