Правила знаков для нагрузки.

Если нагрузка направлена от сечения бруса, то продольная сила будет равна ей со знаком «плюс», если нагрузка направлена к сечению, то продольная сила будет со знаком «минус».

Закон Гука.

В пределах упругих деформаций нормальное напряжение прямо – пропорционально продольным деформациям.

б = Еε

Е – модуль Юнка, коэффициент, который характеризует жесткость материала при напряжениях, зависит от материала, образца из справочных таблиц.

Нормальное напряжение измеряется в Паскалях.

ε=Δ l / l

Δ l= l₁- l

V =ε’/ε

Δ l =N l /AE

Расчет на прочность.

np≥[n]

|б_max|≤[б]

np – расчетный коэффициент запаса прочности.

[n] – допустимый коэффициент запаса прочности.

б_max – расчет максимального напряжения.

б_max= N/A≤[б]

Кручение.

Кручение – такой вид деформации, при котором в поперечном сечении бруса возникает только один внутренний силовой фактор – крутящий момент. Кручению повергаются валы, оси. И пружины. При решении задач строятся эпюры крутящих моментов.

Правило знаков для крутящих моментов: Если вращающий момент поворачивает вал со стороны сечения по ходу часовой стрелки, то крутящий будет ему равен со знаком «+», против – со знаком «- «.

Условие прочности.

Τ_кр=|М_мах|/W<=[ Τ_кр] – условие прочности

W=0,1d³-[M³] – момент сопротивления сечения (для круглого)

Θ=|М_{к мах}|*е/G*Y_x<= [Θ^o]

Y_x – осевой момент инерции

G – модуль сдвига, МПа, характеризует жёсткость материалов при кручении.

Изгиб.

Чистый изгиб – такой вид деформации, при котором в сечении бруса возникает только изгибающий момент.

Поперечный изгиб – изгиб, при котором в поперечном сечении вместе с изгибающим моментом возникает поперечная сила.

Прямой изгиб – такой изгиб, при котором силовая плоскость совпадает с одной из главных плоскостей бруса.

Главная плоскость бруса – плоскость, проходящая через одну из главных осей поперечного сечения бруса.

Главная ось – ось, проходящая через центр тяжести бруса.

Косой изгиб – изгиб, при котором силовая плоскость не проходит ни через одну из главных плоскостей.

Нейтральный слой – граница, проходящая между зонами сжатия и растяжения (напряжение в нём равно 0).

Нулевая линия - линия, полученная пересечением нейтрального слоя с плоскостью поперечного сечения.

Правило знаков для изгибающих моментов и поперечных сил:

Если силы направлены от бруса, то F=+Q, а если к брусу, то F=-Q.

Если края бруса направлены вверх, а середина вниз, то момент положительный, а если наоборот, то момент отрицательный.

 

Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов по характерным точкам.

Характерными точками являются точки начала и конца бруса, точки, где приложены сосредоточенные силы, реакции опор, пара сил и точка начала и конца распределённой нагрузки.

Между поперечными силами, изгибающими силами, изгибающими моментами и распределённой нагрузкой существуют дифференциальные зависимости, которые позволяют сделать выводы о характере эпюр в зависимости от приложенной нагрузки.

Выводы для эпюр поперечных сил:

1) на участке, где приложена распределённая нагрузка, эпюра изображается наклонной линией.

2) там, где приложена сосредоточенная сила, эпюра – прямая линия, параллельная продольной оси балки

3) под сечением балки, где приложена сосредоточенная сила, в эпюре скачок, равный этой силе.

4) там, где приложена пара сил (момент), эпюра не меняет своего значения.

Выводы для эпюр изгибающих моментов:

1) на участке, где приложена распределённая нагрузка, эпюра изображается квадратной параболой. Выпуклость параболы навстречу нагрузке.

2) Там, где приложена сосредоточенная сила – наклонная линия

3) Под сечением балки, где приложен момент, в эпюре скачок, равный этому моменту.

4) Эпюра изгибающих моментов принимает экстремальные значении в тех сечениях, где поперечна сила равна 0.

ДЕТАЛИ МАШИН.

Деталь – это изделие, полученное из однородного по марке материала без сборочных операций.

Сборочная единица – изделие, полученное с помощью сборогчных операций.

Механизм – комплекс деталей и сборочных единиц, созданных с целью выполнения определённого вида движения ведомого звена с заранее заданным движением ведущего звена.

Машина – это комплекс механизмов, созданный с целью превращения одного вида энергии в другой, либо для совершения полезной работы, с целью облегчения человеческого труда.

Механические передачи.

Передачи – это механизмы, предназначенные для передачи движения.

1) По способу передачи движения:

а) зацеплением (зубчатая, червячная, цепная);

б) трением (фрикционная);

2) По способу соприкосновения:

а) непосредственным касанием (зубч., червяч., фрикц.);

б) с помощью передаточного звена.

Зубчатая – состоит из шестерни и зубчатого колеса и предназначена для передачи вращения.

Достоинства: надёжность и прочность, компактность.

Недостатки: шум, высокие требования к точности изготовления и монтажа, впадины – концентраторы напряжений.

Классификация.

1) цилинрические (оси 11), конические (оси пересек.), винтовые (оси скрещиваются).

2) По профилю зуба:

а) эвольвентные;

б) циклоидальные;

в) с зацеплением Новикова.

3) По способу зацепления:

а) внутреннее;

б) внешнее.

4) По расположению зубьев:

а) прямозубая;

б) косозубая;

в) мевронная.

5) По конструкции:

а) открытые;

б) закрытые.

Применяются в станках автомобилях, часах.

Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса, оси которых скрещиваются.

Служит для передачи колесом вращения.

Достоинства: надёжность и прочность, возможность создания самоторможения передачи, компактность, плавность и бесшумность работы, возможность создания больших передаточных чисел.

Недостатки: тихоходность, большой нагрев передачи, применение дорогостоящих антифрикционных материалов.

Классификация.

1) По виду червяка:

а) цилиндрические;

б) глобоидальные.

2) По профилю зуба червяка:

а) эвольвентные;

б) коволютные;

в) архимедов.

3) По числу заходов:

а) однозаходные;

б) Многозаходные.

4) По отношению червяка к червячному колесу:

а) с нижним;

б) с верхним;

в) с боковым.

Применяются в станках, подъёмных устройствах.

Ременная передача состоит из шкивов и ремня. Служит для передачи вращения на расстояние до 15 метров.

Достоинства: плавность и бесшумность работы, простота конструкции, возможность плавного регулирования передаточного числа.

Недостатки: проскальзывание ремня, ограниченный срок службы ремня, необходимость натяжных устройств, невозможность применения во взрывоопасных средах.

Применяется в конвекторах, приводах станков, в текстильной промышленности, в швейных машинах.

Приборостроение.

Ремни – кожа, резина.

Шкивы – чугун, алюминий, сталь.

Цепная передача состоит из цепи и шестерён. Служит для передачи вращательного момента на расстояние до 8 метров.

Достоинства: надёжность и прочность, отсутствие проскальзывания, меньшее давление на валы и подшипники.

Недостатки: шум, большой износ, провисание, затруднён подвод смазки.

Материал – сталь.

Классификация.

1) По назначению:

а) грузовые,

б) натяжные,

в) тяговые.

2) По конструкции:

а) роликовые,

б) втулочные,

в) зубчатые.

Применяются в велосипедах, приводах станков и автомобилей, конвекторах.

Валы и оси.

Вал – это деталь, предназначенная для поддержания других деталей с целью передачи вращательного момента.

В процессе эксплуатации вал испытывает изгиб и кручение.

Ось – это деталь предназначенная только для поддержания на неё насаженных других деталей, в процессе работы ось испытывает только изгиб.

Классификация валов.

1) По назначению:

а) прямые,

б) коленчатые,

в) гибкие.

2) По форме:

а) гладкие,

б) ступенчатые.

3) По сечению:

а) сплошные,

б) полые.

Элементы вала.

Валы часто изготавливают из стали-20, стали20х.

Расчёт валов:

tкр=|Mmax|\W<=[tкр]

sи=|Mmax|W<=[sи]

Оси только на изгиб.

W – момент сопротивления сечения [м3].

Муфты.

Муфты – это устройства, предназначенные для соединения валов с целью передачи вращательного момента и обеспечивающие остановку узла без выключения двигателя, а так же предохраняющие работу механизма при перегрузках.

Классификация.

1) Нерасцепляемые:

а) жёсткие,

б)?

Достоинства: простота конструкций, низкая стоимость, надёжность.

Недостатки: может соединять валы одинаковых диаметров.

Материал: сталь-45, серый чугун.

2) Управляемые:

а) зубчатая,

б) фрикционная.

Достоинства: простота конструкции, разные валы, возможно отключение механизма при перегрузке.

3) Самодействующие:

а) предохранительные,

б) обгонные,

в) центробежные.

Достоинства: надёжность в работе, передают вращение при достижении определённой частоты вращения за счёт сил инерции.

Недостатки: сложность конструкции, большой износ кулачков.

Выполняются из серых чугунов.

4) Комбинированные.

Муфты подбираются по таблице ГОСТа.

Неразъёмные соединения – это такие соединения деталей, которые невозможно разобрать без разрушения деталей, входящих в это соединение.

К ним относятся: заклёпочные, сварные, паяные, клеевые соединения.

Заклёпочные соединения.

1) По назначению:

а) прочные,

б) плотные.

2) По расположению заклёпок:

а) параллельное,

б) в шахматном порядке.

3) По числу заходов:

а) однорядные,

б) многорядные.

Достоинства: хорошо выдерживают ударные нагрузки, надёжность и прочность, обеспечивают визуальный контакт за качеством шва.

Недостатки: отверстия – концентраторы напряжений и снижают предел прочности, утяжеляют конструкцию, шумное производство.

Сварочные соединения.

Сварка – это процесс соединения деталей путём их нагрева до т-ры плавления, либо пластической деформацией с целью создания неразъёмного соединения.

Сварка:

а) газовая,

б) электродная,

в) контактная,

г) лазерная,

д) холодная,

е) сварка взрывом.

Сварные соединения:
а) угловое,

б) стыковое,

в) внахлёст,

г) тавровое,

д) точечное.

Достоинства: обеспечивает надёжное герметичное соединение, возможность соединения любых материалов любой толщины, бесшумность процесса.

Недостатки: изменение физических и химических свойств в зоне шва, коробление детали, сложность проверки качества шва, требуются специалисты высокой квалификации, плохо выдерживают повторно-переменные нагрузки, шов – концентратор напряжения.

Клеевые соединения.

Достоинства: не утяжеляет конструкцию, низкая стоимость, не требует специалистов, возможность соединять любые детали любой толщины, бесшумность процесса.

Недостатки: “старение” клея, низкая теплостойкость, необходимость предварительной зачистки поверхности.

Все неразъёмные соединения рассчитываются на срез.

tср=Q\A<= [tср]

 

Резьбы(классификация).

1) По назначению:

а) крепёжные,

б) ходовые,

в) уплотнительные.

2) По углу при вершине:

а) метрические(60°),

б) дюймовая(55°).

3) По профилю:

а) треугольная,

б) трапециидальная,

в) упорная,

г) круглая,

д) прямоугольная.

4) По числу заходов:

а) однозаходная,

б) многозаходная.

5) По направлению винтовой линии:

а) левые,

б) правые.

6) По поверхности:

а) внешняя,

б) внутренняя,

в) цилиндрическая,

г) коническая.

Резьбовые поверхности можно выполнить:

а) вручную,

б) на станках,

в) на автоматических машинах накатыванием.

Достоинства: простота конструкции, надёжность и прочность, стандартизация и взаимозаменяемость, низкая стоимость, не требует специалистов, возможность соединения любых материалов.

Недостатки: резьба – концентратор напряжений, износ соприкасающихся поверхностей.

Материал – сталь, цветные сплавы, пластмасса.

Шпоночные соединения.

Шпонки бывают: призматические, сегментные, клиновые.

Достоинства: простота конструкции, надёжность в работе, длинные шпонки – направляющие.

Недостатки: шпоночный паз – концентратор напряжений.

Шлицевые соединения.

Бывают: прямобокие, треугольные, эвольвентные

Достоинства: надёжность в работе, равномерное распределение по всему сечению вала.

Недостатки: сложность изготовления.

 

1Н=0,1кгс

R=sqr(x^2+y^2)для неподвижных опор

по х - cos данного угла

по у - sin этого угла или cos (90-угол)

если большая сторона треугольника то берем 2/3

если маленькая то - 1/3

принцип дАламбера:F+R+Pu=0

Tтр=fo*N

P=F/A=sqrG^2+Tx^2+Tz^2 - полное напряжение

^L=(N*L)/(A*E)-вторая запись закона гука

G=N/A