Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Новосибирский государственный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

шпора к экзамену.doc

Скачиваний:

Добавлен:

16.12.2018

Размер:

4.94 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 146 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Детали машин.

Понятия и определения.

Систематика машин и механизмов.

Машина – устройство, создаваемое для использования законов природы, с целью облегчения физического и умственного труда и увеличения его производительности.

Встречаются машины следующих типов:

1.Машина-«Двигатель». Машины данного типа преобразуют различные типы энергии в механическую работу.

2.Машина-«Преобразователь». Данного типа машины, преобразуют механическую работу в различные виды энергии.

3.«Транспортная машина». Преобразуют механическую работу двигателя в механическую работу по перемещению.

4.«Технологические машины» используются для изменения свойств, размеров и состояния материалов, а также для сборочных процессов.

5.«Информационно-кибернетические машины» служат для восприятия, передачи, хранения и использования информации для управления различными процессами.

Для большинства перечисленных машин может быть дана следующая структурная схема:

Привод машин (может быть пневматическим, механическим и т. д.)

Д- двигатель.

ПМ- передаточный механизм.

ИМ- исполнительный механизм.

Механические передачи

Механические передачи – устройства для передачи энергии от источника к потребителю с изменением угловой скорости, крутящего момента, вида движения.

Механические передачи входят в состав машин.

Необходимость использования передаточных механизмов возникает когда:

угловые скорости валов ИМ (исполнительного механизма) отличаются от угловых скоростей валов двигателя, при этом требования к ИМ (например, по величине угловой скорости), как правило, нецелесообразно переносить на двигатель, так как мощность и КПД двигателя уменьшается, а стоимость двигателя увеличивается, если эти требования реализовать в двигателе;
необходимо преобразовать один вид движения в другой;
необходимо передать движение сразу к нескольким ИМ с различными кинематическими характеристиками и видами движения.

Основы классификаций механических передачСборочные единицы и детали машин и механизмов.

Механические передачи

Ры

Ча

Жные

Ме

Ха

Ни

змы

Ку

Лач

Ко

Вые

Ме

Ха

Низ

мы

Ме

Ха

Ни

змы

пе

ре

да

чи

тре

ни

ем

Ме

Ха

Ни

Змы

Пе

Ре

Да

Чи

За

Це

Пле

Ни

ем

Кри

Во

Ши

пно-

пол

зун

ный

По

Сту

Па

Те

Ль

Но

го

дви

же

ния

Фри

Кци

Он

ные

Зу

Бча

тые

пе

ре

да

чи

Ку

Лис

ный

Вра

Ща

Те

Ль

Но

го движе

ния

Ре

Ме

Ные

пе

ре

да

чи

Чер

Вяч

ные

пе

ре

да

чи

Ме

Ха

Ни

Чес

кий четырехзвенник

Це

Пн

Ые

пе

ре

да

чи

Ви

Нто

Вые

пе

ре

да

чи

Другое

Сборочными единицами могут быть подшипники, червячное колесо в сборе, уплотнительные устройства, измерители уровня масла, различные соединения (разъемные, неразъемные: сварные, заклепочные, клеевые).

Детали машин: оси, валы, колеса, корпусные детали, рамы, опоры валов (подшипники качения).

Б26: Принципы и стадии конструирования. Понятие о САПР.

Методические основы проектирования машин и приборных устройств.

Особенность процесса конструирования заключается в многовариантности решения, в обеспечении технологичности и требований стандартов, нагрузочной способности, в обеспечении точности измерений.

Стадии разработки конструкторской документации:

разработка технического задания (документ, содержащий наименование, основное назначение, технические требования, показатели качества и специальные требования заказчика);
разработка технического предложения (совокупность конструктивных документов, обосновывающих техническую и технико-экономическую целесообразность разработки изделия);
разработка эскизность проекта (совокупность технической документации, содержащие принципы конструкторского решения и дающая представление о принципах действия, габаритных размерах и основных параметрах этих устройств);
Разработка технического проекта (реализуется окончательное техническое решение, чертежи состоят из общих видов и сборных чертежей);
Разработка рабочей документации (чертежи общих видов, узлов, деталей).

Автоматизированное проектирование

В настоящее время разрабатываются и внедряются системы автоматического проектирования. Объектами САПР являются изделия, узлы, детали, технические процессы, а так же организационно-техническая документация. Целями создания являются: 1) повышение уровня (технико-экономического) проектирования объектов; 2) сокращение сроков проектирования; 3) уменьшение стоимости и трудоёмкости проектирования.

Общие правила конструирования

Основной конструкторской задаче следует подчинять:

увеличение экономического эффекта;
увеличение производительности;
снижение расходов;
увеличение степени автоматизации;
увеличение долговечности;
обеспечение высокой прочности;
обеспечение простоты обслуживания;
безопасности обслуживания;
требование технической эстетики.

Б27: Допуски и посадки. Основы выбора и анализа посадок.

Допуски и посадки.

Понятия и определения.

Ошибки изготовления детали стандартизованы для обеспечения взаимозаменяемости при сборке и эти ошибки имеют соответствующие допуски на изготавление.

Допуском на размер называется разность между наибольшим и наименьшим предельными возможными размерами.

Посадкой называется вид соединения детали определяемой величиной получаемых при этом зазоров и натягов.

Характеристики посадок.

В зависимости от взаимного расположения допусков посадки могут быть с зазором, с натягом, переходные.

D_н(d_н) – номинальные размеры

Т_D(T_d) – допуски на отверстие и вал

ES(es) – верхние отклонения отверстия и вала

EI(ei) – нижние отклонения для отверстия и вала

D_max(d_max) – максимальные размеры отверстия и вала

D_min(d_min) – минимальные размеры отверстия и вала

S_max(S_min) – максимальный и минимальный зазор

N_max(N_min) – максимальный и минимальный натяг

T_d

ример соединения детали с зазором:

Вал и втулка (посадка с зазором)

1 – посадка с натягом

2 – переходная

В зависимости от взаимного

расположения допусков посадки могут быть с зазором, с натягом, переходные.

В подвижных соединениях, например, в подшипниках скольжения, используются посадки с зазором.

Посадки с зазором используются и в неподвижных соединениях, если необходимо обеспечить легкую сборку и разборку деталей, и при этом нет жестких требований к взаимному расположению плоскостей.

Переходные посадки используются в неподвижных соединениях, когда требуются дополнительные крепления, шпонками, штифтами. Для этих соединений можно предусмотреть повторную сборку (разборку).

Посадки с натягом обычно используются для хорошего центрирования, могут обходиться без дополнительного крепления. При такой посадке практически невозможна повторная сборка.

В международной системе допусков и посадок рассматриваются 20-ть квалитетов (классов точности) при этом с 1-го по 3-й квалитет – перспективные.

4-5-й – для особо точных деталей

6-7-й – ответственные детали

8-9-й – для деталей, которые работают со средними скоростями и не являются особенно точными

10-14-й – детали, которые изготавливаются без снятия стружки (штамповка, литье)

Поля допусков отверстий обозначаются заглавными буквами латинского алфавита (H7), для валов – строчными (Ø100f6).

Различают две системы посадок:

1. Система отверстий (поле допуска H имеет нижнее отклонение равное 0 и различный характер посадок осуществляется за счет варьирования полей допусков вала).

2. Система вала (отличается неизменным полем допуска h, посадки определяются за счет полей допусков отверстий).

Различный характер посадок осуществляется варьированием полей допусков вала.

Посадки либо рассчитываются, либо назначаются из опыта.

Алгоритм анализа:

1. Определить из таблицы (например, «Курсовое проектирование деталей машин»: пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/ С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.: ил.) предельное отклонение основного отверстия.

2. Определить предельное отклонение вала.

3. Определить максимальное значение зазора.

4. Определить максимальный натяг.

5. Определить допуски на отверстие, на вал.

6. Определить максимальные размеры отверстия и вала.

Анализ проводится с целью определения возможных натягов (зазоров) и определения предельных значений размеров валов и отверстий.

Пример:

Б28: Зубчатые цилиндрические передачи. Общие сведения, кинематика, геометрические параметры.

Зубчатые передачи.

Общие характеристики.

Зубчатые передачи служат, как правило, для передачи вращательного движения. В некоторых случаях их применяют для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот.

Зубчатые передачи отличаются широким диапазоном скоростей (0÷100 м/с) и широким диапазоном мощностей (от нескольких Ват до десятков тысяч кВат).

Основные достоинства и недостатки приведены в таблице №1.

Табл. №1.

Достоинства	Недостатки
Постоянство передаточного числа (жесткая передача зацеплением)	Невозможность Бесступенчатого изменения передаточного отношения
Высокая нагрузочная способность (нет проскальзывания)	Высокие требования к точности изготовления и монтажу
Высокий КПД (из-за практически отсутствующего трения)	Шум при больших скоростях
Малые габариты	Плохие амортизационные свойства
Большая надежность и долговечность	Громоздкость при больших осевых расстояниях
Простота обслуживания	Потребность в специальном оборудовании для вырезания зубьев
Малые нагрузки на валы и опоры	Не предохраняет от опасных перегрузок

Основы классификации зубчатых передач.

1. Взаимное положение осей колес (Рис.1)

параллельные

пересекающиеся

скрещивающиеся

2. Расположение зубьев колес относительно образующих (Рис.2)

прямозубая

косозубая

шевронная

с криволинейным зубом

3. По конструктивному оформлению

открытая

Закрытая

4. По окружной скорости

тихоходные (до 3 м/с)

среднескоростные (от 3 до 15 м/с)

скоростные (более 15 м/с)

5. По числу ступеней

одноступенчатые

Многоступенчатые

6. По расположению зубьев в передаче и колесе

внешнее зацепление

внутреннее зацепление

реечное зацепление

7. По профилю формы зуба

звольвентные

циклоидальные

зубья, очерченные дугой окружности (зацепление Новикова)

Наибольшее распространение получили цилиндрические прямозубые и косозубые передачи с эвольветным профилем, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации. Конические и червячные передачи, как правило, чаще всего применяются по условиям компоновки.

Цилиндрические прямозубые передачи.

N₁N₂ -линия зацепления

K₁K₂ -касательная к линии

d₁,d₂ -диаметры средних делительных окружностей

d_а1,d_а2 -диаметры выступов

_ƒ1,d _ƒ2 –диаметры впадин

c,с₁–точки зацепления зубьев в разные моменты времени

(z –количество зубьев на колесе)

–шаг зацепления

-модуль зацепления

-для любого колеса

При внешнем зацеплении диаметр окружности вершин зубьев определяется по формуле:

Диаметр окружности в пазе зубьев рассчитываем по формуле:

m>1

С – радиальный зазор, служащий для уменьшения подрезания зубьев и для сохранения смазки. Если m > 1 мм, то С = 0,25 мм.

При внутреннем зацеплении знаки в формулах 1 и 2 меняются на противоположные. Р – поле зацепления.

α – угол зацепления (стандартный размер - 20˚).

- окружная толщина зуба.

- окружная ширина впадины зуба.

- межосевое расстояние.

Дугой зацепления S называется путь, проходимый профилем зуба по начальной окружности за время фактического контакта (зацепления).

Условие непрерывности зацепления определится как S>р.

Для цилиндрических колес вводится коэффициент перекрытия .

Для колес с малым шагом зубьев может происходить подрезание, т.е. врезание головки одного зуба в ножку другого, в результате чего прочность зубьев значительно снижается.

Условие отсутствия подрезания .

Если можно произвести исправление зубы – смещение делительного диаметра колеса от средней линии исходного контура и тем самым достигается уменьшение подрезания, и как следствие – увеличение прочности.

Кинематика.

Передаточное отношение:

.По линии N₁N₂ действует сила зацепления.

Окружные усилия можно вычислить по формуле:

Т – вращающий момент.

Радиальные нагрузки:

.Виды разрушения.

1. Поломка зубьев вследствие изгиба, за счет повторно переменных напряжений, появляющихся на зубе в процессе работы.

2. Износ (искажение профиля зуба из-за трения).

3. Молекулярное сцепление при большом давлении и отсутствии смазки между зубьями. Имеет место поверхностное выкрашивание.

4. Поверхностное выкрашивание зубьев в зоне контакта, чьей причиной являются высокие контактные напряжения, которые образуют гидравлический клин при обильной смазке в зоне микродефекта.

Б29: Зубчатые конические передачи. Общие сведения, кинематика, геометрические параметры.

Б49: Зубчатые конические передачи. Усилия в зацеплении. Основы расчета на прочность.

Конические зубчатые колеса

При пересекающихся под некоторым углом осях ведущего и ведомого звеньев применяются конические зубчатые передачи.

Наибольшее распространение имеют конические передачи с углом между осями зубчатых колес, равным 90°.

d_e – внешний длительный диаметр

d_e_ƒ –внешний диаметр окружности впадин

d_ea –внешний диаметр окружности выступов

R_e –внешнее конусное расстояние

d_t –средний длительный диаметр

b – ширина зуба.

Зубья эвольвентные и размеры этих зубьев уменьшаются по направлению к вершине конуса. Различается внешний окружной модуль m_t. Обычно внешний окружной модуль выбирают из стандартных значений. Особенность передаточного отношения заключается в том, что это не только, , но и .

Остальные размеры конического колеса определяются из формул:

диаметр окружности выступов

диаметр окружности впадин

-окружное усилие

силие в зацеплении конических передач.

1. - осевое усилие на коническом шестерне равно радиальному усилию на колесе.

α – угол зацепления; δ –угол конуса

2. - осевое усилие на коническом колесе равно радиальному усилию на коническом шестерне.

Рисунок (усилия в зацеплении конических передач)

Особенности расчета на прочность.

В конической передаче изменяется сечение зуба по длине, и он ослабляется ближе к центру внешних конусов. В связи с этим вводится коэффициент ослабления.

Б30:Основы расчета зубчатых передач на изгиб.

Расчет прямозубых цилиндрических колес на изгиб.

Нагрузочная схема для расчета прямозубых цилиндрических колес на прочность при изгибе.

Окружное усилие P вызывает деформацию изгиба; радиальная сила P_r вызывает деформацию сжатия, напряжением сжатия можно пренебречь, и рассмотреть прочность зубьев при изгибе.

В данном случае:

Условие прочности

Эту формулу можно переписать:

(прямоугольное сечение)

После преобразования с учетом параметров зуба для проверочного расчета в соответствии с формулой (1) можно получить:

y- коэффициент формы зуба, зависит от количества зубьев на колесе; z- количество зубьев; T- крутящий момент.

Проектный расчет на основе этой же формулы выполняется, учитывая зависимость:

- коэффициент ширины зуба (>1).

Б31: Основы расчета зубчатых передач на контактную прочность.

Расчет цилиндрических прямозубых колес на контактную прочность.

Теоретические основы расчета на контактную прочность.

-Зубья рассматриваются как два находящихся в контакте цилиндра, при этом, в качестве радиуса цилиндра принимается текущее значение радиуса кривизны профиля зуба.

-Напряжение в зоне контакта, в данном случае, определяется с использованием формулы Герца, выведенной для контакта двух цилиндров.

(1)

q – давление на единицу длины линии контакта зубьев.

Е_пр – приведенный модуль упругости. .

Е₁, Е₂ – модули упругости соответствующих материалов колес.

Контактное напряжение определяется из зависимости:

Формула (2) служит для проверочных расчетов.

Проектный расчет проводится на основе определения межосевого расстояния:

- коэффициент ширины зуба ().

Б32: Червячные передачи. Общие сведения, кинематика, геометрические параметры.

Червячные передачи.

Червячная передача относится к числу так называемых зубчато-винтовых, т. е. имеющих признаки, характерные и для зубчатых, и для винтовых передач.

Основные достоинства червячной передачи, обусловившие ее широкое распространение в различных отраслях машиностроения:

1. Плавность и бесшумность работы;

2. Возможность получения больших передаточных чисел при сравнительно небольших габаритах передачи. Червячные передачи применяются с передаточными числами от u = 5 до u = 500. Диапазон передаточных чисел, применяемых в силовых передачах, u = 10-80 (в редких случаях до 120).

3. Компактность.

Недостатки червячной передачи:

1. Сравнительно невысокий к. п. д.

2. Сильный нагрев передачи вследствие перехода потерь на трение в тепловую энергию. Для уменьшения нагрева в червячной передаче применяют масляные резервуары с ребристыми стенками с целью более интенсивной теплоотдачи в окружающий воздух, обдув корпуса и другие способы охлаждения.

3. Небольшие передаваемые мощности.

Червячные передачи различают по числу заходов червяка — одно-, двух-, трех- и многозаходные; по расположению вала червяка — относительно червячного колеса с верхним, нижним и боковым расположениями.

Наибольшее распространение имеют червячные передачи с цилиндрическим червяком.

Потери в червячной передаче обусловлены потерями в зацеплении, в опорах валов червяка и колеса и потерями на размешивание и разбрызгивание масла. Таким образом, к. п. д. передачи может быть представлен как произведение трех частных коэффициентов

где — к. п. д., учитывающие потери в зацеплении, в опорах валов, на размешивание и разбрызгивание масла.

Ориентировочно значение полного к. п. д. червячной передачи для предварительных расчетов можно принимать по следующим данным:


Червяк однозаходный	0,7—0,75
» двухзаходный	0,75—0,82

Венец червячного колеса для тихоходных передач изготовляют из чугуна. Материалом для венцов колес быстроходных и тяжелонагруженных передач служат бронзы различных марок.

Обычно только венец червячного колеса изготавливают из высококачественного антифрикционного металла, а остальную часть колеса — из чугуна. Обод с колесным центром соединяют болтами или стопорными винтами.

Червяки изготавливают из стали. Червяки быстроходных передач термически обрабатывают до твердости НRС > 45 и шлифуют. Червяки тихоходных передач, как правило, термической обработке не подвергают.