Билет 2

1. Механизм и машина в хозяйственной деятельности человека

Машина – это устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или замены физического и умственного труда.

Основное назначение машин - частичная или полная замена производственных функций человека с целью повышения производительности, облегчения человеческого труда или замены человека в недопустимых для него условиях работы.

Механизм - искусственно созданная система материальных тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое (необходимое) движение других тел.

2. Назначение и классификация передач: передачи зацеплением, трением.

Классификация и основные характеристики передач

- по принципу передачи движения: передачи трением и передачи зацеплением; внутри каждой группы существуют передачи непосредственным контактом и передачи гибкой связью;

- по взаимному расположению валов: передачи с параллельными валами (цилиндрические, передачи с пересекающимися осями валов (конические), передачи со скрещивающимися валами (червячные, цилиндрические с винтовым зубом, гипоидные);

- по характеру передаточного числа: с постоянным передаточным числом и с бесступенчатым изменением передаточного числа (вариаторы).

Особенности каждой передачи и ее применение определяются следующими основными характеристиками, необходимые для выполнения проектного расчета любой передачи:

1) мощность на ведущем P1 и ведомом P2 валах;

2) вращающие моменты Т1 и Т2 на тех же валах: (2.1.1)

3) угловые скорости ведущего и ведомого валов.

Дополнительными характеристиками являются:

1) механический к.п.д. передачи: (2.1.2)

Для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдельных последовательно соединенных передач, общий к.п.д. (2.1.3), где , , …, – к.п.д каждой кинематической пары (зубчатой, червячной, ременной и других передач, подшипников, муфт).

2)Окружная скорость ведущего или ведомого звена, м/с (2.1.4),где d – диаметр колеса, шкива и др., м.

3) Передаточное отношение определяется в направлении потока мощности (2.1.5)

2. Расчет резьбовых крепежных изделий при постоянных напряжениях (болт установлен без зазора, болт установлен с зазором).

Расчет на прочность при постоянной нагрузке . Соединение нагружено осевой силой.

Расчёт незатянутого болта при действии осевой силы. Стержень болта работает только на растяжение (рис. 4.3.21).

Проектировочный расчёт выполняют по формуле

где d_p – минимальный расчётный диаметр болта, F₀ – внешняя осевая сила. Диаметр резьбы определяется по формуле: d=d_p+0,94p, где р – шаг резьбы, d – наружный диаметр резьбы.

Рисунок 4.3.21 К расчету болта

59. Болтовое соединение нагружено поперечной силой (болт с зазором, болт с натягом).

Расчёт болта под действием поперечной силы, болт установлен без зазора. Болт установлен в отверстие из-под развёртки, работает на срез и смятие. Условие прочности на срез: Проверочный расчёт на смятие: Расчёт болта под действием поперечной силы, болт установлен в отверстие с зазором. Необходимая затяжка создаёт силу трения, препятствующую сдвигу деталей под действием внешней силы. Затянутый болт работает на растяжение и скручен за счёт трения в резьбе. Потребная затяжка где i – число плоскостей трения, К – коэффициент запаса сцепления, К = 1,3…1,5. Влияние скручивания болта при затяжке учитывают, увеличивая расчётную нагрузку на 30%:

Расчётный диаметр болта

В резьбовых соединениях обычной конструкции нагрузка между витками резьбы распределяется неравномерно. Первые витки резьбы, расположенные у опорной поверхности гайки, нагружены гораздо больше, чем последующие.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что первый виток воспринимает до 30% всей нагрузки, а самые дальние витки остаются практически ненагруженными. Причина этого явления заключается в неблагоприятном сочетании деформаций гайки и стержня под нагрузкой. Участки стержня, ближайшие к нагрузке, растянуты полной силой. Витки резьбы стержня, деформируясь как и стержень, также смещаются в направлении действия нагрузки.

В гайке картина обратная: ближайшие к опорной поверхности участки тела гайки сжаты полной силой, действующей на соединение, витки резьбы смещаются в направлении, противоположном смещению витков стержня.

Наибольшее смещение имеет первый виток, отсюда повышенная нагрузка на первый виток. На следующих витках деформация и напряжения растяжения стержня уменьшаются по мере передачи силы от стержня на гайку. Уменьшается и деформация сжатия в гайке, отсюда уменьшение нагрузки на каждый последующий виток.

Явление выражено тем резче, чем больше абсолютная величина деформаций растяжения в стержне и обратных им по направлению деформаций сжатия в гайке, т. е. чем выше напряжения в резьбовом соединении. Поэтому с точки зрения прочности и равномерного распределения нагрузки между витками, выгодно развивать сечения нарезной части стержня и гайки увеличением диаметра резьбы