Атомная энергетика России Инженерная графика и машиностроительное черчение Математика Курс лекций и примеры решения задач Информатика Электротехника Физика курс лекций примеры решения задач
Расчёт червячных передач Выполнение компоновочных чертежей редуктора Расчет соединяемых деталей Расчет резьбовых соединений Расчет передач на сопротивление усталости при изгибе Точность и погрешности изготовления деталей машин

Детали машин и основы конструирования

Характеристика и методы определения нагрузок, действующих на элементы, узлы и машину в целом. Случайный характер изменения нагрузок, действующих на рабочее оборудование. Основные статистические свойства и характеристики нагрузок. Методы расчета динамических нагрузок транспортных, строительных и горных машин.

Точность и погрешности изготовления деталей машин

При проектировании деталей машин их геометрические параметры задаются размерами элементов, а также формой и взаимным расположением их поверхностей. При изготовлении возникают отступления реальных значений геометрических параметров деталей от идеальных (запроектированных) значений. Данные отступления называются погрешностями. Погрешности могут возникать также в процессе хранения и эксплуатации машин под действием внешней среды, внутренних изменений в структуре материала, износа и т.д.

Степень приближения действительных значений геометрических параметров к идеальным значениям называется точностью.

Понятия о точности и погрешностях взаимосвязаны. Точность характеризуется:

– действительной погрешностью (действительная точность);

– пределами, ограничивающими значение погрешности (нормированная точность); чем уже эти пределы, тем меньше погрешности и выше точность.

Точность деталей по геометрическим параметрам представляет собой совокупное понятие, подразделяющееся по следующим признакам:

– точности размеров элементов;

– точности формы поверхностей элементов (макрогеометрии поверхности);

– точности по шероховатости поверхности (микрогеометрии);

– точности взаимного расположения поверхностей элементов.

Конструктор должен исходить из того, что погрешности геометрических параметров не только неизбежны, но и допустимы в определенных пределах, при которых деталь еще удовлетворяет требованиям правильной сборки и функционирования машины.

При конструировании деталей машин конструктор должен решить две неразрывные задачи:

– установить идеальные значения геометрических параметров деталей;

– нормировать точность получения этих параметров путем назначения пределов, ограничивающих их погрешности; данные пределы в процессе изготовления и контроля деталей являются критериями их годности.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧАХ

2.1. Назначение и роль передач в машинах

Механическая передача – это механизм, предназначенный для передачи и преобразования параметров движения от двигателя к исполнительному органу машины (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Структурная схема машины

Необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и исполнительным органом, предназначенным для совершения требуемой от машины работы, связана с решением следующих задач:

– изменение частоты вращения;

– изменение вращающего момента;

– преобразование одного вида движения в другой (вращательного в поступательное, вращательного в качательное, поступательного во вращательное);

– согласование валов в пространстве;

– большинство двигателей устойчиво работает в узком диапазоне изменения вращающего момента и угловой скорости; при выходе за пределы данного диапазона двигатель останавливается, например, автомобильный двигатель;

– в некоторых случаях регулирование двигателя возможно, но нежелательно по экономическим причинам, поскольку двигатели имеют низкий КПД за пределами нормального режима работы;

– масса и стоимость двигателей при одинаковой мощности снижаются с увеличением частоты вращения.

Кроме механических передач существуют электрические, гидравлические и пневматические передачи. Наибольшее распространение получили механические передачи, которые применяются как самостоятельно, так и в сочетании с другими видами передач. В курсе “Детали машин и основы конструирования” рассматриваются только механические передачи.

Характеристики механических передач

В передачах различают два основных вала: входной (ведущий) и выходной (ведомый). Входному валу присваивается индекс “1”, а выходному индекс “2”. В многоступенчатых передачах между указанными валами располагаются промежуточные валы.

Различают следующие основные характеристики передач:

– мощность на входе  и на выходе ;

– частота вращения (угловая скорость) на входе  () и на выходе  ().

Данных характеристик необходимо и достаточно для проведения проектного расчета любой передачи.

Часто вместо основных характеристик используются производные характеристики:

– коэффициент полезного действия (КПД)

 или ,

где   мощность, потерянная в передаче;  – коэффициент потерь;

– передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности

,

где знак “+” – ведущее и ведомое звенья имеют одинаковые направления вращения; знак “–” – ведущее и ведомое звенья имеют разные направления вращения.

Часто вместо передаточного отношения используется передаточное число, которое в отличие от передаточного отношения не имеет знака.

Определение положения нейтральной линии при косом изгибе

Положение нейтральной линии можно определить с помощью формулы (2.1), если предположить, что точка  с координатами  лежит на нейтральной линии. В этом случае нормальное напряжение в точке равно нулю

,

или

.  (2.2)

Уравнение нейтральной линии при косом изгибе (2.2) есть уравнение прямой, проходящей через начало координат.

Положение нейтральной линии определяется тангенсом угла ее наклона   (рис.2.3) к главной оси . С учетом (2.2) находим

,

, . (2.3)

Так как в общем случае  и, следовательно, , то можно заключить, что при косом изгибе нейтральная линия не перпендикулярна к линии действия внешней силы.

Из формулы (2.3) следует, что для сечений с  (квадрат, круг, кольцо, правильный многоугольник), т.е. для сечений, у которых любые центральные оси являются главными, углы  и  равны, и нейтральная линия перпендикулярна линии действия внешней силы. Балки такого сечения не испытывают деформации косого изгиба.

Определение положения нейтральной линии позволяет выявить опасные точки сечения. Для этого следует построить касательные к контуру сечения, параллельные нейтральной линии. Точки касания и будут являться опасными (точки  и  на рис.2.3).

Рис. 2.3

Для некоторых сечений (прямоугольник, двутавр, швеллер и т.п.) наиболее напряженные точки расположены в углах этих сечений, т.е. их можно найти без определения положения нейтральной линии (рис.2.4).

Рис. 2.4

Детали машин и основы конструирования – это первый из расчетно-конструкторских курсов, в котором рассматриваются основы проектирования и конструирования машин и механизмов.

Виды механического изнашивания

Классификация механических передач

Кинематические и силовые зависимости При кинематическом и силовом расчете привода используют зависимости, приведенные ниже.

Зубчатая передача– это механизм, в котором движение передается и преобразуется за счет зацепления зубьев. Передача вращательного движения с изменением угловых скоростей и вращательных моментов осуществляется парой зубчатых колес. В машиностроении колесо с меньшим числом зубьев называется шестерней, в приборостроении – трибом. Большее из колес, входящих в зацепление, называется колесом. У зубчатого колеса условно различают тело или основание (диск со ступицей) и зубчатый венец, отделяемый от тела поверхностью впадин зубьев.

Требования, предъявляемые к зубчатым передачам

В зацеплении Новикова контакт зубьев перемещается не по рабочему профилю (по высоте зуба) как в эвольвентном зацеплении, а по длине зуба. Это позволяет очерчивать профили зубьев несопряженными кривыми, в частности дугами окружностей с близкими радиусами кривизны при внутреннем касании.

Методы расчета на прочность и долговечность основных узлов и элементов машин, оценка их надежности. Обеспечение и повышение основных показателей надежности машин и комплексов на этапе проектирования. Характеристики факторов, определяющих надежность машин - конструктивные, технологические, эксплуатационные
Кинематические характеристики цилиндрических передач