1 Вопрос. Основные определения: рабочая машина, узел, соединение, деталь. Требования к деталям и узлам машин.

Деталь – такая часть машины, которую изготавливают без сборочных операций. Детали простые: гайка, шпонка и др. Детали сложные: коленчатый вал, станина станка и др.

Узел – представляет собой законченную сборочную единицу, которая состоит из ряда деталей, имеющие общее функционирование( подшипник, редуктор и др.)

Рабочая машина - ?

Детали составляющие машину, связаны между собой тем или иными способом. Эти связи можно разделить на подвижные и не подвижные. Неподвижные связи в механизме называются соединениями.

Основные требования: Надежность и экономичность.

Надежность – понимают свойства детали, узла, машины сохранять во времени свою работоспособность.

Экономичность - характеристика связанная со стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию.

Критерии работоспособности: прочность, жесткость, устойчивость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость.

2 Вопрос. Стадии конструирования машин. Требования к материалам деталей машин. Классификация, типы, и основные требования к соединениям.

Стадии конструирования деталей машин - ?

Требования к материалам :

1.Соответствие свойств материала главному критерию работоспособности (прочности, износостойкости и др.).

2. Требование к массе и габаритам детали и машины в целом.

3.Соответствие технологических свойств материала конструктивной форме детали и способу ее обработки.

4.Стоимость и дефицитность материала.

5.Фрикционные свойства и т.д.

Соединения двух типов : разъемные и неразъёмные. Разъемные делятся на резьбовые, шпоночные, шлицевые и др. Неразъемные делятся на сварные, заклепочные, паянные, с натягом и др. Основным критерием соединений является прочность.

3 Вопрос. Основные типы резьб и области их применения. Основные типы крепежных деталей и способы стопорения. Зависимость момента от осевой силы винта – вывод формулы. Условие самоторможения винтовой пары. Всегда ли нужно его обеспечивать. Способы повышения КПД винтовой пары. Равномерность распределения нагрузки по виткам резьбы. По каким напряжениям рассчитывают резьбу? Какое напряжение является главным для крепежных и ходовых резьб.

Основные типы резьб.

Резьбы крепежные: метрическая с треугольным профилем(используются для разъёмного соединения(прочность и плотность)),трубная треугольный профиль с кругленными впадинами и вершинами(используется для соединений труб, (герметичность и прочность соединения)),круглая, резьба винтов для дерева.

Резьбы винтовых механизмов(ходовые резьбы): прямоугольные, трапецеидальные симметричные, трапецеидальные не симметричные(упорная).

Для соединения деталей применяют болты (винты с гайками) – рис.а), винты (рис. б) и шпильки с гайками (рис. в). Основным преимуществом болтового соединения является то, что при нем не требуется нарезать резьбу в соединяемых деталях. Винты и шпильки применяют в тех случаях, когда постановка болта невозможна или нерациональна.

Способы стопорения:

1. Повышают и стабилизируют трение в резьбе путем постановки контргайки, пружинной шайбы и др.

2. Гайку жестко соединяют со стержнем винта, например, с помощью шплинта или прошивают группу винтов проволокой.

3. Гайку жестко соединяют с деталью, например, с помощью специальной шайбы или планки.

Зависимость момента от осевой силы винта – вывод формулы

ТзавТ_рТ _т, T_T FfD_cp /2, D_cp = (D₁+ d_отв)/2, Ft = 2Tp/d_2, Ft = Ftg(ψ+φ) ,

Tp = 0,5 Fd₂ tg(ψ+φ);

T_зав0,5FdDcp/2ftg

T_отв0,5Fd₂Dcp/2ftg ;

d_отв – диаметр отверстия под винт; D₁ – наружный диаметр опорного торца гайки;

D_{cp - средний диаметр опорного торца гайки;}f – коэффициент трения на торце гайки;Т_Т – момент сил трения на опорном торце гайки; Т_Р – момент сил трения в резьбе;φ - угол трения в резьбе; Ψ- угол подъёма.

Условие самоторможения винтовой пары

Условие самоторможения записывается в виде Т_отв>0. Без учета трения на торце гайки, получим tg(φ – ψ)>0 или ψ<φ.

Всегда нужно его обеспечивать так как в некоторых условиях условие может нарушиться и приведет к самоотвинчиванию.(например при вибрациях).

Способы повышения КПД винтовой пары

η = Т'_зав/Т_зав= tgψ/Dcp/2ftg или  tg tg .

В самотормозящей паре, где ψ<φ, η < 0,5. Формула позволяет отметить, что КПД возрастает с увеличением ψ и уменьшением φ.

Распределение осевой нагрузки по виткам резьбы

Осевая нагрузка винта передается через резьбу гайке и уравновешивается реакцией ее опоры. Каждый виток резьбы нагружается соответственно силами F₁, F₂,….Fz, которые не равны между собой, где z – число витков резьбы гайки.

Задача о распределении нагрузки по виткам статически неопределима. Впервые она была решена Н.Е. Жуковским в 1902 году. График свидетельствует о значительной перегрузке первых (нижних) витков гайки и нецелесообразности увеличения их числа, так как последние витки мало нагружены.

z

_Fi F.

1