- •Isbn 5-7723-0716-9 Севмашвтуз, 2007
- •4.2 Контрольная работа №2 100
- •1 Основные понятия теории машин и механизмов
- •1.1 Основные понятия и определения
- •1.1.1 Классификация деталей машин
- •1.1.2 Проектирование и конструирование
- •1.1.3 Основные требования к конструкции деталей машин.
- •1.1.4 Общие рекомендации при проектировании
- •1.1.5 Особенности расчетов при проектировании
- •1.1.6 Порядок проектирования
- •1.2 Краткие сведения о машиностроительных материалах
- •1.3 Краткие сведения о стандартизации и взаимозаменяемости деталей машин, допусках и посадках
- •2 Соединения деталей машин
- •2.1 Резьбовые соединения
- •2.1.1 Общие сведения
- •2.1.2 Классификация резьб
- •2.1.3 Геометрические параметры резьбы
- •2.1.4 Основные типы резьб
- •2.1.5 Основные параметры резьбы
- •2.1.6 Силы в резьбе
- •2.1.7 Крепежные детали
- •2.1.8 Материалы и степень точности крепежных деталей
- •2.1.9 Расчет резьбовых соединений
- •2.1.10 Расчет групповых резьбовых соединений
- •2.2 Заклепочные соединения
- •2.2.1 Общие сведения
- •Достоинства заклепочных соединений:
- •Недостатки заклепочных соединений:
- •Область применения заклепочных соединений:
- •2.2.2 Конструкция заклепок
- •2.2.3 Материалы заклепок
- •2.2.4 Конструкция заклепочных соединений
- •2.2.5 Расчет заклепочных соединений
- •2.3 Сварные соединения
- •2.3.1 Общие сведения
- •2.3.2 Типы сварки:
- •2.3.3 Достоинства сварных соединений:
- •2.3.4 Виды сварных соединений
- •2.3.5 Расчет сварных соединений
- •2.3.5.2 Угловые соединения
- •2.3.6 Допускаемые напряжения
- •2.4 Соединения с натягом
- •2.4.1 Общие сведения
- •2.4.2 Достоинства и недостатки соединений с натягом
- •2.4.3 Способы получения соединений с натягом
- •2.4.4 Расчет соединений с натягом
- •2.5 Шпоночные соединения
- •2.5.1 Общие сведения
- •2.5.2 Достоинства и недостатки шпоночных соединений
- •2.5.3 Виды шпоночных соединений
- •2.5.4 Материал шпонок и допускаемые напряжения
- •2.6 Шлицевые соединения
- •2.6.1 Общие сведения
- •2.6.2 Достоинства и недостатки шлицевых соединений
- •2.6.3 Виды шлицевых соединений
- •2.6.4 Расчет шлицевых соединений
- •3 Винтовые механизмы
- •3.1 Общие сведения
- •3.1.2 Область применения винтовых механизмов:
- •3.2 Конструкция винтов и гаек
- •3.3 Материалы винтов и гаек
- •3.4 Расчет передачи «винт-гайка»
- •3.4.1 Расчет на износостойкость
- •3.4.2 Проверка на самоторможение
- •3.4.3 Выбор конструкции пяты
- •3.4.4 Расчет прочности винта
- •3.4.5 Проверка винта на устойчивость
- •3.4.6 Определение размеров гайки
- •4.2 Контрольная работа №2
- •3. Проверка на самоторможение.
- •10. Расчет параметров передачи
- •Список литературы
- •Бабкин Александр Иванович
- •Сдано в производство 04.09.2007 г. Подписано в печать 19.09.2007 г.
- •164500, Г. Северодвинск, ул. Воронина, 6.
1.1.3 Основные требования к конструкции деталей машин.
При проектировании машины или механизма от проектировщика, кроме функциональности, требуется обеспечить надежность и экономичность.
Функциональность – способность соответствовать своему назначению. Критерии функциональности: Мощность, производительность, коэффициент полезного действия, габариты, энергоемкость, материалоемкость, точность, плавность хода и т.п.
Надежность – свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность, т.е. способность выполнять свои функции, сохраняя заданные показатели в течение заданного периода времени. Надежность бывает прочностная и триботехническая (износовая).
Экономичность определяется стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию.
Основные критерии надежности: прочность, жесткость, износоустойчивость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость.
Значение того или иного критерия для данной детали зависит от ее функционального назначения и условий работы. Например, для крепежных винтов главным критерием является прочность, для ходовых винтов - износостойкость. При конструировании деталей их работоспособность обеспечивают, в основном, выбором соответствующего материала, рациональной конструктивной формой и расчетом размеров по главным критериям.
Прочность обычно является главным критерием работоспособности большинства деталей. Деталь не должна разрушаться или получать остаточные деформации под влиянием рабочей нагрузки. Следует помнить, что разрушение частей машины может привести не только к простоям, но и к несчастным случаям.
Условие прочности: Напряжения в материале детали не должны превышать допускаемые:
, .
В некоторых случаях проверку прочности удобнее проводить по определению коэффициента запаса прочности:
, .
Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы. Например, недостаточная жесткость валов в редукторах приводит к их прогибу, что ухудшает качество зацепления зубчатых колес и условия работы подшипниковых узлов.
Условие жесткости: Перемещения точек детали (деформация) под воздействием рабочих нагрузок не должна превышать разрешенной величины, которая определяется условиями нормальной работы. Например, стрелка прогиба балки не должна превышать допускаемой величины:
.
Угол закручивания вала не должен превышать допускаемой величины:
.
Износостойкость. Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров и формы деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в подшипниках, направляющих, в зубчатых зацеплениях, в цилиндрах поршневых машин, а это снижает качественные характеристики машин – мощность, к.п.д., надежность, точность. Детали, изношенные больше нормы бракуют и заменяют при ремонте. При современном уровне техники 85-90% машин выходят из строя в результате изнашивания и только 10-15% по другим причинам.
Условие износостойкости: Давление на трущихся поверхностях не должно превышать допускаемой величины:
.
Коррозионная стойкость. Коррозия – процесс разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления. Коррозия является причиной преждевременного разрушения многих конструкций. Из-за коррозии ежегодно теряется до 10% объема выплавляемого металла. Для защиты от коррозии применяют антикоррозийные покрытия (никелирование, цинкование, воронение, кадмирование, покраска) или изготовляют детали из специальных коррозионноустойчивых материалов (нержавеющая сталь, цветные металлы, пластмассы).
Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать: понижение прочности материала и появление ползучести, понижение защищающей способности масляных пленок, и, следовательно, увеличение износа, изменение зазоров в сопряженных деталях, что может привести к заклиниванию или заеданию. Чтобы избежать вредных последствий, проводят тепловые расчеты и, если необходимо, вносят соответствующие конструктивные изменения (например, искусственное охлаждение).
Виброустойчивость. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. В некоторых случаях вибрации снижают качество работы машин, например точность обработки металлорежущих станков и качество обрабатываемой поверхности. Кроме того, появляется дополнительный шум. Наиболее опасны резонансные колебания.
Кроме критериев надежности при проектировании к деталям предъявляются следующие требования:
Экономичность. Конструкция машины, форма и материал ее деталей должны быть такими, чтобы обеспечить минимальную стоимость ее изготовления, эксплуатации, обслуживания, утилизации.
Технологичность изготовления. Форма и материал деталей должны быть такими, чтобы изготовление детали требовало минимальных затрат труда, времени, средств.
Безопасность. Конструкция деталей должна обеспечивать безопасность персонала при изготовлении, эксплуатации и обслуживании машины.
Удобство эксплуатации и обслуживания, ремонтопригодность.
Соответствие стандартам и другим нормативным документам – на форму, размеры, сорта и марки материала и пр.
Эргономичность.
Эстетичность.