Общие требования, предъявляемые при проектировании деталей машин.

1. высокая производительность

2. экономичность

3. гарантированный срок службы

4. удобство и безопасность обслуживания

5. небольшие габариты и масса

6. транспортабельность

7. соответствие внешнего вида требованиям технической эстетики.

При конструировании и изготовлении машин должны строго соблюдаться ГОСТы.

Применение стандартных деталей и узлов уменьшает количество типоразмеров, обеспечивает взаимозаменимость, позволяет быстро и дешево изготавливать новые машины, а в период эксплуатации облегчает ремонт.

Одним из главных требований предъявляемых к машинам и их деталям, является технологичность конструкции, которая значительно влияет на стоимость машин.

Технологичной называется такую конструкцию, которая характерна минимальными затратами при производстве и эксплуатации.

Технологичность характеризуется:

1. Применением в новой машине деталей с минимальной механической обработкой.

2. Унификацией данной конструкции, т.е. применением одинаковых деталей в различных узлах машины.

3. Максимальным применением стандартных конструктивных элементов деталей.

Процесс проектирования можно разделить на следующие этапы:

1. Выбор принципиальной схемы машины в зависимости от назначения, технических и эксплуатационных условий.

2. Построение расчетной схемы конструкции.

3. Определение действующих нагрузок

4. Выбор материалов с учетом механических свойств и стоимости

5. Предварительный (ориентировочный) расчет основных геометрических параметров.

6. Эскизное проектирование и детальная проработка.

7. Проверочный расчет по главным критериям работоспособности.

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Работоспособность ДМ оценивается рядом критериев.

1. Прочность – способность детали воспринимать заданные нагрузки без разрушения или возникновения пластических деформаций.

2. Жесткость – способность детали сохранять заданные размеры и формы при действии заданных нагрузок.

3. Износостойкость – способность детали сохранять заданные размеры трущихся поверхностей в течении определенного времени под действием заданных нагрузок.

4. Теплостойкость – способность конструкции работать в пределах заданных температур в течение заданного срока службы.

5. Виброустойчивость – способность конструкции работать в нужном диапазоне режимов, достаточно далеких от области резонанса.

Выполнение указанных критериев обеспечивает надежную работу ДМ.

Надежность – свойство деталей или изделий выполнять заданные функции с сохранением эксплуатационных характеристик во времени.

Валы и оси, их различия. Проектный расчет валов, осей.

Вал предназначен для поддержания сидящих на нем деталей и для передачи вращающего момента.

При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополнительно растяжение и сжатие.

Ось – деталь, предназначенная только для поддержания сидящих на ней деталей.

В отличие от вала ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает кручения.

Основным критерием работоспособности валов являются усталостная прочность или выносливость и жесткость. Усталостная прочность оценивается коэффициентом запаса прочности в опасном сечении. Жесткость оценивается прогибом вала или углами наклона и закрутки сечения вала в месте посадки детали.

Пример: Спроектировать тихоходный вал двухступенчатого трехосного редуктора.

1) Проектный расчет вала (ориентировочный) – определение диаметров.

Вал рассматривают только по напряжениям кручения. При этом расчете влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируются понижением допускаемых напряжений на кручение.

Формула проектного расчета:

2) Выполняем эскизную компоновку тихоходного вала.

3) Составляем расчетную схему вала

Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.

4) Исходя из действующих нагрузок и эскизной компоновки определяем опасное сечение, т.е. наиболее нагруженное сечение.

Основные типы опор. Требования к вкладышам и применяемые материалы.

Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые определяют положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки и передают их основанию машины. Основной частью опор являются подшипники, которые могут воспринимать радиальные, радиально-осевые и осевые нагрузки; в последнем случае опора называется подпятником, а подшипник носит название упорного. Подшипники вращающихся осей некоторых транспортных средств с преобладающей вертикальной нагрузкой называют буксами.

Разновидности подшипников

По принципу работы различают 1) подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности, 2) подшипники качения, в которых между поверхностью вращения детали и опорной поверхностью расположены тела качения.

Материалы вкладышей подшипников должны иметь: 1. Достаточную износостойкость и высокую сопротивляемость заеданию в периоды отсутствия жидкостной смазки (пуск, торможение и др.). Изнашиванию должны подвергаться вкладыши, а не цапфа вала, так как замена вала значительно дороже вкладыша. Подшипник скольжения работает тем надежнее, чем выше твер¬дость цапфы вала. Цапфы, как правило, закаливают. 2. Высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и достаточное сопротивление усталости. 3. Низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность с малым расши-рением. Вкладыши выполняют из следующих материалов: 1) Бронзовые вкладыши широко используют при средних скоростях и больших нагрузках. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы (БрО10Ф1, Бр05Ц5С5 и др.). Алюминиевые (БрАЭЖЗА и др.) и свинцовые (БрСЗО) бронзы вызывают повышенное изнашивание цапф валов, поэтому применяются в паре с закаленными цапфами. Свинцовые бронзы используют при знакопеременных ударных нагрузках. 2) Вкладыш с баббитовой заливкой применяют для ответственных подшипников при тяжелых и средних режимах работы (дизели, компрессоры и др.). Баббит является одним из лучших антифрикционных материалов для подшипников скольжения. Хорошо прирабатывается, стоек против заедания, но имеет невысокую прочность, поэтому баббит заливают лишь тонким слоем на рабочую поверхность стального, чугунного или бронзового вкладыша. Лучшими являются высокооловянные баббиты Б86, Б83. 3)Чугунные вкладыши без заливки применяют в неответственных тихоходных механизмах. Наибольшее применение получили антифрикционные чугуны АЧС-1 4) Металлокерамические вкладыши изготовляют прессованием и последующим спеканием порошков меди или железа с добавлением графита, олова или свинца. Особенностью этих материалов является большая пористость, которая используется для предварительного насыщения горячим маслом. Вкладыши, пропитанные маслом, могут долго работать без подвода смазочного материала. Их применяют в тихоходных механизмах в местах, труднодоступных для подвода масла. 5) Неметаллические материалы для вкладышей применяют антифрикционные самосмазывающие пластмассы (АСП), древеснослоистые пластики, твердые породы дерева, резину и др. Неметаллические материалы устойчивы против заедания, хорошо прирабатываются, могут работать при смазывании водой, что имеет существенное значение для подшипников гребных винтов, насосов, пищевых машин и т. п. В массовом производстве вкладыши штампуют из стальной ленты, на которую нанесен тонкий антифрикционный слой (оловянные и свинцовые бронзы, баббиты, фторопласт, нейлон и др.).