5. Общие принципы прочностных расчетов деталей машин

Чаще всего конструктор имеет дело с расчётами на прочность [5, 12, 35].

Различают проектировочные и проверочные расчёты.

Проектировочный расчёт выполняется, когда по ожидаемым нагрузкам, с учётом свойств материала определяются геометрические параметры деталей.

Проверочный расчёт выполняют, когда известна вся "геометрия" детали и максимальные нагрузки, а с учётом свойств материала определяются максимальные напряжения, которые должны быть меньше допускаемых.

Несмотря на такие "провокационные" названия, следует помнить, что оба этих вида расчётов всегда сопутствуют друг другу и выполняются на стадии проектирования деталей и машин.

Математическая формулировка условия прочности любой детали очень проста:

  [],   [] .

И

НАПРЯЖЕНИЯ В МАТЕРИАЛЕ ДЕТАЛИ

ДОЛЖНЫ БЫТЬ МЕНЬШЕ ДОПУСКАЕМЫХ

ли, говоря техническим языком:

Всегда, везде, при любых обстоятельствах конструктор обязан учитывать и обеспечивать такие условия работы, чтобы напряжения в материале деталей не превышали допускаемых.

В качестве допускаемых нельзя назначать предельные напряжения, при которых наступает разрушение материала.

Разница между допускаемыми и предельными напряжениями похожа на разницу между краем платформы метро и «белой линией», проведённой примерно в полуметре перед краем. Переход через «белую линию» грозит замечанием от дежурного, а стояние на краю – гибелью.

Допускаемые напряжения следует принимать меньше предельных, "с запасом": [σ] = σ_{предельное} / n,

где n - коэффициент запаса (обычно 1,2  n  2,5) .

В разных обстоятельствах коэффициент запаса может быть либо задан заказчиком, либо выбран из справочных нормативов, либо вычислен с учётом точности определения нагрузок, однородности материала и специфических требований к надёжности машин.

Выполнение всех видов прочностных расчётов для каждой детали займёт очень много времени. Поэтому инженер должен сначала изучить опыт эксплуатации подобных изделий. Это особенно удобно для типовых деталей и машин. Следует обратить внимание на то, какой вид поломок встречается чаще всего. Именно по этому виду поломок, точнее по вызывающим их напряжениям, следует выполнять предварительно проектировочный расчёт. По его результатам строится форма детали, а проверочный расчёт выполняется по напряжениям, вызывающим менее опасные дефекты.

6. Классификация деталей машин. Передачи.

Детали машин классифицируют на типовые группы по характеру их использования.

• ПЕРЕДАЧИ передают движение от источника к потребителю.

• ВАЛЫ и ОСИ несут на себе вращающиеся детали передач.

• ОПОРЫ служат для установки валов и осей.

• МУФТЫ соединяют между собой валы и передают вращающий момент.

• СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ (СОЕДИНЕНИЯ) соединяют детали между собой.

• УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ смягчают вибрацию и удары, накапливают энергию, обеспечивают постоянное сжатие деталей.

• КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ организуют внутри себя пространство для размещения всех остальных деталей, обеспечивают их защиту.

Механическими передачами или просто передачами называются механизмы, которые преобразуют параметры движения от двигателя к исполнительным органам машины.

Механическая энергия передаётся, как правило, с преобразованием скоростей и вращающих моментов, а иногда с преобразованием вида и закона движения.

Передачи по принципу работы разделяются на:

• Передачи зацеплением:

• с непосредственным контактом (зубчатые и червячные);

• с гибкой связью (цепные, зубчато-ременные).

• Передачи трением (сцеплением трущихся поверхностей):

• с непосредственным контактом поверхностей (фрикционные);

• с гибкой связью (ременные).