Детали машин и основы конструирования

Детали машин и основы конструирования
Классификация деталей и узлов машин
Виды нагрузок, действующие на детали машин
Требования к жесткости деталей машин
Теплостойкость
Классификация соединений и критерии
их работоспособности
Соединения внахлестку
Соединение деталей с гарантированным натягом
Материалы резьбовых соединений
Резьбовые соединения
Расчет винтовых соединений
Расчет винтов, подверженных
переменной нагрузке
Соединение штифтами
Фрикционные передачи
Передачи с цилиндрическими и
коническими катками
Классификация вариаторов
Торовый вариатор
Основы расчета прочности фрикционных пар
Ременные передачи
Клиновые ремни
Силы и напряжениия в ремнях
Передача без натяжного ролика
Кинематика ременных передач и
критерии расчета
Расчет ременных передач
Зубчатые передачи
Виды разрушения зубьев
Расчет зубьев прямозубых цилиндрических
колес на изгиб
Передачи коническими зубчатыми колесами
Расчет конических колес
Червячные передачи
Конструкция червячных редукторов
Причины выхода из строя червячных передач
Глобоидные передачи
Основные параметры цепных передач
Передачи винт – гайка
Ориентировочный и приближенный расчет валов
Уточненный расчет валов
Расчет валов на жесткость
Основные типы подшипников качения,
их характеристика
Трение и смазка в подшипниках скольжения
Виды несоосности валов
Расчет муфты
Конструкция и расчет упругих муфт
Управляемые или сцепные муфты
Конические муфты. Расчет
Цилиндрические шинно-пневматические муфты
Автоматические самоуправляемые муфты
Пружины
 

Расчет винтов, подверженных переменной нагрузке.

Наиболее характерным случаем действия переменных внешних нагрузок на винтовые соединения является действие нагрузок, изменяющихся от 0 до F (по отнулевому циклу, например, в соединениях крышек шатунов) Этот случай рассматривается как расчетный.

Переменная нагрузка F распределяется между винтом и затянутым стыком, причем на винт приходится доля, равная χF, где χ – коэффициент основной нагрузки.

Таким образом, амплитуда напряжений в винте

, где АВ – площадь опасного сечения винта.

Опыт эксплуатации резьбовых соединений, подверженных действию переменных нагрузок, а также испытания соединений на усталость показывают целесообразность значительной начальной затяжки соединений для винтов из углеродистых сталей (в частности, классов прочности 5,8 и 6,8), равной (0,6...0,7)σТ, а из легированных сталей (0,5...0,6) σТ. Затяжка увеличивает сопротивление усталости винтов.

Условия напряжения винтов характеризуются большой асимметрией цикла напряжений (большой постоянной составляющей от силы затяжки) и высокой концентрацией напряжений в резьбе.

В расчетах проверяют запас прочности по амплитудам и по максимальным напряжениям. Запас прочности по амплитудам определяют как отношение предельной амплитуды (приближенно принятой равной пределу выносливости винта при знакопеременном симметричном цикле) σап к действующей  амплитуде напряжений σа:

.

Запас прочности по максимальным напряжениям определяют приближенно как отношение предельного напряжения σПР к действующему максимальному напряжению в винте. Обычно этот расчет сводится к расчету на статическую прочность, тогда  и

.

Расчет винтов, подверженных переменной нагрузке, выполняют в форме проверочного. Значение запаса прочности по амплитудам должно быть больше или равно 2,5. Значение запаса прочности по максимальным напряжениям должно быть больше или равно 1,25.

Шпоночные соединения. Классификация, расчет, применение.

Все основные виды шпонок можно разделить на клиновые и призматические. Первая группа шпонок образует напряженные, а вторая — ненапряженные соединения. Размеры шпонок и допуски на них стандартизованы.


Соединение клиновыми шпонками (например, врезной клиновой шпонкой — рис 6.1) характеризуется свободной посадкой ступицы на вал (с зазором); расположением шпонки в пазе с зазорами по боковым граням.

передачей вращающего момента от вала к ступице в основном силами трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки. Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы на некоторое значение Δ, равное половине зазора посадки и деформации деталей.

Клиновая форма шпонки может вызвать перекос детали, при котором ее торцовая плоскость не будет перпендикулярна оси вала

Обработка паза в ступице с уклоном. Такая пригонка совершенно недопустима в условиях массового производства. Эти недостатки послужили причиной того, что применение клиновых шпонок резко сократилось в условиях современного производства.

Соединение призматическими шпонками ненапряженное. Оно требует изготовления вала и отверстия с большой точностью. Во многих случаях посадка ступицы на вал производится с натягом. Момент передается с вала на ступицу боковыми узкими гранями шпонки При этом на них возникают напряжения смятия σсм, а в продольном сечении шпонки напряжения среза τ (рис. 6.2).

Для упрощения расчета допускают, что шпонка врезана в вал на половину своей высоты, напряжения σсм распределяются равномерно по высоте и длине шпонки, а плечо равнодействующей этих напряжений равно ~ d/2. Рассматривая равновесие вала или ступицы при этих допущениях, получаем условия прочности в виде:

, (1)

 


 У стандартных шпонок размеры b и h подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. Поэтому при расчетах обычно используют только формулу (1). В некоторых конструкциях подвижных соединений целесообразно применять короткие шпонки, прикрепленные к ступице.

Сегментная и цилиндрическая шпонки являются разновидностью призматической шпонки, так как принцип работы этих шпонок подобен принципу работы призматической шпонки. Глубокая посадка шпонки обеспечивает ей более устойчивое положение, чем у простой призматической шпонки. Однако глубокий паз значительно ослабляет вал, поэтому сегментные шпонки применяют главным образом для закрепления деталей на малонагруженных участках вала, например на концах валов.

Цилиндрическую шпонку используют для закрепления деталей на конце вала. Отверстие под шпонку сверлят и обрабатывают разверткой после посадки ступицы на вал.

При больших нагрузках ставят две или три цилиндрические шпонки, располагая их под углом 180 или 120°. Цилиндрическую шпонку устанавливают в отверстие с натягом. В некоторых случаях шпонке придают форму.

Призматические шпонки широко применяют во всех отраслях машиностроения. Простота конструкции и сравнительно низкая стоимость — главные достоинства этого вида соединений. Поэтому шпоночные соединения не рекомендуют для быстроходных динамически нагруженных валов. В тех случаях, когда одна шпонка не может передать заданного момента, устанавливают две или три шпонки. При этом следует учитывать, что постановка нескольких шпонок связана с технологическими затруднениями, а также ослабляет вал и ступицу. Поэтому многошпоночные соединения почти не применяют. Их заменяют зубчатыми соединениями.

Материалы резьбовых соединений. Предохранение резьбовых соединений от самоотвинчивания.

Резьбовые соединения,  основные понятия и определения. Типы резьб. Взаимодействие между винтом и гайкой.

Расчет винтовых соединений при действии центральной отрывающей силы. При действии на затянутое соединение центральной отрывающей внешней нагрузки F только часть ее χF дополнительно нагружает винты, а остальная часть (1—χ)F идет на разгрузку стыка (χ— коэффициент основной нагрузки).

Соединение штифтами. Конструкция, классификация применение. Штифты в основном предназначены для точного взаимного фиксирования деталей, а также для передачи относительно небольших нагрузок.

Фрикционные передачи, принцип действия, классификация, применение. Способы прижатия катков.

Передачи с цилиндрическими и коническими катками. Сила нажатия тел качения. Передаточные отношения.

Классификация вариаторов. Принцип действия и основные кинетические соотношения лобового вариатора.

Торовый вариатор. Принцип действия и основные кинематические соотношения.

Основы расчета прочности фрикционных пар. Материалы, применяемые для изготовления катков

Детали машин и основы конструирования