Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Дисциплины:
2020-05-10 | 155 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Конспект лекций
по курсу “ Детали машин”
Выполнили:
студенты группы 02-ОД-1
Гагушин С.С.
Дыдыкин А. А.
Крупкин А.А.
Кузовёнков А. Н.
Преподаватель:
Вавилов Ю. Н.
Нижний Новгород
2005
ДЕТАТИ МАШИН
(Основы проектирования машин)
Проектирование - творческий процесс создания машины в виде технической документации.
Этапы проектирования
1) Техническое задание (Составляется заказчиком): Техническая характеристика машины и пожелания заказчика.
2) Техническое предложение: Поиск идей и путей их реализации, оценка вариантов и выбор из них достойного или достойных.
3) Эскизный проект: Находятся геометрические размеры машины на основе расчетов, выполняется схематичный чертеж - Компоновка.
4) Технический проект: Разработка чертежей общего вида и сборочных единиц, выполняется уточняющие расчеты.
5) Рабочая документация: Представляется расчетно-пояснительная записка и рабочие чертежи.
Машина - устройство, выполняющее механическое движение для преобразования энергии материалов и формаций в целях физического или умственного труда человека.
Машины бывают:
1) Энергетические
2) Информационные
3) Рабочие.
Рабочая машина предназначена для преобразования свойств, формы и положения в пространстве материальных тел. Они делятся на технологические и транспортные (транспортирующие).
|
Технологические - изменение свойств, формы.
Транспортные - изменение положения тел.
Деталь - изделие, изготовленное из одноименного по наименованию и марки материала без применения сборочной единицы. Бывают общие и специальные.
Общие -детали использующиеся в широком классе машин(детали соединений, детали механических передач).
Сборочная единица-изделие изготовленное из 2-х и более деталей с применением сборочных операций (УЗЕЛ).
Общие - подшипники общего применения, муфты.
Схема механизма подъема тележки мостового крана
Гистограмма нагружения
Конструирование - творческий процесс перехода от расчетной схемы или модели к изображению реального изделия.
Требования предъявляемые к деталям
1.Работоспособность- это свойство детали выполнять функции заданные в машине.
2.Надежность- это свойство детали выполнять в течении заданного времени или наработки свои функции сохраняя в заданных пределах эксплутационные показатели.
Характеризуется 3-мя показателями:
-вероятность безотказной работы
-заданным сроком службы или ресурсом
-ремонтопригодностью
3.экономичность - свойство детали, при котором себестоимость и эксплутационные показатели обеспечивают конкурентоспособность.
4.Эргономичность - свойство детали характерная приспособленность ее к человеку.
5.Технологичность - свойство детали, проявляющееся в возможности использования для изготовления эффективных технологий и оборудования.
6.Унификация - способ создания на базе исходной модели ряда производных изделий или машин.
7.Стандартизация-установление и применение правил с целью упорядочивания деятельности в определенной области.
8.Экологичность
Качество - это объективное свойство продукции удовлетворять потребности в соответствии с назначением.
|
К=Р+Т+Н+ЭК+ЭС+ППП
Р- работоспособность
Т- технологичность
Н- надежность
ЭК- экономичность
ЭС- эстетичность
ППП- правовой патентный показатель
Количественной оценкой свойств является показатель качества. Конструктор должен обеспечить работоспособность, технологичность и надежность.
Работоспособность
(G,τ) = (F,M)/(A,W) ≤ [σ,τ] = (σ,τ)пр.дет/[Ѕσ,Ѕτ] – показатели прочности
1.Условие прочности при растяжении σ = F/A ≤ [σ]
2.Условие причности при изгибе σn = M/Wx ≤ [σn] Wx=πd^3/12
Свойства | Показатели | Вал | Шпонка | Гайка(домкрата) | Гайка |
Прочность | (σ,τ)≤[σ,τ] σn≤σнр(допускаемое контактное напряжение) | + | + | + | + |
Жесткость | y≤[y] α≤[α] φ≤[φ] | + | - | - | - |
Износостойкость | p≤[p] | +/- | +/- | + | - |
Теплостойкость | Δlt≤[Δlt] tn≤[tn] | - | - | - | - |
Вибростойкость | ƒ< >ω A≤[A] | +/- | - | - | - |
Каждая деталь индивидуальна и обладает определенным набором свойств, за обеспечением этих свойств стоят конкретные расчеты на прочность, износостойкость и т.д.
3.Условие прочности при кручении. τ = T/Wo ≤ [τ] Wo=πd^3/16
4.Условие прочности при срезе τ = F/A ≤ [τ]
5.Условие прочности при смятии σсм = F/A ≤ [σ]см
(σ, τ)- расчетные напряжения
F,M- нагрузка
A,W- геометрические характеристики опасного сечения
[σ, τ]- допускаемые напряжения
Прочность-свойство детали противостоять объемному разрушению(поломке), необратимому изменению формы и разрушению поверхности.
[Ѕσ,Ѕτ]- коэффициент запаса прочности.
Если (σ, τ) >> (σв, τв) произойдет поломка детали
Если (σ, τ) >> (σт, τт) произойдет необратимая деформация
Если (σ, τ) >> (σсм)пр произойдет разрушение поверхности
Контактные напряжения возникают в зоне контакта двух криволинейных поверхностей(зубчатые передачи, фрикционные передачи, подшипники качения).
Материал имеет линейную упругость.
Поверхности идеальны.
Диски не вращаются.
Закон
σн =Ζм Герца
Zм – коэффициент, учитывающий свойство материала.
|
Zм = f (Е1, Е2,µ1, μ2 )
ώn - удельная нормальная сила.
F - сила
ώn = B – длина контактной линии
ρпр – приведенный радиус кривизны
- радиусы + внешнее зацепление
- кривизны - внутреннее зацепление
σн – контактное напряжение.
Контактное напряжение в работе зубчатых колес приводят к появлению усталостных трещин, а они в свою очередь развиваясь приводят к разрушению поверхностного слоя (
Жесткость – свойство детали противостоять упругим деформациям.
у – прогиб.
- условия жесткости
- условия жесткости подшипника
- допустимый угол перекоса
- угол закручивания.
Износостойкость – свойство детали противостоять процессу изнашивания поверхности.
Износ зависит от давления, от свойств материала, шероховатости поверхности, наличия смазки. Самое главное – идеальное давление.
Условие износостойкости
Теплостойкость – способность детали противостоять воздействию высоких и низких температур.
Вибростойкость – свойство изделия противостоять воздействию колебаний.
Соединения
Соединениями называют неподвижные связи в технике. В состав соединения 2 и более детали и соединительный элемент. Исключения составляют прессовые соединения и профильные соединения.
|
Соединения подразделяют на:
Разъемные Неразъемные Комбинированные
1.Резьбовые 1. Заклепочные 1. Клее- резьбовые
2. Шпоночные 2. Сварные 2. Клее- сварочные
3. Шлицевые 3. Паянные 3. Клее- заклепочные
4. Штифтовые 4. Клеевые
5. Прессовые
прочностные соединения прочность + герметичность
Сварные соединения
Сварные соединения – это соединения основанные на взаимно-силового межмолекулярного сцепления полученные путем местного расплавления детали до получения неразъемного соединения.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
--- существенная экономия по сравнению с клепанными и конструкциями
---малая трудоемкость процесса
---низкая стоимость оборудования
---возможность автоматизации
Недостатки:
---нестабильность качества
Классификация
а) По взаимному расположению различают:
б) По конструкции сварного шва:
--- стыковой (рис.1)
--- валиковый или угловой (рис.4)
--- пробочный шов
-- проплавной (рис.6)
К= П + Ж +Т +ЭК + ЭС
качество
в) По расположению шва относительно действия силы
Допускаемые напряжения
Основные понятия о паянных и клеевых соединениях
Паяные соединения:
Паяные соединения – это неразъемные соединения, обеспечиваемые силами молекулярного взаимодействия между соединениями, деталями и припоем.
Припой – это сплав или Ме, вводимый в расплавленном состоянии в зазор между соединяемыми деталями и имеющий более низкую температуру плавления, чем соединяемые детали. Отличие от сварки – отсутствие расплавления или высокотемпературного нагрева соединяемых деталей.
Связь в паянном шве основана на:
- растворении Ме деталей в расплавленном припое.
- взаимной диффузии элементов припоя и Ме соединении деталей
- бездиффузионной атомной связи
Процесс пайки состоит из операций:
- прогрева соединяемых поверхностей, расплавления припоя, растекания припоя, заполнение шва, охлаждения, кристаллизации.
Пайкой соединяют однородные и разнородные материалы: черные и цветные Ме, керамику, стекло и т.д.
Резьбовые соединения
1. Преимущества и недостатки
Достоинства:
- возможность образовывать подвижные и неподвижные соединения
- легкость преобразования вращательного движения в поступательное
|
- возможность обеспечения при малых вращающих моментах больших осевых нагрузок
- возможность получения самотормозящих и несамотормозящих соединений
-взаимозаменяемость
-удобные формы и малые габариты
-простота и возможность точного изготовления
Недостатки:
-низкий КПД
-неравномерность распределения нагрузки между витками резбы
2.Детали резбовых соединений(болт, винт, шпилька, шайба, шплинт, гайка)
Резбовыми соединениями называют разъемные соединения деталей с помощью резбы или резбовыми крепежными деталями- винтами, болтами, шпильками, гайками и т.д.
Болты с шестигранной головкой класса точности в ГОСТ 7798-70
Силы и моменты в резбе.
Условие прочности при затяжке гаек.
При сборке стандартными гаечными ключами L=14d рабочий создает осевую силу на оси винта.
а) для резбы без покрытия F=70Fp
б)для резбы с покрытием А=100Fp
Допустимое [Fp]=200…300H
Итак,
а) F=14000…21000H
б)F=20000…30000H
Примем резбу М10 (d1=8,376мм), тогда
σэкв=1,3(14000…21000)/π(8,376)^2=330..495 МПа
При классе точности 5-8 σт = 400 МПа
Вывод: при затяжке болтов М10-М12 необходим контроль затяжки
Эксцентричное приложение нагрузки.
Опорные поверхности гаек и болтов ставят на взаимоперпендикулярные поверхности, ось должна быть перпендикулярна этим поверхностям.
Высота гайки из условия равнопрочности резбы на срез, а стержня на растяжение.
Кр- коэффициент полноты резьбы Н=0,5d
Кн=0,6 Глубина завинчивания в глухое отверстие.
Кр=0,87
Распределение нагрузки по виткам резьбы.
Наибольшая неравномерность распределения нагрузки возникает если болт растягивается, а гайка сжимается, наименьшая неравномерность, если и гайка и болт растягиваются.
Групповые болтовые соединения
1.Допущения и ограничения
-все болты одинаковы и равнозатянуты
-поверхность стыка имеют 2 оси симметрии.
Оси симметрии стыка совпадают с осью симметрии резбовых элементов.
- в расчете используется гипотеза плоских сечений
2.Внешние силы и моменты.
Условия работоспособности соединения.
3.На соединения действует только силы Fx, Fy и Mz.
а) Болты поставлены в отверстие с зазором.
Достоинства: Простота изготовления
Недостатки: Значительные элементы резбовых элементов.
б) Болты поставленные в отверстие без зазора.
Достоинства: Меньшие размеры
Недостатки: Дороговизна
4. Расчет для общей схемы нагружения (Fz, Mx, My, Fсдв) по условию предотвращения сдвига.
Принято считать, что момент Mx и My не влияют на сдвиг.
Fз при наличии зазоров находится по формуле
(15)
i – число поверхностей трения;
Сила затяжки Fз из условия предотвращения сдвига:
+ если Fз растягивает стык;
- если Fз сжимает стык.
5. Соединение нагружено только отрывающей нагрузкой.
Fz, Mx, My влияют на раскрытие стыка
1. Находим нагрузку, которая действует на самый нагруженный болт.
Условие нераскрытия стыка:
, если
;
.
1.1 , z – число болтов
1.2
1) ;
2) : .
(16)
1.3 (17)
Например:
2. Необходимая сила затяжки без учета влияние упругости болта и стыка.
Fз находится из условия нераскрытия стыка.
Условие:
- площадь стыка;
k – коэффициент запаса
(18)
сила затяжки из условия предотвращения не раскрытия стыка.
Влияние упругости болта и стыка на величину Fз и Fб
Fб - сила, действующая на болт осевая сила
- внешняя полезная сила
Диаграмма Бабарыкова- Сидорода.
перераспределяется между стыком и болтом.
Вызывает удлинение болта ∆ δ
компенсирует ослабление стыка ∆ у
(19)
(20)
С учетом упругости уточняем формулу (18):
Влияние на работу детали соединения
- податливость стыка болта
и - рассчитываются по специальным методикам (смотри литературу)
При работе на циклических нагрузках рекомендуется увеличивать податливость болта и повышать жесткость стыка.
Клеммовые соединения
Клеммовые соединения – это соединения обеспечивающиеся силами трения, которые в свою очередь возникают в результате усилия в болтах.
1. , > = = | 1. > |
Рекомендуемая посадка: =
| |
2. | 2. |
Рекомендуемая посадка: | |
3. + M
- первый случай |
Преимущества и недостатки:
(самостоятельная подготовка студентами)
Передачи
Передача – техническое устройство, предназначенное для передачи энергии с одновременным изменением сил, моментов, скоростей и закона движения.
Структура рабочей машины:
орган
Редуктор – устройство, предназначенное для передачи энергии механической с уменьшением частоты вращения и увеличением момента
По способу передачи движения классифицируют:
Зубчатые передачи
Достоинства:
Недостатки:
Классификация:
· Цилиндрические
· Конические
· Червячные
· Прямозубые
· Косозубые
· Шевронные
· Эвольвентные
· Циклоидальные
· Профиль Новикова
· Внешнее
· Внутреннее
5. По расположению осей:
· Параллельное
· Перпендикулярное
· Скрещивающееся
6. По окружной скорости:
· Тихоходные 1,5 - 3 м/c
· Среднескоростные 3 - 15 м/c
· Скоростные >15 м/c
· Открытые 15%
· Закрытые 85% (работает в масле)
Все типы передач используются, если цилиндрическая передача не работает.
Материалы зубчатых колес
Мягкие колеса НВ до 350 – отпуск, нормализация
+ можно нарезать зуб по термообработки
- низкая твердость приводит к увеличению размеров
ОП единичное и мелкосерийное производство при отсутствии жестких требований к габаритам
Твердые колеса HRC > 350
+ меньшие габариты
- дороже конструкция
1. Нарезка
2. Закалка
3. Деформация
4. Шлифовка (очистка)
ОРП крупносерийное и массовое производство, жесткие требования к габаритам.
Т. к. зубья шестерни чаще входят в зацепление с зубьями колеса (), то для обеспечения равнопрочности по усталостному разрушению твердость шестерни должна быть больше, чем твердость колеса.
НВ1(HRC1) – шестерня
НВ2(HRC2) – колесо
Мягкие: НВ1 - НВ2=20…30 - прямозубые
НВ1 - НВ2=100…200 – косозубые
Твердые:
Лекция № 6
н – символ контактной прочности
F – символ прочности на изгиб
– шестерня
– колесо
- прямозубые
– косозубые
Расчетная нагрузка
Расчетная нагрузка складывается из следующих составных частей:
1. Номинальная (основная нагрузка машины):
2. Дополнительная нагрузка в следствие неравномерного распределения полезной нагрузки по длине контактных линий.
Аналогично валу на влияет податливость подшипников и корпуса.
При прочих равных условиях, чем шире колесо, тем выше концентрация нагрузки. Количественной оценкой ширины является коэффициент ширины:
- осевому расстоянию
- по диаметру
- по модулю
Пути снижения :
Фаска до делительной окружности
3.Дополнительная динамическая нагрузка
- динамическая добавка
серединный удар
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, вызванными погрешностью изготовления.
- коэффициент, учитывающий дополнительную нагрузку, не учтенную графиком нагрузки
=
- коэффициент нагрузки.
Лекция № 8
Реечная передача
Преимущества и недостатки.
Кинематика рейки.
- в мм; - мин-1
Если задан угол поворота рейки , то перемещение рейки будет находиться из выражения: - ход рейки.
Если задан ход рейки , то необходимо найти количество оборотов шестерни: .
Особенности расчёта на выносливость.
(радиус кривизны рейки)
Ставится только знак «+», зацепление внешнее.
Подставим формулу Герца
- предотвращает выкрашивание
В проектировочном расчёте вводят:
Подбираем .
Рекомендация по .
Находим модуль: , по ГОСТ.
Рассчитываем (напряжения в ножке зуба шестерни больше, т.к. ножка зуба тоньше).
Ситуация: если - увеличить модуль, увеличить диаметр, положительное смещение, увеличить угол, увеличить ширину шестерни.
Перегрузка – см. прямозубые передачи.
Конические передачи.
Преимущества и недостатки.
Достоинства:
- передача вращения между пересекающимися осями;
Недостатки:
- Габариты и масса конической передачи больше соответствующих величин цилиндрической передачи;
- Трудность сборки
Геометрические параметры.
За счёт прокладок регулируют зазор для совпадения конусов.
- внешнее конусное расстояние
- среднее конусное расстояние
- ширина
- внешний окружной модуль
- средний окружной модуль
- средний нормальный модуль (ГОСТ)
Для прямозубых конических колёс стандартным является внешний окружной модуль . В передачах с круговым и тангенциальным зубом - .
Форма зуба конических передач.
- число зубьев плоского колеса
Передаточное число.
По ГОСТ стандартными являются параметры: u, b, de2 по ряду (Ra20).
|
|
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!