Раздела «детали машин»

Раздел «Детали машин»является не только завершающим в изучении предмета «Техническая механика», но, синтезирует в себе достижение дисциплин физики, математики, черчения и первых двух разделов этого предмета, он является связующим звеном между общетехническими и специальными дисциплинами. При изучении раздела «Детали машин» учеников приобретут навыки в рациональном расчете, проектировании конструировании деталей машин общего назначения.

Изучение каждой детали или сборочной единицы целесообразно вести в следующей последовательности:

1) назначение, устройство, принцип работы;

2) достоинства, недостатки и область применения;

3) короткие сведения о материалах и конструктивных формах;

4) основы расчета (геометрический расчет, действующие силы, расчеты на прочность, долговечность, износостойкость и др.);

5) короткие сведения о выборе основных параметров, расчетных коэффициентов, напряжений, что допускаются (или других характеристик о прочности, надежности и т.п.);

6) основные сведения о конструкции.

 

42

К теме 25.

Ознакомившись с классификацией машин и тенденциями развития отечественного машиностроения, следует особенное внимание уделить изучению вопросов стандартизации и систем конструкторской (ЕСКД), технологической (ЕСТД) и допусков (ЕСДП), их роли в общем процессе машиностроении, а также в процессе ремонта и обслуживание их.

Изучая вопрос критериев работоспособности и расчета деталей машин, следует

выяснить, что эти расчеты имеют ряд особенностей. В частности, широко используются эмпирические зависимости и формулы, что является результатом обобщения опыта проектирования и расчета деталей машин.

Проектирование требует многостороннего анализа поставленной задачи, учета ряда специфических факторов и условий работы детали, узла, машины. Рационально спроектированная машина должна быть крепкой, долговечной, возможно дешевой и экономичной в работе, должна быть безопасной при обслуживании. Окончательные размеры деталей машины определяются не только расчетами, но и требованиями стандартов, принятой технологией производства, условиями эксплуатации и техникой безопасности.

К теме 26.

     Одним из самых распространенных видов разъемных соединений, применяемых в машиностроении, имеется резьбовое соединение. При изучении резьбовых соединений нужно внимательно рассмотреть типы и назначения резьбы и крепежных деталей, средств против самоотворачивания (гаечные замки). Изучая резьбовые соединения, необходимо выяснить, что во всех случаях расчета болтов (винтов) он сводится к расчету на растягивание с учетом соответствующих поправочных коэффициентов.

К теме 27.

При изучении неразъемных соединений (заклепочных, сварных) необходимо повторить расчеты на смятие и на срез, а также способы сварки из соответствующих разделов курсов сопротивления материалов и материаловедения. Нужно рассмотреть способы выполнения заклепочных швов. Следует иметь в виду, что с усовершенствованием технологии сварки применения заклепочных соединений постепенно сокращается. При расчете сварных швов обратите особенное внимание на выбор допустимых напряжений для сварных соединений.

Что касается клеевых соединений. то следует иметь в виду, что этот вид соединений

применяется весьма широко - от соединения простых небольших изделий до весьма значительных по своим размерам.

К теме 28.

Вращательное движение наиболее распространено в технике. Поэтому для передачи от машин-двигателей к исполнительным механизмам применяются механические передачи, главным образом, вращательного движения.

Механические передачи классифицируются по принципу действию (передачи трением и зацеплением) и взаимным расположениям звеньев (передачи непосредственного контакта и передачи гибкой связью). Независимо от типа передачи общим для всех является наличие ведущих и известных звеньев, единство кинематических и силовых сочленений. Изучая эти сочленения, следует твердо запомнить определение передаточного числа как отношения угловых скоростей приводов и известной звеньев, знать известные из теоретической механики зависимость между скоростями, моментами, силами и мощностями при вращательном движении.                                                       43

К теме 29.

Необходимо знать достоинства, недостатки и область применения фрикционных передач, применение которых ограничивается главным образом в механизмах небольшой мощности, поскольку при значительных мощностях соответственно растут силы взаимного нажатия катков, увеличиваются размеры валов и подшипников, передача

выходит громоздкой и невыгодной и поэтому фрикционные передачи применяются преимущественно в виде вариаторов для бесступенчатой регуляции угловой скорости известного звена.

Определение основных размеров цилиндровых фрикционных передач проводится по межосевому расстоянию: из условия контактной прочности - для металлических катков и из расчета по удельной нагрузке - для неметаллических катков. В конической фрикционной передаче при проектном расчете соответственно определяется конусное расстояние.

При изучении вариантов следует усвоить назначения и конструктивные схемы их, передаточное число и диапазон регуляции.

К теме 30.

Необходимо хорошо усвоить классификацию зубчатых передач по расположению осей в пространстве, по расположению зубов на поверхности колес, по величине окружной скорости и по конструктивным признакам (закрыты и открытые передачи). Следует достичь полного понимания основной теоремы ущемления, поскольку она определяет профилирование зубов. Из множества кривых, что удовлетворяют требованиям основной теоремы зацепления, практическое применение в современном машиностроении получила эвольвента.

Изучая ущемление пара эвольвентных зубчатых колес, необходимо запомнить определение основных элементов и характеристик ущемления по ГОСТ (начального круга, полюс ущемления, головка и ножка зуба, круга выступлений и впадин, шаг зацепления, линия ущемления, угол ущемления, основной круг, основной шаг, длина ущемления, коэффициент перекрытия). Рассматривая ущемление эвольвентного зубчатого колеса с рельсом, отметьте на последней начальную прямую, которая перекатывается без скольжения по начальному кругу колеса. На примере ущемления колеса с рельсом выясните принципиальные основы нарезывания зубов колес методом обкатки и запомните определение делительного круга зубчатого колеса. Рассматривая начальный контур зубчатого рельса по СТ СЕВ 308-76 для цилиндровых и по СТ СЕВ 309-76 для конических прямозубых колес, обратите внимание на стандартные параметры нормального зубчатого ущемления. Следует выучить виды повреждения зубов и понять, почему для закрытых зубчатых передач главным является расчет на контактную прочность, а расчет на изгиб проверочным.

Обратите внимание на то, что в открытых передачах усталостного выкрашивания активных поверхностей зубов не наблюдается, поэтому эти передачи рассчитываются только на изгиб зубов. Расчет на контактную прочность ведется по нормальным контактным напряжениям сжатия. Контактная прочность зубъев определяется не модулем зацепляет, а межосевым расстоянием или диаметрами колес. При расчете на изгиб обратите внимание на коэффициент формы зуба, его зависимость от числа зубов и в связи с этим на разную прочность зубов шестерни и колеса. Зубья передач, рассчитанные на контактную прочность, как правило, имеют завышенную прочность на изгиб.

44

При изучении косозубых и шевроновых цилиндровых передач сопоставьте их расчеты на прочность с расчетами прямозубых цилиндровых передач выявите особенности соответствующему расчету. Можно заметить, что непрямозубые колеса имеют большую несущую способность, чем прямозубые, как по контактной прочности, так и по изгибу. Все расчеты непрямозубых цилиндровых и прямозубых конических передач следует связать с эквивалентными колесами: для цилиндровых передач - в пересечении, перпендикулярном осе зуба, для конических - на развертке средних дополнительных конусов.

Выбор основных параметров передач, расчетных коеффициентов и напряжений, что

допускаются, связанный с условиями работы передач, с точностью их изготовления и монтажа, а также с начальными положениями расчетов и материалами колес.

К теме 31.

Нужно усвоить основные понятия и сведения о винтовом паре. Самым важным элементом передачи является резьба. Нужно рассмотреть профили стандартной резьбы и их назначения. В отличие от крепежной резьбы, в которой очень важная повышенная надежность против самоотвинчивания, в передачах винт- гайка необходимо малое трение, поэтому для этих передач применяется резьба с малым углом профиля. При изучении силовых соотношений в винтовом паре важно усвоить связь между осевыми и окружными усилиями, а также их зависимость от угла подъема и профиля резьбы. Эти сведения будут необходимы также при изучении червячных передач и резьбовых соединений.

Обратите внимание на то, что основной причиной выхода из строя винтов и гаек передач является износ их резьбы, поэтому проектный расчет передачи винт - гайка проводится на износостойкость. Сильно нагруженые винты проверяют на прочность на совместимое действие кручения и сжатия (или растягивание). Длинные винты, которые находятся под действием сжимающей силы, проверяют на устойчивость.   .

К теме 32.

При изучении этой темы необходимо разобраться в устройстве червячной передачи, ее достоинствах, выяснить ее недостатки и области применения. Следует обратить внимание на конструкцию червяков и червячных колес. Размеры червячного колеса определяются в среднем пересечении. Необходимо усвоить методику выбора числа мероприятий червяка и числа зубов колеса, связав их с передаточным числом зубов колеса. КПД червячной передачи растет с увеличением числа мероприятий червяка, но одновременно увеличивается и снос элементов передачи. Поэтому не рекомендуется применять червяки с числом мероприятий более четырех. Расчет червячных передач имеет много общего с расчетом зубчатых передач, но следует иметь в виду, что расчет червячной передачи ведется по нагрузке на колесо. Расчет червячной передачи на контактную прочность - это в ряде случаев и косвенный расчет на предотвращение заедания. Крепкие должны быть не только зубы червячного колеса, но и червяк, поэтому тело червяка проверяют на прочность и жесткость. Для червячных передач, что работают длительное время без перерывов, следует выполнять еще и тепловой расчет.

В процессе изучения передачи паса следует хорошо усвоить сравнительные характе- ристики разных типов передач и области их применения, а также конструкцию пасов и

ознакомиться со стандартами на пасы. Необходимо хорошо разобраться в двух видах скольжения ремней - упругому и буксовании. Рассматривая методику расчета передачи

45

ремня по тяговой способности, следует обратить внимание на то, что прочность ремней не является достаточным условием, что определяет работоспособность передачи. Расчет ременной передачи по кривым скольжения обеспечивает ее работу без буксования. Нужно понять, что для обеспечения достаточной долговечности ремней необходимо правильно выбирать отношение его толщины к диаметру малого шкива, а также такое межосевое расстояние, при котором число пробегов ремня в секунду не будет превышать допустимого.

При изучении шкивов ременных передач следует ознакомиться с их конструкциями, расчетом основных элементов шкивов. Нужно знать предельные окружные скорости и их зависимость от материала шкива.

К теме 34.         .

При изучении темы «цепные передачи» необходимо хорошо понять и усвоить достоинства и недостатки цепных передач, область их применения. Следует ознакомиться с классификацией приводных цепей по ГОСТ, рассмотреть их конструкции, выяснить преимущества и недостатки разных типов цепей. Необходимо обратить внимание на выбор основных параметров цепных передач, на их кинематику и силовую зависимость с учетом динамических нагрузок в приводных цепях. В связи с тем, что износ элементов передачи негативно отражается на ее работе, основным видом расчета цепных передач является расчет на давление в шарнирах цепей.

К теме 35.

При изучении темы «Общие сведения о некоторых механизмах», необходимо ознакомиться с устройством, принципом действия, областью применения механизмов возвратно-поступательного и колебательного движений: кривошипно-шатунных, кулисных, кулачковых, механизмов; перерывистого одностороннего движения: мальтийских, храповых.

Нужно уметь классифицировать механизмы по их функциональному назначению, кинематическим свойствам и конструктивным особенностям.

К теме 36.

При изучении темы «Валы и вехе» необходимо выяснить разницу между осью и валом и отличие в их расчете на прочность. Следует запомнить, что расчет на статическую. прочность, как правило предыдущий (проектный) расчет. а расчет на выносливость - уточненный (проверочный) расчет.

При уточненном расчете определяются коэффициенты запаса прочности в опасных пересечениях валов с учетом изменяемости действующих напряжений во времени, влияния концернтраторов напряжений и абсолютных размеров вала. Следует обратить внимание на то, что от жесткости валов и осей зависят условия работы подшипников, зубчатых передач, муфт и других связанных деталей. Так, например, при значительной деформации изгиба сильно ухудшаются условия ущемления зубчатых колес, а тому размеры вала должны быть проверенный на жесткость. Следует выучить конструкции осей и валов и их опорных частей - шеек, булавок и пят.

Необходимо детально рассмотреть схемы нагрузки валов разных передач и примеры их расчета. 

                                                                                                            

 46

К теме 37.          .

При изучении подшипников скольжения необходимо обстоятельно рассмотреть основные типы конструкций подшипников и подпятников скольжения, выяснить. область их применения, ознакомиться с материалами вкладышей и способами смазки. Следует знать, что расчет подшипников скольжения по давлению и на нагрев носит условный характер.

Изучая подшипники качения, необходимо обратить особенное внимание на конструктивные особенности и области применения каждого типа подшипника, проработать вопрос о подборе подшипников качения по каталогам, ознакомиться с методикой подбора подшипников катит (ГОСТ 18854-73 и ГОСТ 18855-73).

Особенное внимание следует обратить на изучение правил конструирования узлов с подшипниками каченият, чертеж подшипниковых узлов в учебнике и атласе.

К теме 38.

В процессе изучения темы необходимо ознакомиться с разновидностями основных типов муфт и областями их применения, уделить внимание разбора конструкций муфт и особенностям их работы, выяснить принципиальное отличие между муфтами и передачами. Следует детально остановиться на расчете и конструировании муфт, широко применение в отрасли транспортной инфраструктуры, которая отвечает вашей специальности. При расчете муфт следует иметь в виду, что передаваемые ими вращающие моменты не являются постоянными, что они меняются в зависимости от условий и назначения что приводятся во вращение машины. Поэтому подбор муфт ведут по расчетному моменту валов, стыкующихся муфтой.