- •Т.М. Кокина, п.Д. Павленко, а.П. Павленко, в.Н. Никишин детали машин в примерах и задачах Учебное пособие
- •Содержание
- •Глава I. Основы выбора допускаемых напряжений и коэффициентов безопасности
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Допускаемые напряжения
- •Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
- •Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
- •1.3. Коэффициент безопасности
- •2.Соединения
- •2.1. Сварные соединения. Основные расчетные формулы
- •2.1.1 Расчет сварных соединений, выполненных стыковым швом.
- •2.1.2 Расчет сварных нахлесточных соединений.
- •2.1.3 Расчет пробочных и проплавных соединений.
- •2.1.4 Расчет тавровых соединений.
- •2.1.5 Расчет соединений, выполненных контактной сваркой.
- •2.2 Расчет соединений, включающих группу болтов
- •Глава 3 Расчет передач
- •3.1. Подбор клиноремённой передачи (алгоритм подбора)
- •Проверка ремня на долговечность.
- •3.2. Кинематические и силовые расчёты. Выбор электродвигателя.
- •Выбор электродвигателя
- •Пример кинематического и силового расчетов
- •Глава 4. Расчет на прочность зубчатых передач
- •4,1 Расчёт зубьев на контактную прочность (основные расчётные зависимости).
- •Основные расчетные зависимости при расчёте зубьев на прочность при изгибе
- •2.4. Нагрузочная способность зуба при изгибе. Нагрузочная способность зуба при изгибе при выполнении условий любого критерия.
- •4,2.1 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
- •4.2.2. Расчёт на выносливость зубьев при изгибе
- •4.2.4 Расчёт на прочность при изгибе
- •Глава 5. Примеры расчета цилиндрических зубчатых передач
- •5.1 Расчет косозубой зубчатой передачи.
- •5.2 Расчет цилиндрической прямозубой передачи
- •5.1. Выбор материала, определение допускаемых напряжений.
- •5.2. Проектировочный расчет на контактную выносливость.
- •5.2.1 Геометрический расчет.
- •5.2.3 Проверочный расчет зубьев на изгибную выносливость
- •5.3 Подбор чисел зубьев в планетарной передаче.
- •Глава 6. Расчет червячных передач
- •6.1 Выбор материала и расчет допускаемых напряжений
- •6.2. Проектировочный расчет передачи
- •6.3 Проверочный расчет передачи на прочность.
- •6.4. Тепловой расчет.
- •Глава 7 расчет цепных передач
- •7.1 Критерий работоспособности цепных передач. Подбор цепей по несущей способности, особенности эксплуатации
- •7.2. Расчет приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.3. Порядок расчета приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.4 Пример расчета цепной передачи
- •Глава 8. Подбор подшипников качения
- •8.1 Подбор подшипников по статической грузоподъемности
- •8.2. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности
- •8.3 Определение эквивалентной динамической нагрузки
- •8.4 Особенности выбора радиальных подшипников
- •8.5. Особенности выбора радиально-упорных подшипников
- •Определение осевых составляющих от действия радиальных нагрузок радиально-упорных шариковых подшипников
- •8.6. Пример подбора подшипников на заданный ресурс для двухступенчатого зубчатого редуктора
- •9.Расчет валов на выносливость
- •9.1 Проверочный расчет валов на выносливость на примере червячно-цилиндрического редуктора
- •9.1.1 Расчет промежуточного вала
- •3. Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси y в характерных точках сечения а, b, с1, с2, d.
- •9.1.2 Расчет промежуточного вала
- •Определим величину изгибающих моментов в характерных сечениях а, b, с, d.
- •Крутящий момент в сечениях вала.
- •Проверочный расчет валов на прочность.
- •Глава10. Расчет и выбор муфт
- •10.1 Классификация муфт, их назначение
- •Предохранительная кулачковая муфта
- •Муфта с предохранителем
- •10.2 Подбор муфты
- •Расчёт предохранительного устройства
- •Глава11. Расчет коробки скоростей:
- •11.1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя
- •1.2. Уточнение передаточных чисел привода
- •1.3. Определение вращающих моментов на валах коробки (1-я скорость)
- •11.2. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 1-я скорость)
- •11.2.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •2.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •11.2.3. Проектный расчёт
- •11.2.4. Проверочный расчёт
- •11.3. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 2-я скорость)
- •11.3.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •3.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •3.3. Проектный расчёт
- •11.3.4. Проверочный расчёт
- •11.4. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (тихоходная ступень) Пример расчета. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба для зубьев шестерни и колеса
- •Проектный расчёт
- •Проверочный расчёт
- •Литература
Глава I. Основы выбора допускаемых напряжений и коэффициентов безопасности
1.1. Общие сведения
Работоспособность деталей машин оценивают по прочности, износостойкости, жесткости, теплостойкости, виброустойчивости, надежности. Выбор того или иного критерия основывается на условиях работы конструкции. А расчет ведется по одному или нескольким из них. При этом для большинства деталей машин главным критерием работоспособности является прочность.
При расчете на прочность различают:
а) проектный расчет, в котором по значению допускаемого напряжения находят основные размеры какой-либо детали;
б) проверочный расчет, когда производится оценка прочности сравнением расчетных напряжений с допускаемыми для сконструированной детали или расчетного коэффициента безопасности с допустимым коэффициентом безопасности.
Условия прочности записывают следующим образом:
() или, (1.1)
где () – соответственно расчетные нормальные (касательные) напряжения;() – нормальные (касательные) предельные напряжения;,– расчетный и допускаемый коэффициенты безопасности.
Расчетные напряжения, или основные размеры детали, определяют из условий прочности
на растяжение-сжатие:
, (1.2)
где – сила растяжения-сжатия, Н; – площадь поперечного сечения, м2;
на смятие:
, (1.3)
где – сила смятия, Н; – площадь поперечного сечения, м2;
на срез:
, (1.4)
где – сила среза, Н; – площадь поперечного сечения, м2;
на изгиб:
, (1.5)
где – изгибающий момент, Нм; – момент сопротивления изгибу, м3;
на кручение:
, (1.6)
где – крутящий момент, Нм; – момент сопротивления кручению, м3.
1.2. Допускаемые напряжения
Допускаемые напряжения находят как часть предельных напряжений, при которых происходит разрушение деталей или нарушение нормальных условий их взаимодействия вследствие недопустимо больших остаточных деформаций:
или . (1.7)
При статических нагрузках предельным напряжением для пластичных материалов является предел текучести (), для хрупких – предел прочности () (рис.1.1 и табл. 1.1, 1.2). Таким образом, с учетом масштабного фактора и эффективного коэффициента концентрации напряжений при статических грузках
для пластичных материалов:
, (1.8)
для хрупких материалов:
, (1.9)
где – допустимый коэффициент безопасности.
Рис. 1.1. Диаграмма растяжения:
a) – для пластичного материала (сталь); б) – для хрупкого (чугун)
Таблица 1.1.
Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
Марка стали (ГОСТ 380-88) |
Допускаемые напряжения*, МПа | |||||||||||||
при растяжении [σр] |
при изгибе [σиз] |
при кручении [τкр] |
при срезе [τср] |
при смятии [σсм] | ||||||||||
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II | |
Ст2 |
115 |
80 |
60 |
140 |
100 |
80 |
85 |
65 |
50 |
70 |
50 |
40 |
175 |
120 |
Ст3 |
125 |
90 |
70 |
150 |
110 |
85 |
95 |
65 |
50 |
75 |
50 |
40 |
195 |
135 |
Ст4 |
140 |
95 |
75 |
170 |
120 |
95 |
105 |
75 |
60 |
85 |
65 |
50 |
210 |
145 |
Ст5 |
165 |
115 |
90 |
200 |
140 |
110 |
125 |
90 |
70 |
100 |
65 |
55 |
250 |
175 |
Ст6 |
195 |
140 |
110 |
230 |
170 |
135 |
145 |
105 |
80 |
115 |
85 |
65 |
290 |
210 |
* Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I – статическая; II – переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III – знакопеременная (симметричная).
Таблица 1.2.