Конструкции и детали механических систем.

Используемые в технике системы соединенных между собой тел бывают жесткими и подвижными. Система тел жесткая если тело под действием сил F не может изменить свою первоначальную конфигурацию (рис1). Система тел подвижна если внутри тела допустимо определенное движение тел 1,2,3 относительно закрепленного тела 4 (рис2). Такие системы называют механизмами (движение одного или нескольких тел преобразуется в требуемое движение остальных тел).

 

Тела могут быть жидкими, газообразными, твердыми. Чаще используют твердые. При первом приближении их считают абсолютно жесткими. По структурно-конструктивным признакам механизмы: рычажные; зубчатые; фрикционные; с гибкими связями; кулачковые; винтовые. Механизмы (мз): плоские, пространственные. Чаще используют плоские, все их точки движутся в параллельных плоскостях (зубчатые передачи). Пространственные: зубчатые с колесами.

Рычажные мз – преобразуют вращательное и поступательное движения в любое с требуемыми параметрами. Зубчатые мз – для изменения параметров вращат-го дв и для преобр-я в поступат-е. Фрикционные мз = зубчатые, но за счет сил трения (сцепления). Червячные мз – применяют при необходимости реализовать отношение частот вращения двух перекрещивающихся валов. Клочковые мз – дв-е клочка преобр-ся в дв-е толкателя. Винтовые мз – вращат-ое дв-е преоб-ся в прямолнейное и наоборот. Комбинированные мз.

Разъёмные соединения.

Это соединения для периодической разборки и сборки. Они должны сохранять взаимное расположение деталей при работе и повторной сборке в условиях сложных динамических нагрузок. К разъемным соед. относят: резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые.

Любой прибор состоит из ряда сборочных единиц (узлов), деталей, соединенных определенным образом. Подвижными соединениями обеспечивается определенное перемещение одних деталей относительно других. Неподвижные соединения применяют для обеспечения строго фиксированного положения одной детали относительно др. соединения должны легко выполняться без применения дополнительных деталей и сложного вспомогательного оборудования. Все соединения в зависимости от свойств и способа выполнения разделяются на: РАЗЪЕМНЫЕ, НЕРАЗЪЕМНЫЕ.

 

Расчёт резьбового соединения (рс) на прочность.

Рс осуществляется навинчиванием одной детали на др. Резьба: наружная, внутренняя, правая, левая; одно- и многозаходные; для соединения деталей(крепежные) и для герметичных соед(трубопроводы).

В реальных условиях эксплуатации истинный характер нагружения витков резьбы выявить трудно, поэтому расчет проводят не по истинным, а по условным напряжениям. Условное напряжение: все витки нагружены равномерно.

Рис1 H – высота исходного контура; P – шаг резьбы; d, D – наружный диаметр резьбы болта/гайки; d2, D2 – средний диаметр резьбы болта/гайки; d1, D1 – внутренний средний диаметр резьбы болта/гайки.

Рис2 τ – напряжение среза; σ_см – напряжение смятия; ав – сечение винта; ес - сечение гайки.

 

Асм =π*(d²-d₁²)*(z/4) (1), где Асм – площадь смятия; d – наружный диаметр резьбы; d1 – внутренний диаметр резьбы; z – число рабочих витков. Асм =π*d₂*z*h (2), σ_см=F_A/A_см= F_A/(π*d₂*z*h)≤[σ_см] (3), где [σ_см]-допустимое напряжение смятия (приводится в справочниках), F_A – действие осевой силы.

Если обе соед детали изготавливают из одинаковых материалов, то резьба разрушается по d1: Аср= π*d₁*z*К*Р, где К –коэффициент полноты резьбы.

Если винт изготовить из стали, гайку из бронзы/ чугуна, то разрушение может произойти по наружному диаметру: τ_ср= F_A/A_ср = F_A/(π*d₁*z*К*Р)≤[ τ_ср] – условие прочности по напряжениям среза.

При применении стандартных крепежных деталей расчет винта на растяжение: , где [σ_р]-допустимое напряжение при растяжении. Но вместе с осевым усилием F_A может действовать радиальная составляющая F_r. В этом случае при действии радиальных сил рассматривают: 1) установка болта с зазором; 2) установка болта без зазора. 1. Если болт с зазором и имеет затяжку, то он испытывает сопротивление [σ_р′]: . 2. Если болт без зазора, то болт разрушается в результате среза его стержня поперечной/ радиальной силой: , где d1- диаметр стержня.