Вводные понятия в курсе дм и ок. Классификация типовых деталей машин

Этапы проектирования деталей машин и стадии разработки конструкторской документации. Общие принципы проектирования

Конструирование изделия это многоэтапный, многовариантный процесс, в течение которого исполнитель многократно согласовывает конструкцию изделия с заказчиком.

Проектирование изделия включает в себя следующие этапы:

- выбор формы детали;

- назначение материала;

- составление расчетной схемы;

- определение (расчетом) размера наиболее нагруженного сечения;

- конструктивное задание остальных размеров детали;

- разработка рабочих чертежей детали.

Каждый из указанных этапов имеет свои характерные особенности и по ходу изучения конкретной группы деталей будут отмечены и рассмотрены эти особенности.

Виды нагрузок, действующих на детали машин

Нагрузки на детали машин и напряжения в них могут быть постоянными и переменными по времени. Детали, подверженные постоянным напряжениям в чистом виде, в машинах не встречаются. Однако отдельные детали работают с мало изменяющимися напряжениями, которые при расчете можно принимать за постоянные.

Нагрузки могут изменяться плавно или прикладываться внезапно (удары). Перечислим нагрузки, действующие на ДМ:

- рабочие усилия;

- силы инерции;

- силы трения;

- ударные нагрузки;

- усилия, возникающие при изготовлении детали;

- усилия, возникающие при сборке;

- силы от температурных деформаций;

- силы собственного веса детали;

- атмосферные нагрузки.

При расчетах деталей машин различают номинальную нагрузку и расчетную. Номинальная нагрузка - это наибольшая из длительно действующих нагрузок на сечение детали. Расчетная нагрузка получается умножением номинальной на коэффициент нагрузки.

Типовые циклы изменения напряжений в сечениях деталей машин.

Переменные напряжения характеризуются циклом изменения напряжений: при отнулевом цикле напряжения меняются от нуля до максимума; при знакопеременном симметричном цикле напряжения меняются от отрицательного до такого же положительного значения.

Классификация резьб. Геометрические параметры резьбы

Одним из самых распространенных видов разъемных соединений являются резьбовые соединения.

Резьба это выступы, образованные на основной поверхности винтов или гаек и расположенные по винтовой линии.

Резьбы классифицируются по различным признакам:

1) по форме профиля резьбы:

-треугольные;

-прямоугольные;

-трапецеидальные;

-упорные;

-круглые;

2) по форме основной поверхности:

- цилиндрические;

- конические

3) по направлению винтовой линии:

- правые;

- левые;

4) по числу заходов:

- однозаходные;

- многозаходные (Р-шаг резьбы, Р_n-ход резьбы; z-число заходов; Р_n= Р^.z);

5)по назначению:

-крепежные;

-ходовые;

6) по форме профиля:

- метрические с треугольным профилем (основные крепежные резьбы);

- трубные (треугольные со скругленными вершинами и впадинами);

- круглые;

- прямоугольные (основные ходовые резьбы);

- трапецеидальные симметричные;

- упорные.

КПД винтовой пары.Условия самоторможения винтовой пары.Понятие о приведенном коэффициенте трения

Таким образом коэффициент полезного действия резьбы

h = W_полезн / W_затрач = tg φ / tg (φ+ρ¹)

Заклепочные соединения

Заклепка представляет собой сплошной или полый стержень круглого сечения с головками на концах, одну из которых, называемую закладкой, выполняют на заготовке заранее, а вторую, называемую замыкающей, формируют при клепке (осадке). Заклепочные соединения образуют постановкой заклепок в совмещенные отверстиясоединяемых элементов и расклепкой с осаживанием стержня.

Основными материалами склепываемых деталей являются малоуглеродистые стали Ст.0, Ст.2, Ст.3, цветные металлы и их сплавы. Требования к материалу заклепки:

1. Высокая пластичность для облегчения процесса клепки;

2. Одинаковый коэффициент температурного расширения с материалом деталей во избежание дополнительных температурных напряжений в соединении при колебаниях температуры.

3. Однородность с материалом склепываемых деталей для предотвращения появления гальванических токов, сильно разрушающих соединения.

Расчет на прочность основан на следующих допущениях:

- силы трения на стыке деталей не учитывают, считая, что вся нагрузка передается только заклепками;

- расчетный диаметр заклепки равен диаметру отверстия d₀;

- нагрузки между заклепками распределяются равномерно.

Рассмотрим простейший заклепочный шов - однородный односрезный внахлестку. При нагружении соединения силами F, листы стремятся сдвинуться относительно друг друга. Запишем условие прочности заклепки на срез (разрушение стержня заклепки нахлесточного соединения происходит по сечению, лежащему в плоскости стыка соединяемых деталей)

отсюда требуемый диаметр заклёпки:

В зонах контакта боковых поверхностей заклепки с листами происходит сжатие материалов. Давление в зоне контакта называют напряжением смятия. Считая, что эти напряжения равномерно распределены по площади смятия, запишем условие прочности

 

Здесь А_см - площадь смятия, условно равная площади проекции поверхности контакта на плоскость, перпендикулярную действующей силе;

[σ]`_см -допускаемое напряжение на смятие для менее прочного из контактирующих материалов.

Рассмотрим многорядное двухсрезное заклепочное соединение с двумя накладками.

 

,

 

Где i - число плоскостей среза одной заклепки; z-число заклепок.

Проектировочные расчеты

При проектировочном расчёте закрытых передач (из условия контактной выносливости) необходимо определить размеры передачи по основным характеристикам передачи: T₁, T₂, ω₁ и ω₂. с этой целью формула решается относительно межосевого расстояния α_W. Межосевое расстояние запишем через диаметры:

Вводим коэффициент ширины зуба

Запишем удельную окружную силу .

Подставляем в формулу и обе стороны возводим в квадрат.

Обозначим ,

 

К_а - коэффициент межосевого расстояния.

При стальных колёсах К_а=49,5 МПа. Тогда формула для проектировочного расчёта примет вид:

 

Размеры закрытых передач определяют из расчёта на контактную прочность, а затем зубья проверяются на изгибную прочность.

Открытые передачи рассчитываются исходя из изгибной выносливости. Решение сводится к определению модуля передачи.

С целью получения формулы для проектировочного расчёта открытых передач выразим

при x₁=0; x₂=0; d_w1=d₁=m∙z₁; d_w2=d₂=m∙z₂.

 

Вводим коэффициент ширины зубчатого венца относительно диаметра и подставляем в формулу:

Принимая , получаем

Далее модуль зацепления необходимо округлить до стандартной величины.

21 Достоинства и недостатки косозубых и шевронных передач.Геометрия косозубых колес.Коэфицент перекрытия зубьев в косозубых передачах.Эквивалентное колесо.

У косозубых колес зубья располагаются не по образующей делительного цилиндра, а составляют с ней некоторый угол β. Оси колес при этом остаются параллельными.

Достоинства:

- плавность работы косозубого зацепления. При этомзначительно понижаются шум и динамические нагрузки. Зубья нагружаютсяпостепенно по мере захода их в поле зацепле­ния, а в зацеплении всегда находится минимум две пары;

- большая нагрузочная способность по контактным и изгибным напряжениям.

Основным недостатком является наличие в зацеплении осевых сил, которые дополнительно нагружают опоры валов.

Для нарезания косых зубьев используют инструмент такого же исходного контура, как и для нарезания прямых. Поэтому профиль косого зуба в нормальном сечении совпадает с профилем прямого зуба. Модуль в этом сечении является стандартным. В торцовом сечении t-t параметры косого зуба изменяются в зависимости от угла β:

Окружной шаг окружной модуль

делительный диаметр

межосевое расстояние

Вводные понятия в курсе ДМ и ОК. Классификация типовых деталей машин

Машины и приборы состоят из деталей и узлов. Деталью называют элемент конструкции, изготовленный из материала одной марки без применения сборочных операций. Детали частично могут объединяться в сборочные единицы (узлы). Сборочной единицей называют совокупность деталей, соединенных на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций и предназначенных для совместной работы. Простейшая сборочная единица может включаться как составная часть в более сложную. Характерными примерами сборочных единиц являются подшипник, узел опоры, редуктор.

Типовыми называют детали, которые встречаются практически в любой машине и независимо от назначения машины выполняют одинаковые функции.

Типовые детали можно объединить в несколько характерных групп:

-детали соединений (резьбовых, заклепочных, шпоночных, шлицевых, сварных, клеммовых, прессовых и т.д.); - детали передач (зубчатых цилиндрических и конических, червячных, ременных, цепных, фрикционных и т.д.); - валы и оси; - опоры валов и осей (подшипники); - детали муфт; - упругие элементы (пружины, рессоры); -корпусные детали.

Требования, предъявляемые к современным машинам Детали и узлы машин, как и машины в целом, характеризуются работоспособностью, надежностью, технологичностью, экономичностью и эстетичностью. Работоспособность - состояние деталей, при котором они способны нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией. Надежность - свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки.

Основными критериями работоспособности и расчета деталей машин являются: прочность, жесткость, износостойкость, 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, а для ходовых винтов - износостойкость.

Переменные напряжения характеризуются циклом изменения напряжений: при отнулевом цикле напряжения меняются от нуля до максимума; при знакопеременном симметричном цикле напряжения меняются от отрицательного до такого же положительного значения.

Нагрузки могут изменяться плавно или прикладываться внезапно (удары). Перечислим нагрузки, действующие на ДМ:

- рабочие усилия; - силы инерции; - силы трения; - ударные нагрузки; - усилия, возникающие при изготовлении детали; - усилия, возникающие при сборке; - силы от температурных деформаций; - силы собственного веса детали; - атмосферные нагрузки.

При расчетах деталей машин различают номинальную нагрузку и расчетную. Номинальная нагрузка - наибольшая из длительно действующих нагрузок на сечение детали. Расчетная нагрузка получается умножением номинальной на коэффициент нагрузки.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Изнашивание - процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в подшипниках, в зубчатых зацеплениях и т.п. Увеличение зазоров снижает качественные характеристики механизмов - к.п.д., надежность, точность и т.д.

Коррозия - процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления. Коррозия является причиной преждевременного разрушения многих конструкций. Для защиты от коррозии применяют антикоррозионные покрытия или изготовляют детали из специальных коррозионноустойчивых материалов.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать: понижение прочности материала и появление ползучести; понижение защищающей способности масляных пленок, а, следовательно, увеличение изнашивания деталей; изменение зазоров в сопряженных деталях, которое может привести к заклиниванию или заеданию и т.п.

Виброустойчивостъ. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей