- •Конспект лекций по курсу детали машин
- •Глава I сварные соединения
- •Применение различных: видов сварки
- •Типы сварных швов и их расчет
- •1. Стыковой шов
- •2. Швы внахлестку.
- •Расчет швов:
- •3. Угловые и тавровые швы
- •Расчет тавровых швов:
- •Выбор допускаемых напряжений
- •Сравнение крепежных и силовых резьб
- •3. По числу заходов нарезки
- •4. Цилиндрические и конусные резьбы
- •5. Метрические и дюймовые резьбы
- •Элементы крепежных соединений
- •Силовые зависимости в резьбовом соединении
- •А) зависимость между осевой силой и крутящим моментом на оси винта иди гайки при завинчивании
- •Б) определение кпд резьбы
- •Расчет ненапряженных болтов (винтов)
- •2. Расчет напряженных болтов при нагрузке центральной осевой силой
- •3.Расчет болтов при нагрузке поперечной сдвигающей силой
- •Вариант б - призонные (плотные) болты или штифты, втулки, шпонки (б), (в)
- •4А. Расчет болтов крепления крышек резервуаров с внутренним давлением
- •4Б. Расчет болтовых соединений при действии отрывающего момента в плоскости перпендикулярной стыку
- •5. Расчет болтов при внецентренно приложенной силе
- •Резьбовые соединения, работающие при циклических нагрузках
- •Допускаемые напряжения в болтах и винтах
- •Передача "винт-гайка"
- •Шпоночные соединения
- •Расчет ненапряженных шпоночных соединений
- •Шлицевые соединения
- •Расчет шлицевых соединений
- •Червячные передачи
- •Цепные передачи
- •Ременные передачи
- •Фрикционные передачи
- •Глава IV зубчатые передачи
- •Основные определения из теории зацепления шестерен
- •Конструктивные типы шестерен
- •Материал и термообработка шестерен
- •Расчетные геометрические зависимости
- •Силы, действующие в зацеплении шестерен
- •Дефекты шестерен
- •Расчет зубьев цилиндрических прямозубых шестерен
- •Расчет на контактную прочность поверхности зубьев
- •Определение допускаемых контактных напряжений
- •2. Расчет на усталостный изгиб зубьев
- •Определение допускаемых напряжений изгиба
- •Особенности расчета косозубых цилиндрических шестерен
- •Особенности расчета конических прямозубых шестерен
- •Коррекция зубьев шестерен
- •Кпд зубчатых передач
- •Глава V червячные передачи
- •Геометрическая форма червяков
- •Расчетные геометрические зависимости
- •Кпд червячной передачи
- •Силы, действующие в зацеплении червячной передачи
- •Глава VI
- •Расчет валов на прочность
- •Предварительный расчет валов
- •Уточненный расчет валов
- •Определение допускаемых напряжений изгиба в валах
- •Расчет валов на жесткость
- •Глава VII подшипники
- •Основы гидродинамической теории смазки
- •Подшипники скольжения Расчет подшипников на основе гидродинамической теории трения
- •Смазочные материалы
- •Антифрикционные материалы
- •Конструктивные типы подшипников скольжения
- •Условный расчет подшипников скольжения
- •Подшипники качения
- •Обозначения
- •Глава VIII ременные передачи
- •Конструктивные типы ремней
- •Сравнение плоских и клиновых ремней по тяговой способности
- •Устройства для натяжения ремня
- •Расчетные геометрические зависимости в ременной передаче
- •Упругое скольжение ремня
- •Силы, действующие в ременной передаче
- •Коэффициент тяги и кривые скольжения ремня
- •Напряжения в ремне и их круговая эпюра
- •Расчет ременных передач до тяговой способности
- •Глава IX фрикционные передачи
- •Геометрическое скольжение
- •Силы, действующие в цепной передаче
- •4. Центробежные.
- •5. Обгонные (автологи).
- •Расчет дисковой фрикционной муфты
- •Расчет конусной фрикционной муфты
Расчет ненапряженных шпоночных соединений
Для упрощения расчета предполагается равномерная эпюра распределения нагрузок на боковую поверхность шпонки (хотя в действительности она неравномерна).
Шпонки рассчитываются на смятие и срез от действующего по диаметру вала окружного усилия
где h, b, l - высота, ширина и длина шпонки;
[]см, [] - допускаемые напряжения смятия и среза (по таблицам).
Длина шпонки выбирается по более опасному напряженному состоянию.
Шлицевые соединения
Шлицевые соединения можно рассматривать как многошпоночные, в которых шпонки как бы изготовлены заодно с валом. В последние годы, в связи с общим повышением напряжений в деталях машин, шлицевые соединения получили самое широкое распространение взамен шпонок. Этому способствует оснащение промышленности специальным оборудованием - шлицефрезерными и протяжными станками. В сравнении со шпоночными шлицевые соединения имеют большую нагрузочную способность, лучше центрируют соединение и меньше ослабляют вал.
По профилю различают следующие шлицевые соединения (рис. 28):
прямобочные (а) - число шлиц Z = 6, 8, 10, 12;
звольвентные (б)- число шлиц Z = 12, 16 и более;
треугольные (в) - число шлиц Z = 24, 36 и более.
Рис. 28
Эвольвентные шлицы создают меньшую концентрацию напряжений у основания шлица, поэтому в настоящее время получают преимущественное распространение. Треугольные шлицы мелкие, поэтому мало ослабляют вал, однако они способны передавать лишь относительно небольшую нагрузку.
Шлицевые соединения применяются с центрированием ступицы по валу (рис. 29):
а) по наружному диаметру;
б) по внутреннему диаметру;
в) по боковым граням.
Рис. 28 а
Соединение (в), во избежание термических короблений, требует чистовой протяжки ступицы после термообработки, поэтому твердость ступицы не может быть выше HRC=30. Соединение (б) требует шлифовки вала по посадочному диаметру на специальных станках, зато ступица может быть твердой, так как посадочный диаметр шлифуется на обычных внутришлифовальных станках. Соединение (в) допускает твердые шлицы на валу и на ступице, однако для обеспечения сборки, считаясь с возможных короблением шлицов при закалке, зазоры в соединении должны быть увеличенными.
Расчет шлицевых соединений
Как и шпонки, шлицы рассчитывается на смятие и срез:
см = []см
= [] Р =
где Rc - средний радиус шлицов;
Мk - крутящий момент на оси вала.
Глава III
ВВЕДЕНИЕ ВПЕРЕДАЧИ
Передачи служат для преобразования вращения с изменением по величине или знаку угловых скоростей вращающихся систем и соответственно крутящих моментов на осях валов. Они находят широкое применение, главным образом, в приводах от двигателя к рабочим органам машин.
Различают два основных вида передач:
1) передачи зацеплением:
а) зубчатые;
б) червячные;
в) цепные;
г) передача "винт-гайка";
2) передачи трением:
а) ременные;
б) фрикционные.
Классификация передач
Зубчатые передачи
Зубчатые передачи получили наибольшее распространение в машиностроении благодаря следующим достоинствам:
а) практически неограниченной передаваемой мощности,
б) малым габаритам и весу,
в) стабильному передаточному отношению,
г) высокому КПД, который составляет в среднем 0,97 - 0,98 .
Недостатком зубчатых передач является шум в работе на высоких скоростях, который однако может быть снижен при применении зубьев соответствующей геометрической формы и улучшении качества обработки профилей зубьев.
При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно, что и обеспечивает относительно бесшумную работу. Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий, которые дополнительно нагружают подшипники. Этот недостаток можно устранить, применив сдвоенные шестерни с равнонаправленными спиралями зубьев или шевронные шестерни. Последние, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко - обычно лишь для уникальных передач большой мощности. При малых угловых скоростях вращения применяются конические прямозубые шестерни, а при больших - шестерни с круговым зубом, которые в настоящее время заменили конические косозубые шестерни, применяемые ранее. Конические гипоидные шестерни тоже имеют круговой зуб, однако оси колес в них смещены, что создает особенно плавную и бесшумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 3 - 5.
Рис. 29