uzluga.ru
добавить свой файл

1.Основы проектирования деталей машин. Основные понятия.

«Детали машин» являются первым из расчетно-конструкторских курсов, в котором изучают основы проектирования машин и механизмов.

Любая машина состоит из деталей. Деталь- такая часть машины, которую изготовляют без сборочных операций. Детали могут быть простыми (гайка, шпонка) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора). Детали объединяют в узлы.

Узел (сборочная единица) представляет собой совокупность деталей, объединенных общим функциональным назначением (подшипник качения, редуктор). Сложные узлы могут включать несколько простых узлов(редуктор включает подшипники, валы с насаженными на них зубчатыми колесами)

Среди большого разнообразия деталей и узлов машин выделяют такие, которые применяют почти во всех машинах (болты, валы, муфты, механические передачи). Эти детали (узлы) называют деталями общего назначения. Все другие детали (поршни, лопатки турбин, гребные винты) относятся к деталям специального назначения и изучают в специальных курсах.

Поэтому любое усовершенствование методов расчета и конструкции этих деталей, позволяющее уменьшить затраты материала, понизить стоимость производства, повысить долговечность, приносит большой экономический эффект.

2.Требования, предъявляемые машинам и механизмам.

Выс. производительность, работоспособность, надежность, технологичность, экономичность, эстетичность.

Работоспособность- сост-ие дет. при котором они способны нормально выполнять заданные f с параметрами установленными нормативно тех-ой докумен-ии (ту, гост, ос). Она харак-ся определенными условиями-критериями: прочностью, жесткостью, износостойкостью,

Надежность-это св-во изделия выполнять f сохраняя свои эксплотационные показатели в заданных пределах в течении заданного промежутка времени.

Технологичностью-называют дет и узлы требующие минимальных затрат средств, времени, труда в производстве, эксп-ии и ремонте.

При оценке эконом-ти учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплот, ремонт.

Эстетичность-совершенство внешних форм деталей, узлов, машины в целом, их красивый внешний вид.

3.основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин- прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость.

Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей.

Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности или сопротивления усталости. Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел статической прочности материала (GB). Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала (G-1). Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой.Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы. Такими условиями могут быть условия работы сопряженных деталей (например, качество зацепления зубчатых колес и условия работы подшипников ухудшаются при больших прогибах валов).

Изнашивание-процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в подшипниках, в направляющих, в зубчатых зацеплениях, в цилиндрах поршневых машин. Установлено, что при современном уровне техники 85...90% машин выходят из строя в результате изнашивания и только 10... 15% по другим причинам.(молек, мех, короз.)

коррозия—процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления. Коррозия является причиной преждевременного разрушения многих конструкций. Из-за коррозии ежегодно теряется до 10% выплавляемого металла. Коррозия особенно опасна для поверхностей трения и деталей, работающих при переменных напряжениях. При этом существенно сокращаются износостойкость и сопротивление усталости. Для защиты от коррозии применяют антикоррозионные покрытия или изготовляют детали из специальных коррозионно-устойчивых материалов, например нержавеющих сталей и пластмасс. Особое внимание уделяется деталям, работающим в присутствии воды, пара, кислот, щелочей и других агрессивных средах. Расчетов на долговечность по коррозии нет.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать следующие вредные последствия: понижение прочности материала и появление ползучести; понижение защищающей способности масляных пленок, а следовательно, увеличение изнашивания деталей. Чтобы не допустить вредных последствий перегрева на работу машины, выполняют 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.


4. Надежность машин.

Надежность изделий обуславливается их: Безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью сохраняемостью.

Безотказность-это св-во сохранять рабоч-ое состояние в течении пром вр без вынужденных перерывов.

Долговечность-это св-во изделия сох-ть работоспособное состояние до предельного состояния с необходимыми перерывами для тех-го обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность-это приспособленность изделия к предупреждению обнаружению и устранению отказов и не исправностей путем проведения тех-го обслуживания и ремонта.

Сохроняемость-это св-во изделия сохронять безотказность долговечность и ремонтопригодность после и в течении установленного срока хранения и транспортирования.

Надежность оценивается вероятностью сохранения работоспособности в течении заданного срока службы.

Утрату работоспособности называют отказом. Вероятность без отказной работы P(t) или коэф надежности=отношению числа надежных изделий к числу изделий подвергавшихся наблюдению. Коэ над сложного изделия выражается произведением коэ надеж составных элементов P(t)=P(t1)* P(t2)…


5.Стадии конструирования машин.

Стадии разработки конструктивной документации и этапы работ установленные стандартом.

1ст. разработка тех-го задания-документации содержащего наименование основное назначение, технические требования, показатели качества, эконом-ий показатель и специальные требования закасщика к изд.

2ст. разработка тех-го предложения-совокупности конструктивных документов обоснованных техническую и технико-экономическую целесообразность разработки изделия на основе предложений в тех-ом задании рассмотрении вариантов возможных решений с учетом достижения науки тех-ки в стране и зарубежом требуемых материалов, возможности машиностроительных заводов. Техническое предложение утверждается заказчиком и генеральным подрядчиком.

3ст. разработка эскизного проекта-совокупность конструктивных документов, содержащих принципиальные конструктивные решения и разработка общих видов чертежей, дающих представление об устройстве, принципы его действия, габаритах и основных параметрах. Пояснительная записка с необходимыми расчетами.

4ст. разработка технического проекта- совокупности конструктивных документов содержащих окончательное решение и дающих полное преставление об устройстве изделия чертеже проекта состоящих из общих видов сборочных чертежей узлов на этой стадии рассматриваются вопросы надежности узлов соот-ие техники безопасности, условием хранения и транспортирования и т.д.

5ст. разработка технической документации-совокупности документов содержащих чертежи общих видов узлов и деталей оформленных так чтобы по ним можно было изготавливать изделия и контролировать их производство и эксплотацию. На этой стадии раз-ся конструкции деталей по оптимальным показателям надежности технологичности, эконом.


6.Машиностроительные материалы.

Выбор материалов для деталей машин является ответственным этапом проектирования. Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество детали и машины в целом. Выбирая материал, учитывают в основном следующие факторы: соответствие свойств материала главному критерию работоспособности (прочность, износостойкость и др.); требования к массе и габаритам детали и машины в целом; другие требования, связанные с назначением детали и условиями ее эксплуатации (противокоррозионная стойкость, фрикционные свойства, электроизоляционные свойства и т. д.); соответствие технологических свойств материала конструктивной форме и намечаемому способу обработки детали (штампуемость, свариваемость, литейные свойства, обрабатываемость резанием и пр.); стоимость и дефицитность материала.

Черные металлы, подразделяемые на чугуны и стали, имеют наибольшее распространение. Это объясняется прежде всего их высокой прочностью и жесткостью, а также сравнительно невысокой стоимостью Основные недостатки черных металлов-большая плотность и слабая коррозионная стой кость.

Цветные металлы-медь, цинк, свинец, олово, алюминий некоторые другие- применяют главным образом в качестве составных частей сплавов. Используются для выполнения особых требований: легкости антифрикционности, антикоррозионности и др.

Неметаллические материалы- дерево, резина, кожа, асбест, металлокерамика и пластмассы

Пластмассы—сравнительно новые материалы, применение которых в машиностроении все более расширяется. Современное развитие химии высокомолекулярных соединений позволяет подучить материалы, которые обладают ценными свойствами: легкостью, прочностью, тепло- и электроизоляцией, стойкостью против действия агрессивных сред, фрикционностью или антифрикционностью и т.

Порошковые материалы получают методом порошковой металлургии, сущность которой состоит в изготовлении деталей из порошков металлов путем прессования и последующего спекания в пресс-формах. Применяют порошки однородные или из смеси различных металлов, а также из смеси металлов с неметаллическими материалами, например с графитом. При этом получают материалы с различными механическими и физическими свойствами (высокопрочные, износостойкие, антифрикционные и др.





7.Механические передачи. Назначение и классификация.

Назначение передачи. Типовая схема привода.


Передача (механическая передача)-это механизм служащей для передачи мех-ой энергии на расстояние как правило с преоброзованием скоростей и моментов иногда с преобразованием видов (вращательная, поступательная) и законов движения. Передачи по принципу работы разделяют на 1)передачи с зацеплением: а)с непосредственным контактом (зубчатые, червячные); б)с гибкой связью (цепные). 2)передачи с трением: а)с неподвижным контактом тел качения фрикционные. б)с гибкой связью (ременные). Широко применяются так же гидравлические, пневматические, электрические.


8.Кинематические и силовые отношения в передачах.

Валы бывают ведущей (входной), ведомые (выходной), промежуточные.

Основные характеристики передач:

1)мощность P1 на входе, P2 выходе.

2)быстроходность выражается частотой вращения n1, n2 и угловыми скоростями w1, w2. w=Пn/30

Производительные характеристики:

1)КПД ƞ= P2/ P1<1 ƞобщ=ƞƞƞ

2)передаточные отношения u= w1/w2= n1/n2=d2/d1=z2/z1

При u>1 передача для уменьшения угловой скорости и увеличения вращающего момента или редуктора

u<1 передача для увеличения угловой скорости или мультипликатор.

Передачи могут быть постоянными или переменными (регулируемым) передаточным отношением. Регулирование бывает ступенчатое или без ступенчатое (плавное) вариаторах.

Общий кпд или передаточное число монтажной передачи: u=uuu..

3)окружная скорость передачи v=wd/2

4)окружная сила передачи. На ведомом звене направление окружной силы сов-ет с направлением вращения, а на ведущем противоположно Ft=P/v=2M1/d1


5)вращающий момент M=P/w= Ftd/2 вращающий момент на ведущем валу-это момент движущих сил. Поэтому его направления сов-ет с направлением вращения. Вращающий момент на ведомом валу это момент сил сопротивления поэтому его направление противоположно направлению вращения.M2=M1*ƞ*u.


9.Смазочные материалы. Назначение смазки: 1)уменьшение потерь на трение. 2)уменьшение или предотвращение износа. 3)отвод теплоты образовавшегося при трении. 4)предохранении от коррозии. Смазочные материалы разделяются на: 1)жидкие. 2)пластичные. 3)твердые. 4)газообразные. Масла являются основными смазочными материалами машин. Эксплотационные показатели масел можно повысить с помощью присадок (0.0005-5%): 1)антифрикционные 2)противоизносные 3)противозадирные(схватывания) 4)антикарразионные 5)пластичные смазочные материалы применяются при трении качении, обеспечивают частичную герметизацию узлов. Пластичные делятся:концервационные, уплотнительные, антифрикционные.

10.Зубчатые передачи. Общие сведения и классификация.

Основные сведения и классификации.

Принцип действия зуб-ой передачи основан на зацеплении пары зуб-х колес.

1.По расположению осей валов различают передачи

1)с параллельными осями(цилиндрическое колесо с вне или внут зац)

2)с пересекающимися осями (коническое колесо);под прямым углом

3)со скрещивающимися осями (червячные) винтовые,

2.по расположению зубьев на колесах:

1)прямозубые 2)косозубые 3)шевронные) 4)с кругозубым

3.по форме профиля зуба различают передачи: 1)эвольвентные 2)неэвольвентные(круговой проф. Новиков)

4.по окружной скорости различат перед: 1)тихоходные(до 3) 2)среднескоросные(3-15) 3)скоростные(15-40) 4)быстроходные(б 40)

5.по конструктивному использованию: 1)открытая 2)закрытая

Основные приемучества з.п. 1)высокая нагрузочная способность 2)малые габариты 3)долговечность и надежность работы 4)высокий кпд 5)постоянство передаточного отношения 6)возможность применения в широком диапазоне скоростей ((до 150), мощностей, передаточных отношений.

Недостатки: 1)повышенные требования и точность изготовления. 2)шум при больших скоростях. 3)высокая жесткость непозволяющая компенсировать динамические нагрузки.


11.Эвольвентное зацепление.

Меньшие из пар зуб-х колес называют шестерни (инд 1), а большая колесом (инд 2)

Основные параметры: 1.диаметры начальных окружностей dw1 dw2 имеют постоянные касания в полисе зацепления П:

dw1=2aw/(z2/z1+1); dw2=2aw-dw1; aw=0,5(dw1+ dw2)

2.диаметр делительных окружностей d1 d2: d=mz; у передач без смещения делительные и начальные диаметры сов-т: dw=d=mz.

3.Диам-ры окруж-ей вершин зубьев ограничивает высоту зуба da1, da2.

4.Диам-ры окруж-ей впадин зубьев ограничивает глубину зуба df1, df2.

5.окружной шаг зубьев Pt-это расстояние между одноименными сторонами соседних зубьев. По дуге любой окружности.

6.окружной модуль зубьев mt=Pt/П чаще применяют просто модуль зубьев m=d/z. Для пары зуб-х колес модуль должны быть одинаковы. Для обеспечения взаимо заменяемости зуб-х колес и унификаций зубарезного инструмента. Значения модуля стандартизированы.

7.высота зуба h- м-у окружностью вершин и окр-тью впадин. ha-высота головки зуба, hf-высота ножки зуба. h=ha+hf

8.коэф-т торцевого перекрытия E2=q2/Pb отношения длины активной линии зацепления и основному шагу

E2-плавность зацепления оптим-ое значениеи 1.4

E2=[1.88-3.2(1/z1+1/z2)]*cosb