Сформулируйте определение машины механизма сборочной единицы детали

Электронная библиотека

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

Механизм – это система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемые движения других тел.

Машина – это устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда. Любая машина (механизм) состоит из деталей.

Деталь – это часть машины (механизма), изготавливаемая без сборочных операций. Различают простые (гайка, шпонка и т.д.) и сложные (коленчатый вал, корпус редуктора, станина станка и т.д.) детали. Детали частично или полностью объединяются в узлы.

Узел – это законченная сборочная единица, состоящая из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение. Различают простые и сложные узлы. Сложные узлы могут включать в себя несколько простых узлов или подузлов. Например, редуктор включает в себя такие простые узлы, как подшипники качения, валы с насаженными на них зубчатыми колесами и т.д. Если рассматривать привод машины в целом, то он включает в себя такие узлы, как электродвигатель, редуктор, приводные муфты, вал рабочей машины и т.д.

Среди деталей и узлов различают детали и узлы, которые используются практически во всех машинах и механизмах и называются деталями (узлами) общего назначения. Данные детали и узлы изучаются в курсе «Детали машин и основы конструирования». К ним относятся механические передачи (зубчатые, цепные, ременные, волновые, винтовые), подшипники качения и скольжения, валы и оси, приводные муфты, крепежные детали (болты, гайки, шпонки) и т.д. (рис. 1.1)

Рис. 1.1. Детали и узлы общего назначения

Остальные детали и узлы, которые применяются в одном или нескольких типах машин, относятся к деталям или узлам специального назначения. Данные детали и узлы

изучают в специальных курсах. К ним относятся, например, поршни, лопатки турбин, гребные винты и т.д.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

Источник

Основные понятия деталей машин

1. Основные понятия и определения.

2. Классификация деталей машин.

3. Основные требования к деталям машин.

4. Модели нагружения деталей машин.

5. Основные критерии работоспособности деталей машин.

1. Основные понятия и определения

Детали машин – раздел по теории расчета и конструиро­ванию деталей и узлов машин общемашиностроительного применения. Дета­ли общего назначения применяют в машиностроении в очень больших количествах, поэтому любое усовершенствование расчета и конструкций этих деталей, позволяющее уменьшить затраты материала, снизить стои­мость производства, повысить долговечность, приносит большой экономиче­ский эффект.

Под деталью понимают элемент конструкции (изделие), изготовлен­ный из однородною материала (одной марки) без применения сборочных опе­раций.

Совокупность деталей, соединенных посредством сборочных операций и предназначенных для совместной работы или выполняющих определенные функции, называют сборочной единицей или узлом.

Механизмом называют систему твердых тел, предназначенную для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел (редуктор, коробка передач и др.).

Машиной называют механизм или устройство, выполняющие механи­ческие движения и служащие для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или замены физического или умственного груда человека и повышения ею производительности.

Структурно любая машина состоит из шести блоков, приведенных на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Схема машины

2. Классификация деталей машин

Все детали машин можно разделить на две большие группы: общего назначения и специального назначения.

В курсе «Детали машин» рассматриваются только вопросы расчета и конструирования деталей машин общего назначения. Вопросы, связанные с конструированием деталей специального назначения, изучаются в специаль­ных курсах.

По функциональному признаку детали машин общего назначения под­разделяются на следующие группы:

1. Детали соединения.

1.1. Разъемные соединения: резьбовые, клиновые, штифтовые, шпо­ночные, шлицевые (зубчатые), профильные, клемовые.

1.2. Неразъемные соединения: свариваемые, клепаные, паяные, склеиваемые.

1.3. Промежуточные соединения: цилиндрические с натягом, соеди­нения стяжными кольцами и планками.

2.1. Управляющие передачи: двигательные передачи, передачи ис­полнительным механизмом.

2.2. По физическому эффекту.

2.2.4.2. Трением: фрикционные, ременные.

3. Детали, обслуживающие вращательное движение.

3.2. Подшипники: качения, скольжения.

4. Шарнирно-рычажные механизмы: направляющие кулисы и ползуны, кривошипно-ползунный механизм, кривошипы, шатуны, коромысла, кулач­ки, эксцентрики, ролики.

5. Упругие элементы: пружины, рессоры.

6. Уравновешивающие равномерность движения: маховики, маятники, бабы, шаботы, грузы.

7. Детали, обеспечивающие смазывание и защиту от загрязнения: ман­жеты, уплотнения и т. д.

8. Детали и механизмы управления: рукоятки, тяги.

3. Основные требования к деталям машин

Вновь разрабатываемая машина (механизм) должна иметь более высо­кие технико-экономические показатели по сравнению с существующим (ба­зовым) образцом: более высокую скорость и производительность при меньших затратах на производство и эксплуатацию, меньшую массу, метал­лоемкость и энергоемкость.

Машина (деталь) должна быть работоспособной. Работоспособностью называют состояние деталей, при котором они способны выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической докумен­тацией, и сохранением прочности, жесткости, неизменяемости формы и размеров, износостойкости, виброустойчивости и теплостойкости.

Машина (деталь) должна обеспечивать заданную надежность. Под на­дежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, со­храняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение определенного промежутка времени или требуемой наработки.

Деталь должна быть технологичной, т. е. изготовленной из недефицит­ных материалов, и требовать минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Машина (деталь) должна отвечать требованиям безопасности для пер­сонала, находящихся рядом людей, машин, зданий и сооружений.

Кроме того, необходимо учитывать требования экономичности, эколо­гической безопасности и эстетичности.

4. Модели нагружения деталей машин

Для расчета и проектирования деталей и узлов машин необходимо знать нагрузки, которые могут воздействовать на деталь в процессе ее экс­плуатации. При проектировании обычно оперируют расчетными схемами де­талей, а все нагрузки, воздействующие на детали, рассматривают как режимы нагружений. Для более точного учета нагрузок в расчетах деталей машин ис­пользуют общепринятые типичные модели нагружения.

По характеру нагружения внешние силы разделяются на поверхност­ные и объемные. Поверхностные силы действуют на поверхность деталей и являются результатом взаимодействия деталей, объемные силы — силы тяже­сти и инерции — приложены к каждой частице детали.

Силы вызывают в деталях деформации и напряжения. По характеру изменения во времени напряжения подразделяют на статические и цикличе­ские. Статическими называют нагрузки (напряжения), медленно изменяю­щиеся во времени. Циклические нагрузки характеризуются параметром цикла и непрерывно изменяются с течением времени. Параметрами цикла нагружения являются амплитуда напряжений, среднее, максимальное и минимальное напряжение.

Источник

Определение понятий: машина, механизм, деталь, сборочная единица, узел, агрегат

Система деталей для передачи (преобразования движения одних звеньев в заданные другие) называется механизмом.

Машиной называется механизм, предназначенный для преобразования энергии материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека.

Машины условно классифицируют:

1. Рабочие машины – осуществляют изменение формы, состояния, положения предмета труда.

2. Машины-двигатели – преобразуют энергию в механическую работу.

3. Генераторы – преобразуют механическую работу в энергию.

4. Транспортные машины.

5. Умственные машины – для хранения и сбора информации.

Деталь – простое изделие из однородного материала, изготовленная без применения сборочных операций (болты, винты, гайки, валы).

Сборочная единица – изделие, детали которого подлежат соединению между собой.

Детали и сборочные единицы делятся на группы:

1. Соединительные – резьбовые, заклёпочные, сварные и т. д.

2. Детали, передающие вращательные движения – зубчатые колёса, шкивы, звёздочки.

3. Детали, обслуживающие передачи – валы, муфты, подшипники.

Все детали машин и механизмов делятся на специального (лопатки и диски турбин, рельсы, блоки, крюки) и общего (болты, зубчатые колёса, подшипники, муфты) назначения.

Требования, предъявляемые к машинам:

— надёжность и долговечность;

— простота обслуживания, ухода и управления;

Источник

Машины. Механизмы. Сборочные единицы

Машины. Механизмы. Сборочные единицы

Маши́на (лат. machina — «механизм, устройство, конструкция», от др.-греч. μηχανή — «двигать») — техническое устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии

Машины используются для выполнения определённых действий с целью уменьшения нагрузки на человека или полной замены человека при выполнении конкретной задачи.

Механи́зм (греч. μηχανή mechané — машина) — внутреннее устройство машины, прибора, аппарата, приводящее их в действие. [1] Механизмы служат для передачи движения и преобразования энергии (редуктор, насос, электрический двигатель).

Простая машина — механизм, который изменяет направление или величину силы без потребления энергии.

Сборочная единица — изготовленое, изготавливаемое, или же подлежащее изготовлению изделие, состоящее из нескольких деталей, соединяемых в процессе его изготовления между собой в одну общую конструкцию, при помощи применения для этого различного вида сборочных операций (свинчивания, сочленения, клёпки, сварки, пайки, опресовки, развальцовки, склеивания, сшивания, укладки, и т.п.), например: автомобиль, станок, телефонный аппарат, микромодуль, редуктор, сварной корпус, маховичок из пластмассы с металлической арматурой.

К сборочным единицам (при необходимости) также относят: а) изделия, для которых конструкцией предусмотрена разборка их на составные части предприятием-изготовителем, например, для удобства упаковки и транспортирования; б) совокупность сборочных единиц и (или) деталей, имеющих общее функциональное назначение и совместно устанавливаемых на предприятии-изготовителе в другой сборочной единице, например: электрооборудование станка, автомобиля, самолёта; комплект составных частей врезного замка (замок, запорная планка, ключи); в) совокупность сборочных единиц и (или) деталей, имеющих общее функциональное назначение, совместно уложенных на предприятии-изготовителе в укладочные средства (футляр, коробку и т.п.), которые предусмотрено использовать вместе с уложенными в них изделиями, например: готовальня, комплект концевых плоскопараллельных мер длины.

Расчет на изгиб.

Расчет на изгиб

Вал поддерживает сидящие на нем детали и передает крутящий момент вдоль своей оси. При работе испытывает, напряжения от изгиба и кручения (иногда от растяжения-сжатия).

Разъемные соединения.

Соедине́ние — процесс изготовления изделия из деталей, сборочных единиц (узлов), агрегатов путём физического объединения в одно цело

· шлицевое (зубчатое) соединение

4 Основные требования к машинам и их деталям.

К большинству проектируемых машин предъявляются следующие требования:

– экономичность производства и эксплуатации;

– гарантированный срок службы и технологичность;

– удобство и безопасность обслуживания;

– небольшие габариты и масса;

– соответствие внешнего вида требованиям технической эстетики.

Критериями работоспособности деталей является их прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость, теплостойкость.

Прочность – важнейший критерий работоспособности детали, характеризует ее способность сопротивляться действию нагрузок без разрушения или пластических деформаций. Непрочные детали не могут работать.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой.

Износостойкость. В результате изнашивания выходят из строя большинство подвижно соединенных деталей.

Виброустойчивость. При высоких скоростях звеньев механизмов могут возникнуть вибрации, которые вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей.

Теплостойкость. Тепловые расчеты при проектировании механизмов обычно производятся для решения двух задач:

1) определения температуры нагрева деталей и изыскания способов ограничения ее величины допустимыми пределами;

2) определения величины тепловых деформаций деталей для учета их влияния на точность и надежность механизма.

Пренебрежение к учету влияния тепловых факторов может привести к чрезмерному и неравномерному нагреву деталей механизма и нарушению нормального их взаимодействия.

Расчет осей валов.

Определение модуля зубчатого колеса.

Модуль зубчатого колеса

геометрический параметр зубчатых колёс. Для прямозубых цилиндрических зубчатых колёс модуль m равен отношению диаметра делительной окружности d_д к числу зубьев z или отношению шага t по делительной окружности к числу: m = d_д/z = ts/π. Для косозубых цилиндрических колёс различают: окружной модуль m_s = d_д/z = ts/π, нормальный модуль m_n = t_n/π, осевой модуль m_a = t_а/π, где t_s, t_n и t_a — соответственно окружной, нормальный и осевой шаги по делительному цилиндру. Значения М. з. к. стандартизованы, что является основой для стандартизации других параметров зубчатых колёс (геометрические размеры зубчатых колёс выбираются пропорционально модулю) и зуборезного инструмента

Внутренний крутящий момент

При определении величины крутящего момента используется метод сечений. Суть его заключается в следующем: рассекаем вал сечением и отбрасываем одну из частей вала, расположенную либо справа, либо слева от сечения.

Обычно отбрасывают ту часть, к которой приложено больше скручивающих пар. Действие отброшенной части на рассматриваемую заменяют внутренним силовым фактором – крутящим моментом T. Затем из условий равновесия остановленной части вала определяют крутящий момент:

Таким образом, крутящий момент в каком либо сечении вала является уравновешивающей парой сил всех внешних скручивающих пар, приложенных либо слева, либо справа от рассматриваемого сечения.

Напряжения при кручении

Распределение касательных напряжений

Максимальное касательное напряжение

Равноме́рное движе́ние — механическое движение, при котором тело за любые равные отрезки времени проходит одинаковое расстояние. Равномерное движение материальной точки — это движение, при котором величина скорости точки остаётся неизменной. Расстояние, пройденное точкой за время t, задаётся в этом случае формулой l = v t.

Равномерное Прямолинейное движение — это движение, при котором тело (точка) за любые равные и бесконечно малые промежутки времени совершает одинаковыеперемещения. Вектор скорости точки остаётся неизменным, а её перемещение есть произведение вектора скорости и времени.

.

Если направить координатную ось вдоль прямой, по которой движется точка, то зависимость координаты точки от времени является линейной:

,

где — начальная координата точки, — проекция вектора скорости на координатную ось.

По определению инерциальной системы отсчёта, точка, рассматриваемая в инерциальной системе отсчёта, находится в состоянии равномерного прямолинейного движения, если векторная сумма всех сил, приложенных к точке, равна нулю.

Равноускоренное движение — движение, при котором ненулевой вектор ускорения остаётся неизменным по модулю и направлению.

Примером такого движения является движение тела, брошенного под углом к горизонту в однородном поле силы тяжести — тело движется с постоянным ускорением , направленным вертикально вниз.

При равноускоренном движении по прямой скорость тела определяется формулой:

Зная, что , найдём формулу для определения координаты x:

Криволинейное движение – это всегда движение с ускорением, даже если по модулю скорость постоянна. Криволинейное движение с постоянным ускорением всегда происходит в той плоскости, в которой находятся векторы ускорения и начальные скорости точки.
любое криволинейное движение, и в том числе движение по окружности, является движением ускоренным.
Криволинейное движение происходит только в том случае, когда вектор ускорения в любой точке траектории составляет с вектором скорости угол, не равный нулю.
Движение по любой криволинейной траектории можно приближенно представить как движение по дугам окружностей различных радиусов

Поступательное движение — это механическое движение системы точек (абсолютно твёрдого тела), при котором любой отрезок прямой, связанный с движущимся телом, форма и размеры которого во время движения не меняются, остается параллельным своему положению в любой предыдущий момент времени. [1]

В общем случае поступательное движение происходит в трёхмерном пространстве, но его основная особенность — сохранение параллельности любого отрезка самому себе, остаётся в силе.

Математически поступательное движение по своему конечному результату эквивалентнопараллельному переносу.Однако, рассматриваемое как физический процесс оно представляет собой в трёхмерном пространстве вариант винтового движения

В физике кругово́е движе́ние — это вращательное движение материальной точки или тела, когда ось вращения в выбранной системе отсчёта неподвижна и не проходит через центр тела. В этом случае траектория точки или тела является кругом, круговой орбитой. Оно может быть равномерным (с постоянной угловой скоростью) или неравномерным (с переменной угловой скоростью). Вращение трёхмерного тела вокруг неподвижной оси включает в себя круговое движение каждой его части. Мы можем говорить о круговом движении объекта только если можем пренебречь его размерами, так что мы имеем движение массивной точки на плоскости. Например, центр масс тела может совершать круговое движение.

Примеры кругового движения: искусственный спутник на геосинхронной орбите, камень на верёвке, вращающийся по кругу (см. метание молота), болид, совершающий поворот, электрон, движущийся перпендикулярно постоянному магнитному полю, зубчатое колесо, вращающееся внутри механизма.

Круговое движение является ускоренным, даже если происходит с постоянной угловой скоростью, потому что вектор скорости объекта постоянно меняет направление. Такое изменение направления скорости вызывает ускорение движущегося объекта центростремительной силой, которая толкает движущийся объект по направлению к центру круговой орбиты. Без этого ускорения объект будет двигаться прямолинейно в соответствии с законами Ньютона.

Зубчатая передача

Передаточное отношение (иногда используется обозначение ) определяется при ведущем колесе 1, передаточное отношение определяется если ведущим является колесо 2:

,

.

Передаточное число зубчатой передачи – это отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущего колеса. Передаточное число зубчатой передачи определяется по формуле:

и ,

где и — числа зубьев колес 1 и 2, соответственно.

Знак «+» берется для внешнего зацепления (рис.1 и рис.2), знак «–» для внутреннего зацепления. Виды зацеплений приведены на рис.2. Знаки учитываются только для зубчатых передач с параллельными осями вращения колес.

Передаточное отношение ременной передачи рассчитывают так:

Цепная передача

Передаточное отношение определяют из условия равенства средней скорости цепи на звездочках:
z1n1t=z2n2t

Отсюда передаточное отношение, понимаемое как отношение частот вращения ведущей и ведомой звездочек,

где n1 и n2—частоты вращения ведущей и ведомой звездочек, мин-1; z1 и z2 — числа зубьев ведущей и ведомой звездочек

12)Выбор электродвигателя привода

Общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

где – КПД муфты, = 0,98;

– КПД пары подшипников качения, = 0,99;

– КПД зубчатой передачи, = 0,97;

– КПД клиноременной передачи, = 0,93;

= 0,98·0,992·0,97·0,93 = 0,86

Расчетная требуемая мощность двигателя:

Рт.р. = Рз /

где Рз –мощность электродвигателя, Рз =2 кВт;

Рт.р. = 2 / 0,885 = 2,33 кВт

Определяем требуемое число оборотов двигателя:

,

где — число оборотов двигателя, — передаточное число редуктора, =4, — передаточное ременной передачи, =3, подбираем по таблице 5.5 приложения [1];

об/мин;

По данным таблицы 5.1 приложения [1] принимаем

электродвигатель 4А112МВ8У3, у которого:

— мощность двигателя, 3 кВт,

— синхронная частота вращения, 750 об/мин,

S – скольжение, S = 3.7%;

По формуле 5.7 приложения [1] определяем частоту вращения у нагруженного ротора:

nдв=nс(S-1) = 750(0.037-1) = 722.25 об/мин

13) Критерии прочности

Критериями прочности в зависимости от класса материала, вида напряженного состояния (растяжение, сжатие, сдвиг и др.) и условий эксплуатации (температура, время действия нагрузки и пр.) могут быть временное сопротивление, предел текучести, предел усталости и другие виды сопротивления.

Преде́л про́чности — механическое напряжение , выше которого происходит разрушение материала. Согласно ГОСТу 1497-84 более корректным термином является «Временное сопротивление разрушению», то есть напряжение, соответствующее наибольшему усилию, предшествующему разрыву образца при (статических) механических испытаниях. Термин происходит от того представления, что материал может бесконечно долго выдержать любую статическую нагрузку, если она создаёт напряжения меньшие по величине, чем временное сопротивление. При нагрузке, соответствующей временному сопротивлению (или даже превышающей её — в реальных и квазистатических испытаниях) разрушение материала (разделение образца на несколько частей) произойдёт через какой-то конечный промежуток времени, возможно, что и практически сразу.

Предел текучести — механическое напряжение σ_т, отвечающее нижнему положению верхнего отклонения по площади неизвестной эпюры площадки текучести надиаграмме деформирования материала. В случае, если такая площадка отсутствует, что характерно, например, для хрупких тел, вместо σ_т используется условный предел текучести σ_0,2 (читается: сигма ноль-два), который соответствует напряжению, при котором остаточная (пластическая деформация) составляют 0,2 % от длины испытываемого образца. [1]

Предел упругости — максимальная величина механического напряжения, при которой деформация данного материала остаётся упругой, то есть полностью исчезает после снятия нагрузки.

Преде́л выно́сливости (также преде́л уста́лости) — в науках о прочности: одна из прочностных характеристик материала, характеризующих его выносливость, то есть способность воспринимать нагрузки, вызывающие циклические напряжения в материале.

Предел выносливости материала определяют с помощью испытаний серий одинаковых образцов (не менее 10 шт.): на изгиб, кручение, растяжение-сжатие или в условиях комбинированного нагружения (последние два режима для имитации работы материала при асимметричных циклах нагружения или в условиях сложного нагружения).

Цепная передача

В подобной ременной передаче ремень может быть заменен на цепь, в этом случае шкивы также должны быть заменены на звездочки. Полученная передача называется цепной, она знакома каждому, ведь именно такая применяется на велосипедах. Для нее передаточное отношение определяется так же, как для ременной, но можно воспользоваться и соотношением количества зубьев на звездочках (ведущей и ведомой). Однако при таком расчёте передаточное отношение будет обратным, то есть передаточное число определяется делением числа зубьев ведомой звездочки на число зубьев ведущей (z2/z1).Отличительной особенностью цепной передачи является повышенный уровень шума, а также износ при работе на высоких скоростях, поэтому ее при необходимости использования лучше всего ставить после уменьшения оборотов. В автомобиле возможно применение цепной передачи для привода ГРМ, правда, ограничением такого применения является повышенный уровень шума при ее работе

Зубчатая передача.

Так называется механизм, в котором используются колеса с зубьями, находящимися в зацеплении. Она считается наиболее рациональной и востребованной для машиностроения. Существует множество разнообразных вариантов изготовления подобных колес, отличающихся по расположению осей, форме зубьев, способу их зацепления и т.д. Как в случае с цепной, для зубчатой передаточное число определяется делением числа зубьев шестерен (z2/z1).

Многообразие вариантов построения зубчатой передачи предоставляет возможность использовать их в разных условиях, от тихоходного редуктора до высокоточных приводов.

Для зубчатой передачи характерны:

· постоянное передаточное число;

Одной из разновидностей зубчатой передачи считается червячная. Она используется в тех случаях, когда передача момента осуществляется между скрещивающимися валами, для чего применяется такой элемент как червяк, представляющий собой винт специальной конструкции с резьбой. Для определения передаточного отношения червячной передачи выполняют деление количества зубьев колеса (червячного) z2 на число заходов резьбы червяка z1.

Планетарная передача

Этот вид зубчатой передачи, содержащей колеса с геометрическими осями, имеющими возможность перемещения. Что она собой представляет, можно понять из приведенного ниже рисунка. По сути дела, это уже конструкция своеобразного планетарного редуктора, включающего в свой состав некоторое число шестерен, взаимодействующих между собой. У каждой из них свое название – солнце, корона, сателлит.

Для такого планетарного редуктора изменение момента зависит от того, какая из его шестерен неподвижна, на какую подан крутящий момент, и с какой он снимается.

При любом использовании планетарного редуктора, один из трех его элементов будет неподвижен. У такого, планетарного варианта построения передач, по отношению к простой зубчатой или ременной, есть возможность получить существенное изменение момента при небольшом количестве колес и габаритах устройства. В автомобиле у подобного планетарного устройства своя сфера применения – в составе АКПП, а также в гибридных транспортных средствах, для обеспечения совместной работы ДВС и электромотора. Широкое применение планетарного редуктора осуществляется в гусеничной технике.

Расчёты валов

Проектировочный расчет валов выполняют на статическую прочность с целью ориентировочного определения диаметров отдельных ступеней.

На стадии технического предложения известен только вращающий момент Т. Изгибающие моменты М можно определить только после разработки конструкции вала, когда становятся известны его длина и места приложения нагрузок. Поэтому проектировочный расчет вала выполняют условно только на кручение, но по пониженным допускаемым напряжениям [τ], исходя из формулы

σ_В – временное сопротивление материала, МПа.

Расчетный диаметр d‘ округляют в большую сторону по ГОСТ 6636-69.

Для валов редукторов d‘ обычно соответствует диаметру конца входного (выходного) вала, местам под зубчатыми колесами на промежуточных валах. Диаметры других участков назначают при разработке конструкции вала с учетом их функционального назначения, технологии изготовления и сборки.

По рассчитанному диаметру d разрабатывают эскизную конструкцию вала, устанавливают тип опор, ориентировочно выбирают подшипники и проводят проверочные расчеты вала на статическую прочность, на сопротивление усталости, на жесткость и на виброустойчивость.

Проверочный расчёт

Зубчатые передачи.

Зубчатой передачей называется меха­низм, служащий для передачи вращательного движения с одного вала на другой и изменения частоты вращения посредством зубчатых колес и реек.

Зубчатое колесо, сидящее на передающем вращение валу, называется веду­щим, а на получающем вращение — ведомым. Меньшее из двух колес со­пряженной пары называют шестерней; большее — колесом; тер­мин «зубчатое колесо» относится к обеим деталям передачи.

Зубчатые передачи представляют собой наиболее распространенный вид передач в современном машиностроении. Они очень надежны в работе, обеспечивают постоянство передаточного числа, компактны, имеют высо­кий КПД, просты в эксплуатации, долговечны и могут передавать любую мощность (до 36 тыс. кВт).

К недостаткам зубчатых передач следует отнести: необходимость высо­кой точности изготовления и монтажа, шум при работе со значительными скоростями, невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа.

В связи с разнообразием условий эксплуатации формы элементов зубча­тых зацеплений и конструкции передач весьма разнообразны.

Зубчатые передачи классифицируются по признакам, приведенным ниже.

2. По форме профиля различают зубья эвольвентные и неэвольвентные, например цилиндрическая передача Новикова, зу­бья колес которой очерчены дугами окружности.

5. По величине окруж­ной скорости различают: тихо­ходные передачи (v равной до 3 м/с), среднескоростные (v равной от 3. 15 м/с) и быстроходные (v более 15 м/с).

18.Резьбовые соединения, их расчет.

Резьбовое соединение — разъёмное соединение деталей машин при помощи винтовой или спиральной поверхности (резьбы). Это соединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств. В простейшем случае для соединения необходимо закрутить две детали, имеющие резьбы с подходящими друг к другу параметрами. Для рассоединения (разъема) необходимо произвести действия в обратном порядке. В резьбовых соединениях используется метрическая и дюймовая резьба различных профилей в зависимости от технологических задач соединения.

Достоинства и недостатки резьбовых соединений
Достоинства резьбовых соединений:
— высокая нагрузочная способность и надежность;
— взаимозаменяемость резьбовых деталей в связи со стандартизацией резьб;
— удобство сборки и разборки резьбовых соединений;
— централизованное изготовление резьбовых соединений;
— возможность создания больших осевых сил сжатия деталей при небольшой силе, приложенной к ключу.

Недостатки резьбовых соединений:
— главный недостаток резьбовых соединений – наличие большого количества концентраторов напряжений на поверхностях резьбовых деталей, которые снижают их сопротивление усталости при переменных нагрузках.

В качестве резьбовых элементов используют болты (винты с гайкой), винты и шпильки. Основным преимуществом болтового соединения является то, что оно не требует выполнения резьбы в соединяемых деталях и исключена необходимость замены и ремонта дорогостоящих корпусных деталей из-за повреждения резьбы.Винты применяются, когда корпусная деталь большой толщины не позволяет выполнить сквозное отверстие для установки болта. Шпильки используют вместо винтов, если прочность материала детали с резьбой недостаточна (сплавы на основе алюминия), а также при частых сборках-разборках соединений.

Классификация и основные признаки резьб:
— единица измерения шага (метрическая, дюймовая, модульная, питчевая резьба)
— расположение на поверхности (внешняя и внутренняя резьба)
— направление движения винтовой поверхности (правая, левая);
— число заходов (одно- и многозаходная), например двузаходная, трёхзаходная и т. д.;
— профиль (треугольный, трапецеидальный, прямоугольный, круглый и др.);
— образующая поверхность на которой расположена резьба (цилиндрическая резьба и коническая резьба);
— назначение (крепёжная, крепёжно-уплотнительная, ходовая и др.).

Рис. 2.4

Проектный расчёт

Основной габаритный размер передачи − делительный диаметр колеса по внешнему торцу − рассчитывают по формуле:

,

где Е_пр − приведённый модуль упругости, для стальных колёс МПа;

T₂ − вращающий момент на валу колеса, Нмм (см.п.2.4);

− коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба, определяют по графикам на рис. 2.5.

Рис. 2.5

Наиболее распространено в редукторостроении значение К_be = 0,285, тогда предыдущее выражение для определения делительного диаметра по внешнему торцу колеса принимает вид

,

где u_p– расчетное передаточное число конической передачи, или u_p = z₂ / z₁.

Геометрический расчёт

Определяют делительный диаметр шестерни по внешнему торцу .

Число зубьев шестерни назначают по рекомендациям, представленным на рис. 2.6.

По значению определяют число зубьев шестерни:

при Н₁ и ,

при и ,

при Н₁ и .

Вычисленное значение z₁ округляют до целого числа.

Рис. 2.6

Определяют число зубьев колеса .

Вычисленное значение округляют до целого числа. После этого необходимо уточнить:

— передаточное число передачи ,

— угол делительного конуса колеса ,

— угол делительного конуса шестерни ,

— внешний окружной модуль .

Рекомендуется округлить m_e до стандартного значения m_eф по ряду модулей: 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10. После этого уточняют величины диаметров и .

Рассчитывают величину внешнего конусного расстояния передачи (рис. 2.4) .

Рабочая ширина зубчатого венца колеса определяют как .

Полученное значение округляют до ближайшего из ряда нормальных линейных размеров (табл. 2.5).

Определяют расчётный модуль зацепления в среднем сечении зуба

При этом найденное значение m_m не округляют!

Рассчитывают внешнюю высоту головки зуба .

Внешнюю высоту ножки зуба определяют как .

Внешний диаметр вершин зубьев колёс рассчитывают по формуле .

Угол ножки зуба рассчитывают по формуле .

Проверочный расчёт

При расчёте на выносливость зубьев колёс по контактным напряжениям проверяют выполнение условия

,

где E_пр − приведённый модуль упругости, для стальных колёс МПа;

− вращающий момент на шестерне, Нмм, ;

здесь − КПД передачи.

− коэффициент расчётной нагрузки, ; коэффициент концентрации нагрузки найден ранее по графикам рис. 2.5.

− коэффициент динамической нагрузки, находят по табл. 2.7 с понижением на одну степень точности против фактической, назначенной по окружной скорости в соответствии с рекомендациями (табл. 2.6);

− делительный диаметр шестерни в среднем сечении зуба,

;

− угол зацепления,

Источник