С.В. Герасименко Прикладная механика. Программа курса, методические указания и контрольные работы

1

1. ВВЕДЕНИЕ

Программа составлена на основании стандарта "Прикладная механика" для инженерно-технических специальностей 090500, 090200, 180400, 240100.

Вкурсе "Прикладная механика" студенты изучают основы проектирования и конструирования деталей машин на прочность, знакомятся

сконструкциями, областью применения и расчетом механических передач, соединений, деталей и узлов машин и механизмов общего назначения, получают навыки в расчетно-конструкторских работах.

Содержание курса определено программой. По отдельным разделам курса читают лекции.

Вкурсе "Прикладная механика" изучают дисциплины: "Материаловедение" и "Термическая обработка", "Основы взаимозаменяемости", "Теория машин и механизмов" и завершающий общетехническую подготовку студентов раздел прикладной механики - "Детали машин".

Вкачестве основного источника для изучения теоретического курса рекомендуется учебник Гузенкова Н.Г. Детали машин. М.: Высш. шк., 1986, в соответствии с материалом, которого составлена программа курса.

2.ПРОГРАММА

2.1.Основы проектирования и конструирования деталей машин и

механизмов

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин. Методы расчета на прочность по допускаемым напряжениям и коэффициенту запаса прочности. Понятие о долговечности и надежности. Машиностроительные материалы. Классификация машиностроительных материалов и их применение для изготовления деталей машин. Виды материалов и их характеристика. Виды термической, химико-

термической обработки и механического упрочнения.

Допуски и посадки. Точность размера. Номинальный, действительный и предельный размеры. Предельные отклонения: нормирование и постановка их на чертежах.

2

Допуск размера. Поле допуска. Схематическое изображение полей допусков. Понятие о квалитетах точности. Нанесение предельных отклонений размеров на рабочих чертежах деталей машин. Посадки. Три группы посадок. Системы посадок. Нанесение предельных отклонений на сборочных чертежах узлов машин. Примеры применения посадок деталей машин (подшипники качения, зубчатые колеса и т.п.).

Методические указания

В результате изучения раздела студенту следует усвоить основные критерии работоспособности и расчета на прочность деталей машин, а также виды машиностроительных материалов, применяемых для изготовления деталей машин и механизмов.

Студенту необходимо знать основные определения и термины, относящиеся к размерам, допускам, отклонениям, посадкам, правильно обозначать размеры и посадки, усвоить принцип построения систем полей допусков и посадок для различных деталей машин.

Вопросы для самопроверки

1.Основные критерии работоспособности деталей машин.

2.Какие машиностроительные материалы являются основны-

ми?

3.Какие существуют стали и чугуны и для каких деталей машин они применяются?

4.Какие виды термической, химико-термической обработки и способы механического упрочнения используют для деталей машин?

5.Для каких деталей машин применяют дерево, резину, кожу и

графит?

6.Что называется верхним и нижним отклонением от номинального размера?

7.Что такое поле допуска и квалитет и как они обозначаются?

8.Как обозначают на чертежах размеры деталей машин с указанием полей допусков?

3

2.2. Соединения

Назначение соединений, применяемых в узлах машин и механизмов. Классификация соединений. Разъемные и неразъемные соединения и их краткая характеристика.

2.2.1. Заклепочные соединения

Схема выполнения заклепочного соединения, конструкция, типы и материалы заклепок. Область применения, типы заклепочных швов.

Вопросы для самопроверки

1.Какие различают заклепки по назначению и по форме их го-

ловок?

2.Из какого материала изготавливают заклепки?

3.Какие заклепочные швы различают по назначению и по кон-

струкции?

4.Как рассчитывают прочные и прочноплотные заклепочные

швы?

2.2.2. Сварные соединения

Сварка: область применения, достоинства и недостатки сварных соединений. Основные виды сварки, применяемые для соединения деталей и узлов машин и механизмов. Виды сварных соединений и типы сварных швов. Классификация сварных швов по направлению воспринимаемой нагрузки. Расчет на прочность стыковых и угловых швов.

Вопросы для самопроверки

1.Какие преимущества имеют сварные конструкции по сравнению с литыми, коваными и заклепочными?

2.Что называется сварным швом?

3.Какие виды сварки получили распространение в промыш-

ленности?

4.Назовите типы сварных швов и виды сварных соединений?

5.Как рассчитывают стыковые сварные швы?

6.Как рассчитывают угловые сварные швы?

4

2.2.3. Соединения с натягом

Схема образования соединений с натягом (на примере гладкого цилиндрического сопряжения). Достоинства и недостатки. Область применения соединений с натягом. Классификация по способу осуществления. Расчет прессового соединения при различных видах нагружения (осевой силой, крутящим моментом, силой и моментом). Понятие о расчете тепловых соединений.

Вопросы для самопроверки

1.Перечислите виды соединений посадками с натягом и области их применения.

2.Укажите достоинства и недостатки соединений с натягом.

3.Какова методика расчета цилиндрических соединений с натя-

гом?

2.2.4.Шпоночные и шлицевые (зубчатые) соединения

Назначение и область применения шпоночных и шлицевых соединений. Конструкции шпонок и шлицев, материалы и допускаемые напряжения. Достоинства и недостатки, разновидности и расчет шпоночных и шлицевых соединений.

Вопросы для самопроверки

1.Назначение шпонок и типы шпоночных соединений.

2.Область применения различных типов шпонок.

3.Как определяют размеры шпонок?

4.Как рассчитывают призматические и сегментные шпонки, клиновые врезные и фрикционные шпонки?

5.Что такое шлицевые (зубчатые) соединения и какими преимуществами они обладают по сравнению со шпоночными?

6.Какие существуют виды шлицевых (зубчатых) соединений и какова область их применения?

7.Как определяют и рассчитывают размеры шлицевых соеди-

нений?

5

2.2.5. Резьбовые соединения

Назначение, достоинства и недостатки. Область применения резьбовых соединений. Основные виды резьбовых деталей. Резьбы и их классификация. Основные геометрические параметры цилиндрической резьбы. Стандартные резьбы и их параметры. Расчет болтов, винтов и шпилек при статических нагрузках.

Вопросы для самопроверки

1.Типы резьбы по назначению и по форме профиля.

2.Виды резьбы по числу заходов и по направлению вращения контура, образующего ее, и где они применяются?

3.Виды метрической резьбы.

4.Когда применяют шпильки и винты вместо болтов?

5.Как рассчитывают болты, винты и шпильки при действии на них статических нагрузок при различных способах нагружения?

6.Как рассчитывают болты, винты и шпильки при действии на них переменных нагрузок?

Методические указания

При изучении раздела «Соединения» студенту следует усвоить назначение, достоинства и недостатки, область применения заклепочных, сварных, шпоночных, шлицевых резьбовых соединений и соединений с натягом. Обратить внимание на применяемые материалы и классификацию по различным признакам. Ознакомиться и изучить методики определения геометрических параметров и расчета на прочность при различных видах нагружения.

2.3. Механические передачи

Назначение и роль передач в машинах и механизмах. Классификация передач по способу передачи движения. Параметры, характеризующие механические передачи (основные и производные).

6

2.3.1. Зубчатые передачи

Достоинства, недостатки зубчатых передач.

Классификация по конструктивным признакам. Теорема зацепления зубчатых передач. Эвольвента и ее свойства. Основные геометрические параметры зубчатых передач. Условия работы зуба в зацеплении. Понятие о контактных напряжениях и напряжениях изгиба. Виды повреждения зубчатых передач. Силы в зацеплении зубчатых передач (цилиндрических и конических). Расчет цилиндрических зубчатых передач на контактную прочность и изгиб. Особенности конструкции и расчета косозубых, шевронных и конических зубчатых передач. Материалы, термическая обработка и смазка зубчатых передач. Редукторы. Виды зубчатых редукторов и основы их расчета и конструирования.

Вопросы для самопроверки

1.Значение передач и применение их в машинах.

2.Виды зубчатых передач, и где они применяются?

3.Основные достоинства зубчатых передач по сравнению с другими передачами.

4.Как определяют начальный и делительный диаметры зубчатого колеса?

5.Как вычисляют диаметры вершин и впадин?

6.Расчет зубьев на контактную прочность и изгиб.

7.Виды зубчатых редукторов.

8.Из какого материала изготавливают зубчатые колеса?

9.Как осуществляется смазка зубчатых колес?

2.3.2. Червячные передачи

Основное отличие червячной передачи от зубчатой. Достоинства, недостатки и область применения червячных передач. Классификация червячных передач по конструктивным признакам. Виды червяков, применяемых в червячных передачах.

Геометрия и кинематика червячной передачи. Силы в зацеплении червячной передачи. Материалы и смазка червячных передач. Расчет на прочность червячных передач. Червячные редукторы.

7

Вопросы для самопроверки

1.Виды червячных передач.

2.Как устроены и работают червячные передачи?

3.Достоинства и недостатки червячных передач по сравнению

сзубчатыми.

4.3ависимость между передаточным числом заходов червяка и числом зубьев червячного колеса.

5.Причины выхода из строя червячных передач и критерии их работоспособности.

6.Как определяют КПД червячной передачи и при каких условиях получается ее самоторможение?

7.Какие силы действуют в червячной передаче и как определяют их величину?

8.Из каких материалов изготавливают червяки и червячные ко-

леса?

9.Как осуществляют смазку червячных передач?

10.Как производят расчет зубьев колес червячных цилиндрических передач на контактную прочность, на изгиб?

11.Конструкции червячных редукторов с различными схемами исполнения.

2.3.3. Ременные передачи

Назначение, общая схема, достоинства, недостатки и область применения ременных передач. Классификация ременных передач по поперечному сечению ремня. Конструктивные схемы выполнения ременных передач. Критерии работоспособности ременных передач.

Вопросы для самопроверки

1.Виды ременных передач, и где они применяются?

2.Достоинства и недостатки ременной передачи по сравнению

сдругими передачами.

3.Виды ремней по форме поперечного сечения.

4.Конструкция плоских и клиновых ремней.

5.Из каких материалов изготавливают шкивы?

6.Методика расчета плоскоременной и клиноременной переда-

чи.

8

2.3.4. Цепные передачи

Общая схема выполнения, достоинства, недостатки, область применения цепных передач. Детали цепных передач (цепи и звездочки). Основные причины выхода из строя и критерии работоспособности цепных передач. Геометрический и кинематический расчет цепных передач. Расчет на износостойкость цепных передач.

Вопросы для самопроверки

1.Достоинства и недостатки цепных передач и область их применения.

2.Виды приводных цепей.

3.В чем преимущества зубчатой цепи по сравнению с втулочной и роликовой?

4.Из какого материала изготавливают звездочки и приводные

цепи?

5.Каким образом определяют размеры приводных цепей и как находят диаметры и числа зубьев звездочек?

Методические указания

По настоящему разделу курса следует изучить основные виды передач, применяемых в машинах и механизмах. Необходимо знать конструкцию, достоинства, недостатки, область применения, классификацию зубчатых, червячных, ременных и цепных передач. Познакомиться и изучить кинематический, геометрический, силовой и прочностной расчеты, а также материалы и смазку указанных типов передач.

2.4. Детали и узлы машин общего назначения

2.4.1. Валы и оси

Назначение, область применения осей и валов.

Классификация осей и валов по назначению и по конструктивным признакам. Основные термины и определения (цапфа, шип, шейка, пята, галтель, фаска).

Материалы, применяемые для изготовления осей и валов. Критерии работоспособности и расчета осей и валов. Расчет осей и валов на статическую прочность.

9

Вопросы для самопроверки

1.Назначение осей и валов и требования к материалам , из которых они изготавливаются.

2.Какая разница между осью и валом?

3.Классификация валов.

4.Что называется шипом, шейкой пятой?

5.Как рассчитывают оси и валы на прочность?

2.4.2. Подшипники качения

Достоинства, недостатки, область применения и классификация подшипников качения. Виды разрушения подшипников качения. Критерии работоспособности и методы расчета подшипников качения по динамической и статической грузоподъемности.

Вопросы для самопроверки.

1.Достоинства и недостатки подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения.

2.Из каких деталей состоит подшипник качения?

3.Из каких материалов изготавливают кольца, тела качения и сепараторы подшипников качения?

4.Виды подшипников качения по форме тел качения и направлению воспринимаемой нагрузки.

5.Как определяется эквивалентная динамическая нагрузка подшипников качения?

6.Как рассчитывают подшипники качения на долговечность по динамической грузоподъемности?

2.4.3. Подшипники скольжения

Назначение, область применения и классификация подшипников скольжения. Требования, предъявляемые к подшипникам скольжения. Режим работы подшипников скольжения в зависимости от условий смазки. Критерии работоспособности и расчета подшипников скольжения. Расчет подшипников скольжения в режиме полужидкостного трения.