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
 

Теплостойкость.

Работа машин сопровождается тепловыделением, вызываемая рабочим процессом и трением в механизмах.

В результате тепловыделения могут возникнуть вредные для работы машин явления:

Понижение несущей способности деталей, наблюдаемое для остальных деталей при температуре свыше 300 – 400 0С, для деталей из легких пластмасс – свыше 150 – 200 0С. Это связано с понижением прочностных характеристик материалов: σв, σт, σn, σn-1; с охрупчиванием; с ползучестью.

В деталях с заданными постоянными деформациями (затянутые крепежные винты, детали на прессовых посадках) наблюдается самопроизвольное постепенное падение напряжения натяга – релаксация напряжения.

Понижение защитной способности масляного слоя, разделяющего трущиеся поверхности.

Изменение зазоров подвижных соединений из-за обратимой температурной деформации.

Изменение свойств трущихся поверхностей (понижение коэффициента трения в тормозах).

Понижение точности машин вследствие обратимой температурной деформации.

Чтобы не допустить вредных последствий перегрева на работу машины, выполняют тепловые расчёты и, если необходимо, вносят соответствующие конструктивные изменения (например, искусственное охлаждение

На точность работы машин влияют:

Температурные деформации, вызываемые равномерным нагревом;

Температурные деформации, вызываемые неравномерным нагревом.

Виброустойчивость. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. В связи с повышением скоростей движения машин опасность вибраций возрастает, поэтому расчёты на колебания приобретают всё большее значение.

Под виброустойчивостью понимают способность конструкции работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.

В настоящее время применяют:

Расчеты частот собственных колебаний, используемые для предотвращения резонанса колебаний, иногда для установления причин колебаний работающих машин.

Расчеты амплитуд и устойчивости колебаний.

Эти расчеты производят при автоколебаниях, при вынужденных колебаниях. Они требуют определения энергии.

Автоколебания – источники шума. Шум может быть критерием качества изготовления машин.

Меры борьбы с шумом:

Повышение точности и чистоты обработки;

Понижение сил удара конструктивными методами;

Применение материала с повышенным внутренним трением, применение специальных покрытий и демпферов.

Надёжность – это вероятность безотказной работы в течение заданного срока службы без поломок и внеплановых ремонтов.

Под заданным сроком службы понимают время одного планового ремонта или между плановыми ремонтами. Надежность может определяться для машины в целом, агрегатов, узлов и деталей. Расчет надежности базируется на статистических данных, которые получают испытаниями и наблюдением при эксплуатации. При оценке надежности могут быть выбраны различные показатели:

Число отказов в работе,

Срок службы в часах,

Число километров пробегов и т.д.

Например, имеется 1000 переключателей

 - коэффициент надежности

Коэффициент надежности сложной детали равен сумме коэффициентов надежности отдельных элементов:

Из формулы следует, что надежность сложного изделия всегда меньше надежности самого ненадежного элемента, поэтому желательно, чтобы машина содержала равнонадежные элементы. Чем больше элементов имеет машина, тем меньше ее надежность, например,

График изменения интенсивности отказов:

λ – интенсивность отказов в единицу времени,

I – период выработки,

II – период нормальной эксплуатации машины.

 Число отказов имеет примерно постоянное значение.

Отказы обусловлены постоянными перегрузками и деформациями производства, которые не проявились в процессе производства.

III – период критического износа.

Число отказов резко возрастает (усталость и др. показатели материала возрастают так, что машина ломается) – ремонт машины.

Меры повышения надежности:

повышение долговечности изделий;

повышение запаса прочности;

обеспечение хорошей системой смазки;

применение статических определений и самоустанавливающейся системы;

если возможны перегрузки, то необходимо применять предохранительные устройства; упругие связи или упругие муфты – при наличии динамических нагрузок;

необходимо шире применять стандартные и нормализованные узлы и детали;

повышение ремонтопригодности изделий.

При проектировании следует стремиться к равной долговечности.

Надежность – основной признак, свидетельствующий о качестве изделия.

6. Определение допускаемых напряжений при симметричном и пульсирующем циклах изменения напряжений.

При симметричном цикле:

 - растяжение;

 - изгиб;

 - кручение,

Кs,, Кt - эффективные коэффициенты концентраций напряжений;

b - коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

Кa - коэффициент долговечности.

При асимметричном цикле за предельное напряжение принимаем предел выносливости:

 - растяжение;

 - изгиб;

 - кручение,

ys ,yt - коэффициенты, характеризующие влияние асимметрии цикла на прочность.

Запас прочности при симметричном цикле:

 - растяжение;

 - изгиб;

 - кручение.

При асимметричном цикле:

 - растяжение;

 - изгиб;

 - кручение.

Детали машин и основы конструирования