ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
Б.М. СИЛАЕВ
ДЕТАЛИ МАШИН
И ОСНОВЫ
КОНСТРУИРОВАНИЯ
САМАРА 2011
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
Б.М. СИЛАЕВ
ДЕТАЛИ МАШИН
И ОСНОВЫ
КОНСТРУИРОВАНИЯ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве конспекта лекций для студентов факультета летательных аппаратов
САМАРА
Издательство СГАУ
2011
УДК 621.81 (075)
ББК 34.44
Ж 766
Рецензенты:
Силаев Б.М.
Ж 766 ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ:
конспект лекций для студентов факультета летательных аппаратов/ Б.М. Силаев – Самара: Изд–во Самар. гос. аэрокосм. ун–та, 2011. – ; ил.
ISBN
Конспект лекций соответствует программе курса «Детали машин и основы конструирования» для студентов факультета летательных аппаратов, обучающихся по специальностям «Стандартизация и сертификация в машиностроении» и «Управление качеством в машиностроении». Приводятся сведения о критериях работоспособности и методах расчета и конструирования типовых деталей машин, применяемых в изделиях аэрокосмической техники.
ISBN Самарский государственный аэрокосмический университет, 2011
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие…………………………………………………………………………………………9
ЛЕКЦИЯ 1
ТЕМА 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ………………………………………10
Понятия о машинах, узлах и деталях………………………….10
Общая классификация деталей машин
и узлов…………………………………………………………………………..12
Основные требования, предъявляемые
к машинам, узлам и деталям………………………………………13
ТЕМА 2 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И СТАДИИ
КОНСТРУИРОВАНИЯ……………………………………………………….17
ЛЕКЦИЯ 2
ТЕМА 3 КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РАСЧЕТА ДЕТАЛЕЙ МАШИН………………………………………..21
3.1. Прочность……………………………………………………………………..21
3.2. Жесткость………………………………………………………………….....24
3.3. Статическая устойчивость…………………………………….........27
3.4. Виброустойчивость………………………………………………………27
3.5. Износостойкость…………………………………………………………..28
3.6. Термостойкость……………………………………………………………29
ЛЕКЦИЯ 3
ТЕМА 4 МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ………………………………………......31
4.1. Основные сведения. Классификация
механических передач………………………………………………..31
4.2. Кинематические и энергетические соотношения в механических передачах…………………………………………..33
ТЕМА 5 ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ………………………………………………………34
5.1. Общие сведения, преимущества и недостатки
зубчатых передач………………………………………………………….34
5.2. Классификация зубчатых передач………………………...……35
5.3. Основные требования к зубчатому зацеплению.
3
Эвольвента и её свойства. Понятие о нарезании зубьев……………………………………………………………………………………37
5.4. Основные геометрические параметры
эвольвентного зацепления………………………………………….40
5.5. Точность зубчатых передач………………………………………….41
5.6. Усилия в зацеплении зубчатых передач……………………..43
5.7. Условия работы зуба в зацеплении.
Напряжения в элементах зуба……………………………………..46
5.8. Расчетная нагрузка в зацеплении………………………………..49
5.9. Виды повреждений зубьев. Критерии работоспособности и расчета зубчатых передач…………………………………..50
ЛЕКЦИЯ 4
Тема 5 зубчатые передачи………………………………………………………54
5.10. Определение допускаемых напряжений
при расчете зубчатых передач………………………………….54
5.11. Материалы зубчатых колес……………………………………….60
Тема 6 цилиндрические зубчатые передачи……………………..62
6.1. Элементы геометрии прямозубого
цилиндрического колеса……………………………………………..62
6.2. Особенности геометрии косозубых
цилиндрических колес…………………………………………………67
6.3. Коэффициенты перекрытия…………………………………………72
6.4. Понятие об эквивалентном зубчатом колесе……………..74
ЛЕКЦИЯ 5
Тема 6 цилиндрические зубчатые передачи……………………..77
6.5. Расчет прямозубых цилиндрических
передач на контактную прочность………………………………77
6.6. Расчет косозубых цилиндрических
передач на контактную прочность………………………………81
6.7. Расчет зубьев прямозубых цилиндрических
передач на прочность при изгибе……………………………….83
6.8. Расчет зубьев косозубых цилиндрических
передач на прочность при изгибе……………………………….87
4
ЛЕКЦИЯ 6
Тема 7 конические зубчатые передачи……………………………….90
7.1. Общие сведения…………………………………………………………..90
7.2. Геометрические параметры конических
зубчатых передач………………………………………………………….91
7.3. Распределение нагрузки по длине зуба
конического колеса. Приведение конического
колеса к эквивалентному цилиндрическому……………..95
7.4. Расчет конических зубчатых передач
на контактную прочность……………………………………………..97
7.5. Расчет зубьев конических передач
на прочность при изгибе……………………………………………100
ТЕМА 8 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ
ПРИ ПЕРЕГРУЗКАХ……………..............................................101
ЛЕКЦИЯ 7
ТЕМА 9 ДРУГИЕ ВИДЫ ПЕРЕДАЧ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ………………………103
9.1. Планетарные передачи………………………………………………103
9.2. Волновые передачи……………………………………………………106
9.3. Передачи винт-гайка………………………………………………….109
9.4. Червячные передачи………………………………………………….115
ЛЕКЦИЯ 8
ТЕМА 10 РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ…………………………………………………124
10.1. Общие сведения, классификация,
достоинства и недостатки………………………………………..124
10.2. Геометрия, кинематика и силы
в ременной передаче………………………………………………126
10.3. Виды повреждений, критерии работоспособности
и применяемые материалы
ременных передач…………………………………………………..128
10.4. Расчет ременной передачи……………………………………..129
ТЕМА 11 ВАЛЫ, ОСИ И МУФТЫ………………………………………………….132
11.1. Назначение, классификация и конструктивные
5
особенности валов и осей……………………………………….132
11.2. Виды повреждений валов и осей,
критерии работоспособности и
применяемые материалы……………………………………….134
11.3. Нагрузки и расчетные схемы валов и осей……………..135
ЛЕКЦИЯ 9
ТЕМА 11 ВАЛЫ, ОСИ И МУФТЫ………………………………………………….138
11.4. Расчет валов и осей на прочность……………………………138
11.5. Муфты для соединения валов…………………………………144
11.5.1. Назначение, конструкция и классификация
муфт…………………………………………………………………….144
11.5.2. Подбор стандартных муфт………………………………..146
11.5.3. Расчёт нестандартных муфт………………………………147
ЛЕКЦИЯ 10