- •Конспекти лекцій
- •1.1. Загальні питання розрахунку і проектування деталей машин
- •Основні етапи створення технічних об'єктів
- •Види виробів та їхні характеристики
- •Види і комплектність конструкторських документів
- •Загальні вимоги до машин та їхніх елементів
- •Розрахунки при проектуванні і конструюванні
- •Навантаження елементів машин Загальні відомості про навантаження
- •Розподіл навантаження в часі та типові режими навантаження елементів машин
- •Шляхи зменшення навантаження елементів машин
- •Основні механічні характеристики матеріалів
- •Розрахунки деталей машин на міцність Оцінка міцності деталей при простих деформаціях
- •Зміна напружень у часі
- •Визначення граничних напружень
- •Допустимі напруження і коефіцієнти запасу міцності
- •1.2. Передачі. Загальні відомості та співвідношення Призначення механічних передач та їхня класифікація
- •Основні співвідношення для кінематичних параметрів і параметрів навантаження механічних передач
- •Вибір розрахункових навантажень механічних передач
- •1.3. Зубчасті передачі Застосування зубчастих передач та їхня класифікація
- •Основні параметри евольвентного зачеплення
- •Початковий контур зубчастих коліс
- •Коригування зубців циліндричних зубчастих передач
- •Порядок розрахунку параметрів циліндричних зубчастих передач зовнішнього зачеплення
- •Ковзання і тертя у зачепленні зубців
- •Конструкції зубчастих коліс та їхнє виготовлення
- •Точність зубчастих передач
- •Матеріали і термообробка зубчастих коліс
- •Види руйнування зубців та критерії розрахунку на міцність зубчастих передач
- •Допустимі напруження у розрахунках зубчастих передач
- •Циліндричні зубчасті передачі Параметри прямо- та косозубих зубчастих передач
- •Розміри зубців та вінців зубчастих коліс
- •Заміна косозубих зубчастих коліс еквівалентними прямозубими
- •Радіуси кривини профілів зубців та приведена їхня кривина
- •Навантаження на зубці циліндричних зубчастих передач
- •Розрахунок активних поверхонь зубців на контактні втому і міцність
- •Розрахунок зубців на втому і міцність при згині
- •Проектний розрахунок циліндричних зубчастих передач та особливості розрахунку відкритих зубчастих передач
- •Конічні зубчасті передачі Особливості конічних зубчастих передач
- •Основні параметри конічної прямозубої передачі
- •Навантаження на зубці конічної зубчастої передачі
- •Розрахунок зубців конічних зубчастих передач на контактні втому і міцність, на втому і міцність при згині
- •Проектний розрахунок конічної зубчастої передачі
- •Циліндричні зубчасті передачі із зачепленням новікова Особливості передач із зачепленням Новікова
- •Параметри зубчастої передачі із зачепленням Новикова
- •Особливості розрахунків на міцність циліндричних передач Новікова
- •Гвинтові та гіпоїдні зубчасті передачі Загальні відомості
- •Гвинтова зубчаста передача
- •Гіпоїдна зубчаста передача
- •Хвильові зубчасті передачі Принцип роботи та деякі схеми хвильових зубчастих передач
- •Кінематика хвильової зубчастої передачі
- •Елементи розрахунку хвильових зубчастих передач
- •1.4. Черв'ячні передачі Загальні відомості та класифікація черв'ячних передач
- •Параметри черв'ячної передачі
- •Кінематика і точність виготовлення черв'ячних передач
- •Матеріали і конструкції деталей черв'ячної передачі Критерії роботоздатності та розрахунків
- •Допустимі напруження у розрахунках черв'ячних передач
- •Навантаження на зубці черв'ячного колеса
- •Розрахунок активних поверхонь зубців черв'ячного колеса на контактні втому і міцність при дії максимального навантаження
- •Особливості розрахунку зубців черв'ячного колеса на згин
- •Проектний розрахунок черв'ячної передачі
- •Розрахунок черв'яка на жорсткість
- •Ккд черв'ячної передачі та її тепловий розрахунок
- •Глобоїдні черв'ячні передачі
- •1.5. Ланцюгові передачі Загальні відомості та класифікація ланцюгових передач
- •Деталі ланцюгових передач
- •Зірочки ланцюгових передач
- •Пристрої для регулювання натягу ланцюга
- •Основні розрахункові параметри ланцюгових передач
- •Критерії роботоздатності та розрахунок ланцюгових передач
- •1.6. Фрикційні передачі та варіатори Загальні відомості та класифікація фрикційних передач
- •Явища ковзання у контакті котків фрикційної передачі
- •Матеріали та конструкції деталей фрикційних передач
- •Види руйнування котків і критерії їхнього розрахунку Допустимі контактні напруження та тиски
- •Розрахунок циліндричних фрикційних передач
- •Розрахунок конічних фрикційних передач
- •Фрикційні варіатори
- •1.7. Пасові передачі Загальні відомості та класифікація пасових передач
- •Елементи пасових передач
- •Пружне ковзання паса та кінематика пасової передачі
- •Сили та напруження у вітках пасової передачі
- •Розрахунок пасових передач на тягову здатність і довговічність
- •Розрахунок пасових передач на довговічність
- •Зубчасто-пасові передачі
- •1.8. Передачі гвинт – гайка Загальні відомості
- •Конструкції деталей передач гвинт – гайка
- •Розрахунок передач гвинт – гайка
- •Співвідношення між параметрами навантаження передачі та ккд
- •Приклад розрахунку передачі гвинт – гайка
- •Модуль 2 Вали, підшипники, муфти, пружні елементи і корпусні деталі
- •2.1. Вали та осі
- •Загальні відомості. Конструкції та матеріали осей і валів
- •Розрахункові схеми валів та осей. Критерії розрахунку
- •Розрахунок осей на міцність і стійкість проти втомного руйнування
- •Розрахунок валів на статичну міцність
- •Розрахунок валів на втомну міцність
- •Розрахунок валів на жорсткість
- •Розрахунок валів для запобігання поперечним коливанням
- •Проектний розрахунок валів та їхнє конструювання
- •2.2. Підшипники Загальні відомості про підшипники кочення
- •Класифікація, матеріали деталей і точність підшипників кочення
- •Монтаж, змащування та ущільнення підшипників кочення
- •Навантаження на тіла кочення. Види руйнувань і критерії розрахунку підшипників кочення
- •Підбір підшипників кочення за статичною та динамічною вантажністю
- •Розрахункове еквівалентне навантаження на підшипники кочення
- •Рекомендації щодо вибору підшипників кочення
- •Загальні відомості про підшипники ковзання
- •Конструкції та матеріали підшипників ковзання
- •Змащування підшипників ковзання
- •Роботоздатність і режим рідинного тертя у підшипниках ковзання
- •Розрахунки підшипників ковзання
- •Деякі спеціальні підшипники ковзання
- •Напрямні прямолінійного руху Області застосування та конструкції напрямних
- •Основи розрахунку напрямних прямолінійного руху
- •2.3. Муфти Загальні відомості та класифікація муфт
- •Некеровані муфти
- •Керовані муфти
- •Самокеровані та комбіновані муфти
- •Модуль 3. З'єднання. Система автоматизованого проектування (сапр). Шляхи розвитку конструкцій деталей машин з'єднання Загальні відомості
- •Різьбові з'єднання
- •Кріпильні різьби та їхні основні параметри
- •Кріпильні різьбові деталі, їхні конструкції та матеріали
- •Стопоріння різьбових з'єднань
- •Елементи теорії гвинтової пари
- •Розрахунок витків різьби на міцність
- •Розрахунок на міцність стержня болта (гвинта) для різних випадків навантаження з'єднання
- •З'єднання затягнутим болтом без зовнішнього навантаження
- •Болтове з'єднання деталей, що навантажені силами зсуву
- •Розрахунок групових болтових з'єднань
- •Клемові, або фрикційно-гвинтові, з'єднання
- •Допустимі напруження та запаси міцності при розрахунках різьбових з'єднань
- •3.2. Шпонкові, шліцьові та профільні з'єднання шпонкові з'єднання Основні види шпонкових з'єднань та область їхнього застосування
- •Розрахунок ненапружених шпонкових з'єднань
- •Розрахунок напружених шпонкових з'єднань
- •Шліцеві (зубчасті) з'єднання Основні типи зубчастих з'єднань і області їхнього використання
- •Розрахунок зубчастих з'єднань
- •Профільні з'єднання
- •Пресові з'єднання Загальні відомості
- •Деякі питання технології складання пресових з'єднань
- •Розрахунок пресових з'єднань
- •3.3. Зварні з'єднання Особливості з'єднання деталей зварюванням і характеристика з'єднань
- •Види зварних з'єднань і типи зварних швів
- •Розрахунок зварних з'єднань на міцність
- •Розрахунок таврових з'єднань
- •Допустимі напруження для зварних з'єднань
Розрахунок напружених шпонкових з'єднань
Розрахунок з'єднання клиновою врізною шпонкою. В ненавантаженому обертовим моментом з'єднанні на робочих гранях шпонки мають місце напруження зминання σ3Μ, які є результатом запресовування шпонки (рис.12.8,а).
Ці напруження розподіляються рівномірно на робочих гранях шпонки. Після навантаження з'єднання обертовим моментом Τ (рис. 12.8,б) епюра рівномірних напружень зминання перетворюється в трапецоїдну і далі – у трикутну, що відповідає початку розкриття стику з правого боку шпонки. Це відбувається тому, що обертовий момент Τ намагається повернути вал щодо маточини.
У крайньому стані з'єднання максимальне напруження зминання досягає σ3Μ, а рівнодійна всіх напружень зминання F = 0,5σзмbl (l –активна довжина шпонкового з'єднання) зміщена від центральної осі на b/6 (лінія дії сили F проходить через центр ваги трикутної епюри).
Обертовий момент Т, прикладений до вала, зрівноважується дією сили F, прикладеної до вала з боку шпонки, і дією такої ж сили зі сторони маточини, а також дією сил тертя Fs з боку шпонки та маточини. Отже, умову рівноваги вала запишемо у вигляді
Т = Fb/6 + Fsd/2 + Fsc. (4)
Враховуючи те, що Fs = Fƒ і с ≈ d/2, запишемо (4) так:
T = F (b/6 + ƒd) (5)
Якщо виразити силу F через максимальне напруження зминання σзм, то з рівності (5) дістанемо:
Τ == 0,5σ3Mbl (b/6 + ƒd);
σ3M = 12T/ [bl (b + 6ƒd)]. (6)
Розрахунок на міцність з'єднання клиновою врізною шпонкою – це перевірка умови σ3Μ ≤ [σ]ЗМ, де σ3Μ визначають за формулою (6), а допустиме напруження зминання [σ]3Μ = (80... 100) МПа.
Розрахунок клиновою шпонкою на лисці виконують за тими самими залежностями, що й розрахунок клиновою врізною шпонкою.
Розрахунок з'єднання фрикційною шпонкою. В розрахунку міцності з'єднання припускають, що в навантаженому з'єднанні напруження зминання залишаються рівномірно розподіленими на робочих гранях шпонки, тобто такими самими, якими вони були після запресовування шпонки (рис. 12.9).
Тому обертовий момент Т, що навантажує з'єднання, зрівноважується тільки моментом від сил тертя, які виникають між валом та маточиною, а також між валом та шпонкою. Для позначень на рис. 12.9 запишемо
T = Fs·d = F·ƒ·d = σ3Μb·l·ƒ·d,
де l – довжина робочої грані шпонки, на якій вона контактує з маточиною.
Записана вище рівність дає змогу дістати умову міцності з'єднання фрикційною шпонкою:
[σ]3Μ = T/(b·l·ƒ·d) ≤ [σ]3Μ (7)
де допустиме напруження рекомендується брати [σ]3Μ = (70. ..80) МПа.
Розрахунок з'єднання циліндричною шпонкою. З'єднання циліндричною шпонкою (рис. 12.6) розраховують також за умови обмеження напружень зминання в навантаженому контакті шпонки з валом і маточиною. Для позначень на рис. 12.6 умова міцності з'єднання може бути такою:
σ3Μ = 4T/(d·dш·l) ≤ [σ]3Μ. (8)
Тут допустиме напруження можна взяти [σ]3Μ = (100...120) МПа.
Шліцеві (зубчасті) з'єднання Основні типи зубчастих з'єднань і області їхнього використання
У випадках, коли не можна забезпечити міцність шпонкових з'єднань деталей із валами (через обмежену довжину маточини), використовують зубчасті з'єднання. Такі з'єднання утворюються за допомогою зубців (шліців), що нарізаються на поверхнях вала та отвору маточини деталі, яка з'єднується з валом. За формою профілю зубців розрізняють три типи з'єднань (рис. 13.1): прямокутні, евольвентні та трикутні.
З'єднання з прямокутним профілем зубців виготовляють із центруванням за внутрішнім діаметром d (рис. 13.1,a), за зовнішнім діаметром D (рис 13.1, б) і за бічними гранями зубців (розмір b на рис. 13.1,в) Центрування за внутрішнім і зовнішнім діаметрами забезпечує більш високу точність з'єднання, а центрування за бічними гранями зубців – більш рівномірний розподіл навантаження на зубці.
Прямокутні зубці використовують для зовнішніх діаметрів валів від 14 до 125 мм; число зубців від 6 до 20. ГОСТ 1139-80 передбачає з'єднання трьох серій: легкої, середньої та важкої. З переходом від легкої до середньої та важкої серій при одному і тому ж діаметрі d зростає діаметр D і збільшується число зубців Тому з'єднання середньої та важкої серій відрізняються підвищеною несучою здатністю.
Умовне позначення та допуски з'єднань із прямокутним профілем зубців регламентовані стандартами і має такий вигляд: D–85662H8/h710F10/h9.
З'єднання з евольвентним профілем зубців (рис. 13.1,г,д) згідно з ГОСТ 6033-80 можна виготовляти з центруванням по бічних сторонах, внутрішньому або зовнішньому діаметрах.
Евольвентні з'єднання використовують для діаметрів від 4 до 500 мм та z = 6...82. За стандартом кут профілю початкового контуру зубців α = 30°, а за номінальний діаметр з'єднання беруть його зовнішній діаметр
D = m(z + 1,0 + 2x:),
де m – модуль з'єднання; x – коефіцієнт зміщення початкового контуру.
Позначення з'єднання з евольвентним профілем: 502H9/g9 ГОСТ 6033–80.Наприклад, позначення з'єднання з D = 50 мм; т = 2 мм; центрування по бічних сторонах зубців із посадкою H9/g9.
З'єднання з трикутним профілем зубців (рис. 13.1,е) виготовляють із центруванням тільки по бічних сторонах зубців. Ці з'єднання не стандартизовані і використовуються як нерухомі при тонкостінних втулках і обмежених габаритних розмірах за діаметром.
Із розглянутих типів зубчастих з'єднань тепер найрозповсюдженішими є з'єднання з прямокутним профілем зубців. Вони використовуються для з'єднання з валами зубчастих коліс, півмуфт та інших деталей. Такі з'єднання можуть бути рухомими або нерухомими. Зубчасті з'єднання порівняно із шпонковими мають переваги: можливість передачі більших обертових моментів (при однакових довжинах маточини) завдяки значно більшій поверхні контакту з'єднаних деталей та більш рівномірному розподілу навантаження по цій поверхні; більш точне центрування деталей на валу; краще напрямлення деталей при переміщенні їх уздовж вала.