Лекция № 3. Общие правила конструирования

01, 0, 1, 2 … 17.

Лекция № 2.

Общие правила конструирования:

1) при проектировании машину рассчитывают на нормальные условия эксплуатации;

2) конструирование есть поиск оптимального компромиссного решения (под оптимальным понимают такой вариант, для которого невозможно улучшить ни один из критериев качества без ухудшения других);

3) при конструировании должно быть выполнено условие равной прочности, равной надёжности и т. д.

Комплексное и системное проектирование.

Системное проектирование – решение технологической задачи для части (детали) с позиций целого (машины).

Комплексное проектирование – процесс разработки оборудования с позиций технологической схемы (системы).

Основные понятия системы допусков и посадок.

(-1-) Взаимозаменяемость – свойство детали занимать своё место в узле машины без дополнительной обработки и при сохранении работоспособности машины. Этот принцип позволяет иметь парк запасных частей, производить серийную сборку и ремонт.

(-2-) Точность обработки.

Номинальный размер – числовое значение линейной или угловой величины. Номинальный размер выбирают из ряда нормальных размеров, предусмотренных ГОСТами. Номинальный размер служит началом отсчёта отклонений и определяет положение нулевой линии.

(-3-) Отклонения.

Бывают отклонения размеров, формы и взаимного расположения плоскостей.

(-4-) Точность изготовления.

Для нормирования уровня точности установлены квалитеты – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Установлено 19 квалитетов с обозначениями

В машиностроении обычно используют 6-9 квалитеты. Чем выше номер, тем ниже степень точности.

Допуски размеров деталей схематически изображают в виде полей допусков, не приводя эскизов самих деталей.

Назначая предельные отклонения и, таким образом, выбирая посадку, регламентируют характер сопряжения деталей. В зависимости от сочетания предельных отклонений может быть посадка с зазором, с натягом и переходная.

Используют две системы допусков и посадок:

1) система отверстия (предпочтительная);

2) система вала.

В системе отверстия поле допуска отверстия одинаково для всех посадок, а различные посадки получают изменением предельных отклонений валов.

Поле допуска основного отверстия обозначают Н7. 7 – цифра соответствующего квалитета. Поле допуска вала обозначается е8.

Если при заданном поле допуска отверстия вал выполняется с полем допуска 1, то получится гарантированное соединение с зазором. Вал с полем допуска 2 даёт переходную посадку, то есть возможен и зазор, и натяг. Вал с полем допуска 3 даст гарантированное соединение с натягом.

В системе отверстия допуск на отверстие располагается в теле детали.

Нижнее предельное отклонение равно 0.

Система отверстия является наиболее технологичной. В системе вала поле допуска вала располагается в теле вала.

Обозначение посадок и допусков на чертеже.

На сборочном чертеже ставится посадка и квалитет. На деталировке – допуск на изготовление.

Отклонения положения поверхностей.

Причинами возникновения отклонений являются погрешности обработки деталей.

Отклонения от формы.

Бывают отклонения от плоскости, от прямолинейности в плоскости, отклонения формы заданного профиля.

Зубчатые передачи.

U (передаточное отношение) = idem;

N (мощность) = idem.

1 – Ременная передача.

2 – Клиноременная передача.

3 – Цепная передача.

4 – Зубчатая передача.

Классификация зубчатых передач:

1) цилиндрические;

2) конические;

3) винтовые;

4) реечные.

В зависимости от расположения зуба:

1) прямозубые;

2) косозубые;

3) шевронные;

4) круговые.

В зависимости от профиля зуба:

1) эвольвентные;

2) циклоидальные;

3) Новикова.

В зависимости от конструктивного применения выполняют закрытые и открытые передачи. Закрытые передачи расположены в пылевлагонепроницаемом картере и работают в масляной ванне или смазываются принудительно. Открытые передачи не защищены от воздействия внешней среды, колёса работают «в сухую», смазка производится периодически консистентной смазкой. Профили зубьев пары колёс должны быть сопряжёнными.

Основные элементы и характеристики эвольвентного зацепления.

Окружности:

1) начальная – w;

2) основная – b;

3) делительная – -;

4) вершин – a;

5) впадин – f.

Окружной шаг – p.

Окружная толщина зуба - s_t.

Окружная ширина впадин - l_t:

s_t + l_t = p.

Модуль – m.

Длина активной линии зацепления.

Коэффициент торцевого перекрытия.

Скольжение при взаимодействии зубьев.

В процессе взаимодействия зубьев рабочие участки профилей одновременно катятся и скользят друг по другу. Большему изнашиванию подвержено основание (ножка) зуба, а меньшему – головка. Малое значение скорости скольжения в околополюсной зоне увеличивает коэффициент трения и создаёт условия для схватывания и выкрашивания поверхностей.

Точность зубчатых передач.

Существует 12 степеней точности (чем меньше цифра – тем выше точность).

6-я – высокоточные скоростные передачи;

7-я – нормальная точность с повышенными скоростями и умеренными нагрузками;

8-я – передачи общего машиностроения пониженной точности;

9-я – открытые тихоходные передачи.

Для каждой степени точности установлены:

1) норма кинематической точности;

2) норма плавности работы;

3) норма контакта зубьев.

Боковой зазор → необходим для предотвращения заклинивания зубьев при нагреве передачи, размещения смазочного материала и обеспечения свободного вращения колёс.

Зазор задают видом сопряжения:

1) нулевой зазор;

2) малый зазор;

3) уменьшенный зазор;

4) нормальный зазор;

5) увеличенный зазор.

КПД зубчатых передач.

Основные потери энергии обусловлены трением поверхностей зубьев и их деформацией. Смазка пары зубчатых колёс обеспечивает уменьшение потерь на трение, снижение износа, удаление продуктов износа, снижение контактных напряжений, уменьшение силы удара при вхождении зубьев в контакт, отвод тепла.

КПД зубчатых передач помимо трения рабочих поверхностей обусловлен:

1) способом смазки;

2) свойствами смазки;

3) шероховатостью рабочих поверхностей;

4) окружной скоростью;

5) числом зубьев.

Виды разрушения зубьев:

1) поломка зубьев (в результате действующих повторно-переменных напряжений в основании зуба образуются усталостные трещины; в этой зоне действуют максимальные напряжения, обусловленные изгибом; повышению прочности зуба способствует увеличение модуля, снижение концентрации напряжений в основании зуба, повышение точности изготовления и монтажа передачи);

2) усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зуба – основной вид разрушения зубьев для большинства закрытых и хорошо смазываемых передач (является следствием действия повторно-переменных контактных напряжений; развитию трещин способствует смазка, создающая эффект гидравлического клина → в результате поверхность зуба изнашивается, задирается и покрывается раковинами).