Проверочный расчет соединений призматическими и сегментальными шпонками.

Шпоночные соединения
Шпоночными соединениями называют разъёмные соединения составных частей изделий с применением шпонок. Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы колеса. Шпонка представляет собой стальной брус, который вставляется в пазы вала и ступицы. Она служит для передачи вращающего момента между валом и ступицей колеса, шкива, звездочки. Шпоночные соединения широко применяются во всех отраслях машиностроения при малых нагрузках и необходимости легкой сборки, разборки. По мере роста нагрузок применение шпоночных соединений сокращается.

Достоинства шпоночных соединений
1) простота конструкции;
2) легкость сборки и разборки соединения.

Недостатки шпоночных соединений
1) шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой детали (уменьшается сечение детали);
2) шпоночное соединение трудоемко в изготовлении.
Типы шпонок
1) Призматические шпонки (рис.4.3.22):
- со скругленными торцами;
- с плоскими торцами;
- с одним плоским, а другим скругленным торцом
2) Сегментные шпонки (рис.4.3.23).
3) Клиновые шпонки (рис.4.3.24).
4) Тангенциальные шпонки (рис.4.3.25).

Призматические шпонки Призматические шпонки не удерживают насаженные детали от осевого смещения. Чтобы застопорить деталь, применяют распорные втулки1 (рис.4.3.22) или установочные винты 1 (рис.4.3.23).

Сегментные шпонки применяют в соединениях, передающих небольшие вращающие моменты. Они просты в изготовлении и при монтаже.
Клиновые шпонки (рис.4.3.24) имеют форму односкосных клиньев с уклоном. Такой же уклон имеют пазы в ступицах деталей. Клиновые шпонки забивают в пазы. Поэтому создается напряженное соединение. Эти шпонки передают не только вращающий момент, но и удерживают деталь от осевого смещения. Соединения клиновыми шпонками применяют в тихоходных передачах.

Тангенциальные шпонки состоят из двух односкосных клиньев. Они вводятся в пазы ударом. Применяют для валов с диаметром более 60 мм при передаче больших вращающих моментов.

49. Шлицевые соединения. Назначение, достоинства и недостатки. Классификация по характеру соединения, по форме зубьев, по способу центрирования ступицы относительно вала и их сравнительная характеристика.
Шлицевые соединения образуются выступами – зубьями на валу и соответствующими впадинами - шлицами в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые грани зубьев. Шлицевое соединение условно можно рассматривать как многошпоночное. Шлицевые соединения широко распространены в машиностроении. Их размеры также стандартизованы. Достоинства шлицевых соединений
Шлицевых соединений по сравнению со шпоночными соединениями:
1) лучшее центрирование деталей на валу;
2) уменьшение числа деталей соединения;
3) при одинаковых габаритах передают больший вращающий момент за счет большей поверхности контакта;
4) высокая надежность при динамических и реверсивных нагрузках;
5) меньшее ослабление вала (расчет на прочность ведется по внутреннему диаметру).

Недостатки шлицевых соединений
1) сложная технология;
2) повышенная точность изготовления;
3) высокая стоимость.

Классификация шлицевых соединений
1) По характеру соединения:
- неподвижные (рис.4.3.27.а);
- подвижные (блок шестерен коробки передач).
2) По форме зубьев:
- прямобочные (рис. 4.3.27.а),
- эвольвентные (рис.4.3.28.а),
- треугольные (рис. 4.3.28.б).
3) По способу центрирования детали относительно вала:
- по наружному диаметру, по внутреннему диаметру, по боковым поверхностям зубьев.

Соединения с прямобочным и эвольвентным профилем зубьев применяют в подвижных и неподвижных соединениях для передачи больших вращающих моментов. Но эвольвентный профиль зуба имеет повышенную прочность благодаря утолщению зубьев к основанию.
Соединения с треугольным профилем зубьев применяют в неподвижных соединениях. Они имеют большое число мелких зубьев. Их рекомендуют применять для тонкостенных ступиц, пустотелых валов и для передачи небольших вращающих моментов.

58. Вращательное движение, его достоинство и роль в механизмах и машинах. Назначение передач по принципу действия и принципу передачи движения от ведущего звена к ведомому. Основные кинетические и силовые соотношения в передачах.

В механической передаче звенья, передающие вращающий момент, называются ведущими, а воспринимающие –ведомыми.
Параметры передачи, относящиеся к ведущим звеньям, обозначаются с индексом^ 1, а к ведомому – с индексом 2.
d1 и d2 – диаметры ведущего и ведомого звеньев;
ω1,T1;ω2,T2 – угловые скорости и вращающие моменты на ведущем и ведомом валах.
Вращающийся момент на ведущем валу ^ T1 является моментом движущихся сил, его направление совпадает с направлением вращения вала. Момент на ведомом валу T2 является моментом сил сопротивления, поэтому его направление противоположно направлению вращения вала.

регулировать угловые скорости рабочего органа машины;
г) реверсировать движение (прямой и обратный ход);
д) распределять работу двигателя между несколькими исполнительными органами машины.
В настоящем курсе рассматриваются только наиболее распространенные из механических передач.
Классификация передач. В зависимости от принципа действия все механические передачи делятся на две группы:
1) передачи зацеплением — зубчатые, червячные, цепные;
2) передачи трением — фрикционные и ременные.
Все передачи трением имеют повышенную изнашиваемость
рабочих поверхностей, так как в них неизбежно проскальзывание одного звена относительно другого.
В зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звеньев бывают:
а) передачи непосредственного контакта — фрикционные, зубчатые, червячные;
б) передачи гибкой связью — ременные, цепные. Передачи гибкой связью допускают значительные расстояния между ведущим и ведомым валами.
Накопленный опыт проектирования, изготовления и эксплуатации различных передач определил область и границы их применения (см. ниже).
§ 6.2. Основные кинематические и силовые соотношения в передачах
Особенности каждой передачи и ее применение определяются следующими основными характеристиками:
1) мощностью на ведущем Р\ и ведомом Р2 валах или вращающими моментами Τ ι и Т2 на тех же валах;
2) угловой скоростью ведущего ωι и ведомого ω2 валов (рис. 6.1, а, б).
Это две основные характеристики, необходимые для выполнения проектного расчета любой передачи.
Дополнительными характеристиками являются:
а) механический к.п.д. передачи

Для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдельных последовательно соединенных передач, общий к.п.д.

где т)1, ц2,..., ηΛ — к.п.д. каждой кинематической пары (зубчатой, червячной, ременной и других передач, подшипников, муфт).
Технико-экономические расчеты тесно связаны с к.п.д. Потеря мощности — показатель непроизводительных затрат энергии — косвенно характеризует износ деталей передачи, так как потерянная в передаче мощность превращается в теплоту и частично идет на разрушение рабочих поверхностей.

С уменьшением полезной нагрузки к.п.д. значительно снижается, так как возрастает относительное влияние постоянных потерь (близких к потерям холостого хода), не зависящих от нагрузки;

Принцип работы и устройство фрикционных передач с нерегулируемым (постоянным) передаточным числом. Достоинства и недостатки, область применения. Цилиндрическая передача. Материалы катков. Виды разрушения рабочих поверхностей катков.

Фрикционные передачи состоят из двух катков (рис.9.1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой (на рисунке — пружиной), так что сила трения в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы .

Применение.

Фрикционные передачи с нерегулируемым передаточным числом в машиностроении применяются сравнительно редко, например, во фрикционных прессах, молотах, лебедках, буровой технике и т.п.). В качестве силовых передач они громоздки и малонадежны. Эти передачи применяются преимущественно в приборах, где требуется плавность и бесшумность работы (магнитофоны, проигрыва­тели, спидометры и т. п.). Они уступают зубчатым передачам в несущей способности.

Рис.9.1. Цилиндрическая фрикционная передача:

1 — ведущий каток; 2 — ведомый каток

А)Цилиндрическая фрикционная передача применяется для передачи движения между валами с параллельными осями.

Б)Коническая фрикционная передача применяется для механизмов у оси валов которых пересекаются.

Материалы катков должны обладать:

1.Высшим коэффициентом трения;

2.Высоким параметром износостойкости,прочности,теплопроводности.

3.Высоким модулем упругости,величина которого определяет нагрузочную способность.

Сочетания:сталь по стали,чугун по чугуну,композитные материалы по стали.

Достоинства фрикционных передач:

-плавность и бесшумность работы;

-простота конструкций и эксплуатации;

-возможность бесступенчатого регулирования передаточного числа;

-предохраняют механизмы от поломок при перегрузках вследствия скольжения ведущего катка по ведомому.

Недостатки фрикционных передач:

-большие нагрузки на валы и подшипники из-за большой силы прижатия катков;

-непостоянство передаточного числа из-за за еизбежного упругого скольжения катков;

-повышенный износ катков.

Фрикционную передачу с параллельными осями валов и с рабочими по­верхностями цилиндрической формы называют цилиндрической. Один вал диаметром d_x устанавливают на неподвижных подшипниках, подшипники другого вала диаметром d₂ — плавающие. Катки 1 и 2 закреп­ляют на валах с помощью шпонок и прижимают один к другому специаль­ным устройством с силой F_r. Цилиндрические фрикционные передачи с гладкими катками применяют для передачи небольшой мощности (в ма­шиностроении до 10 кВт); эти передачи находят широкое применение в приборостроении. Для одноступенчатых силовых цилиндрических фрикци­онных передач рекомендуется .