- •§ 1. Цели и задачи курса «Детали машин», его связь с другими предметами
- •§ 2. Основные направления в развитии машиностроения. Требования, предъявляемые к проектируемым машинам, узлам и деталям
- •§ 3. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин
- •§ 4. Проектировочные и проверочные расчеты
- •§ 5. Предельные и допускаемые напряжения. Коэффициент запаса прочности
- •§ 6. Краткие сведения о машиностроительных материалах и основах их выбора
- •Часть I
- •Глава 1
- •§ 1. Назначение и роль передач в машинах
- •§ 2. Классификация механических передач
- •§ 3. Основные кинематические и силовые отношения в передачах
- •§ 4. Механизмы преобразования одного вида движения в другой (общие сведения)
- •1.8. Рычажные механизмы.
- •1.9. Кулачковые механизмы.
- •1.10. Храповые механизмы.
- •1.11. Мальтийский механизм (крест).
- •Глава 2
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения во фрикционных передачах
- •§ 3. Цилиндрическая фрикционная передача. Устройство, основные геометрические и силовые соотношения
- •§ 4. Расчет на прочность цилиндрической фрикционной передачи
- •§ 5. Коническая фрикционная передача.
- •§ 6. Вариаторы
- •Глава 3
- •§ 1. Общие сведения и классификация зубчатых передач
- •§ 2. Краткие сведения о методах изготовления зубчатых колес, их конструкциях, материалах
- •§ 3. Основные элементы зубчатой передачи. Термины, определения и обозначения
- •§ 4. Основная теорема зубчатого зацепления.
- •§ 5. Краткие сведения о корригировании зацеплений
- •§ 6. Виды разрушений зубьев
- •§ 7. Цилиндрические прямозубые передачи. Устройство и основные геометрические соотношения
- •§ 8. Расчет зубьев цилиндрической прямозубой передачи на изгиб
- •3.36. В каком случае проводят проверочный расчет зубчатой передачи на изгиб?
- •§ 9. Расчет цилиндрической прямозубой передачи на контактную прочность
- •§ 10. Последовательность проектировочного расчета цилиндрической прямозубой передачи
- •§11. Цилиндрические косозубые и шевронные зубчатые передачи. Устройство и основные геометрические и силовые соотношения
- •§ 12. Расчет зубьев цилиндрической косозубой и шевронной передач на изгиб
- •§ 13. Расчет цилиндрической косозубой и шевронной передач на контактную прочность
- •§ 14. Последовательность проектировочного расчета цилиндрической косозубой передачи
- •§ 15. Конические зубчатые передачи. Устройство и основные геометрические и силовые соотношения
- •§ 16. Расчет зубьев прямозубой конической передачи на изгиб
- •§ 17. Расчет конических прямозубых передач на контактную прочность
- •§ 18. Последовательность проектировочного расчета конической зубчатой передачи
- •§ 19. Зубчатые передачи с зацеплением Новикова. Устройство, основные геометрические соотношения
- •§ 20. Расчет передачи с зацеплением Новикова на контактную прочность
- •§ 21. Планетарные зубчатые передачи. Устройство передачи и расчет на прочность
- •3.88. Достоинства и недостатки планетарных передач.
- •§ 22. Волновые зубчатые передачи. Устройство передачи и расчет на прочность
- •Глава 4
- •§ 1. Устройство и назначение, достоинства и недостатки
- •§ 2. Расчет передачи винт-гайка на прочность
- •Глава 5
- •§ 1. Общие сведения, устройство передачи, материалы, область применения, достоинства и недостатки
- •§ 2. Геометрическое соотношение размеров червячной некорригированной передачи с архимедовым червяком
- •§ 3. Основные критерии работоспособности червячных передач и расчет их на прочность
- •§ 4. Расчет червячной передачи на контактную прочность
- •§ 5. Расчет червячной передачи на прочность по напряжениям изгиба
- •§ 6. Тепловой расчет червячной передачи
- •§ 7. Последовательность проектировочного расчета червячных передач
- •Глава 6
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Плоскоременная передача.
- •§ 3. Геометрия передачи, кинематические соотношения и кпд плоскоременной передачи
- •§ 4. Клиноременная передача.
- •§ 5. Основы теории расчета ременных передач. Силы и напряжения в ремнях, кривые скольжения и допускаемые полезные напряжения
- •§ 6. Расчет плоскоременной передачи по тяговой силе. Долговечность передачи
- •§ 7. Расчет клиноременной передачи на тяговую способность и долговечность
- •§ 1. Цепные передачи
- •§ 2. Конструкции приводных цепей и звездочек
- •§ 3. Основные геометрические и кинематические соотношения, кпд передачи
- •§ 4. Силы в ветвях цепи и критерии работоспособности цепной передачи
- •§ 5. Методика подбора и проверки цепей с учетом их долговечности
- •§ 6. Цепные вариатор
- •Часть II
- •Глава 8 валы и оси
- •§ 1. Назначение, конструкция и материалы валов и осей
- •§ 2. Критерии работоспособности и расчет валов и осей
- •§ 3. Расчет осей на статическую прочность
- •§ 4. Приближенный расчет валов на прочность
- •§ 5. Уточненный расчет валов (осей) на выносливость
- •§ 6. Расчет осей и валов на жесткость
- •Глава 9
- •§ 1. Назначение и краткая характеристика основных типов, достоинства и недостатки, область применения шпоночных и шлицевых соединений
- •§ 2. Расчет на прочность соединений с призматическими шпонками
- •§ 3. Расчет на прочность прямобочных шлицевых (зубчатых) соединений
- •§ 4. Штифтовые и профильные соединения
- •§ 5. Соединение деталей с гарантированным натягом
- •Глава 10
- •§ 1. Назначение, типы, область применения, разновидности конструкций подшипников скольжения и подпятников, материалы для их изготовления
- •10.2. Конструкции подшипников скольжения.
- •§ 2. Условный расчет подшипников скольжения и подпятников
- •§ 3. Работа подшипников скольжения при жидкостном режиме смазки и понятие об их расчете
- •Глава 11 подшипники качения
- •§ 1. Общие сведения. Классификация и область применения
- •§ 2. Сравнительная характеристика подшипников качения и скольжения
- •§ 3. Методика подбора подшипников качения
- •§ 4. Способы повышения долговечности подшипниковых узлов
- •§ 5. Конструкции узлов
- •§ 6. Смазывание подшипников качения
- •§ 7. Уплотнения в подшипниковых узлах
- •Глава 12 муфты
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Жесткие (глухие) муфты
- •§ 3. Компенсирующие муфты
- •§ 4. Сцепные муфты
- •§ 5. Самоуправляемые муфты
- •§ 6. Предохранительные муфты
- •§ 7. Краткие сведения о выборе и расчете муфт
- •Часть III
- •Глава 13
- •§ 1. Виды резьбовых соединений
- •§ 2. Конструкции резьбовых деталей и применяемые материалы
- •§ 3. Зависимость между моментом, приложенным к гайке, и осевой силой
- •§ 4. Расчет резьбового соединения на прочность при осевом и поперечном статическом нагружении
- •§ 6. Некоторые рекомендации по расчету на прочность, включающего группу болтов
- •Глава 14
- •§ 1. Общие понятия, образование заклепочных швов, достоинства, недостатки и область применения
- •§ 2. Классификация заклепочных швов, конструкции заклепок и их материалы
- •Контрольная карточка 14.1
- •§ 3. Расчет прочных заклепочных швов
- •§ 4. Проектировочный расчет прочных заклепочных швов при заданной нагрузке и заданном типе шва
- •Глава 15
- •§ 1. Общие сведения о сварных соединениях
- •§ 2. Классификация и разновидности сварных соединений (швов)
- •§ 3. Расчет сварных стыковых и нахлесточных соединений
- •§ 4. Краткие сведения о клеевых соединениях
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
§ 6. Краткие сведения о машиностроительных материалах и основах их выбора
0.15. В машиностроении для изготовления деталей общего назначения широко применяют сталь (табл. 0.2), чугун (табл. 0.3), сплавы цветных металлов (табл. 0.4), пластмассы (табл. 0.5), резину. Свойства, методы получения, обозначения этих материалов рассмотрены в курсе «Технология металлов».
Таблица 0.2. Углеродистая и легированная конструкционная сталь |
||||
Марка стали |
σB, МПа |
σT МПа |
нв |
Применение |
Сталь углеродистая обыкновенного качества |
||||
Ст2 |
340 |
220 |
133 |
Заклепки, болты, валики, оси, не испытывающие больших напряжений |
СтЗ |
380 |
240 |
132 |
Болты, гайки, тяги, крюки, шатуны, оси, валики, свариваемые детали |
Ст4 |
420 |
260 |
152 |
Валы, оси |
Ст5 |
500 |
280 |
160 |
Ответственные болты, оси, валы, пальцы, зубчатые колеса |
Ст6 |
600 |
310 |
200 |
Шпонки, детали кулачковых и фрикционных муфт, пластины цепей, тормозные ленты, зубчатые колеса, валы |
Сталь углеродистая качественная конструкция |
||||
10 |
333 |
206 |
137 |
Детали, изготовляемые штамповкой в холодном состоянии, свариваемые, а также детали, подлежащие цементации, в частности шайбы, трубки, вилки |
15 |
373 |
226 |
143 |
Детали, изготовляемые ковкой и штамповкой в горячем состоянии, штамповкой в холодном состоянии (с вытяжкой), детали, подлежащие цементации, свариваемые детали, болты, винты, гайки, ключи, рычаги, фланцы |
20 |
412 |
245 |
156 |
То же, что из стали 15, а также кованые и штампованные тяги, крюки, рычаги, серьги |
25 |
451 |
275 |
170 |
То же, что из стали 20, а также оси, валы, соединительные муфты, болты, шпильки, гайки, винты и шайбы, не испытывающие высоких напряжений |
30 |
490 |
294 |
179 |
Детали, изготовляемые ковкой и штамповкой в горячем состоянии оси, валы, тяги |
35 |
490 |
260 |
187 |
Кованые тяги, оси, валы, зубчатые колеса, ответственные болты, гайки |
40 |
530 |
265 |
190 |
Оси, коленчатые валы, зубчатые колеса, фланцы |
45 |
580 |
290 |
200 |
Зубчатые колеса и рейки, муфты, валы, фрикционные диски, болты, шпильки |
50 |
590 |
310 |
210 |
Оси, валы, зубчатые колеса, неответственные пружины |
Окончание табл. 0.2
Марка стали |
σB , МПа |
σT, МПа |
НВ |
Применение |
Отливки из углеродистой стали |
||||
35Л 40Л 45Л 50Л 55Л |
490 520 540 569 589 |
274 294 314 333 343 |
>143 >147 >153 >174 155-217 |
Зубчатые колеса, работающие в тяжелых эксплуатационных условиях, валы, оси и т. д. |
|
|
|
Сталь легированная конструкционная |
|
зохгс |
981-795 |
835-637 |
229-215 |
Ответственные зубчатые колеса, штампованные и сварные узлы |
35Х |
934-686 |
736-441 |
241 — 190 |
Зубчатые колеса, кулачковые муфты |
40Х |
981-686 |
785-441 |
241-190 |
Валы, зубчатые колеса, оси, коленчатые валы, упорные кольца |
40ХН |
981-736 |
785-550 |
250-220 |
Валы, зубчатые колеса, шлицевые валики |
Таблица 0.3. Отливки из серого чугуна
Марка чугуна |
σB, МПа |
σT, МПа |
НВ |
Применение |
СЧ10 СЧ15 СЧ18 СЧ20 СЧ21 СЧ24 СЧ25 СЧЗО СЧ35 |
98 147 176 196 206 235 245 294 343 |
274 314 358 392 392 421 451 490 539 |
143-229 163-229 170-229 170-241 170-241 170-241 180-250 181-255 197-269 |
Грузы, подставки, стойки Литые станины и основания Корпуса и коробки, опорные детали (крон- штейны, столы, суппорты), кожухи и крыш- ки, шкивы и маховики, тихоходные зубчатые колеса, рычаги и маховички управления; дета- ли подшипников скольжения, муфт и т. д. |
СЧ40 |
392 |
588 |
207-285 |
|
Таблица 0.4. Механические характеристики бронз и латуней некоторых марок
Материал |
σB, МПа |
Применение |
БрО6,5Ф1 БрО4Ц4С2,5 БрА9Ж4 ЛЦ23А6ЖЗМц2 |
200-350 150-180 400-500 500-600 |
Подшипники скольжения, гайки ходовых и грузовых винтов, червячные колеса |
Таблица 0.5. Физико-механические свойства пластмасс
Материал |
q, кг/м3 |
σp, МПа |
σи, МПа |
Применение |
Волокнит Текстолит Пт Текстолит ПТК Древесно-слоистые пластинки Капрон |
13,5-14,5 13-14 13-14 13-14 11,3 |
30-40 85 100 110-260 60-84 |
50-80 145 160 100-280 90 |
Вкладыши, детали фрик- ционных передач, сепара- торы подшипников сколь- жения, зубчатые колеса |
В табл. 0.2—0.5 приведены маркировка, механические характеристики материалов, а для некоторых материалов дано их примерное применение. Правильный выбор материала может быть сделан на основе расчетов, а также сопоставления механических характеристик материалов нескольких вариантов деталей-аналогов. В дальнейшем при изучении конкретных деталей будет отмечаться, из каких материалов возможно их изготовление, а также будут даны рекомендации по выбору.
Используя изложенные во введении некоторые требования и рекомендации при проектировании деталей машин, перечислите основные требования, которым должен удовлетворять материал детали.
0.16. Вам необходимо ответить на вопросы контрольной карточки 0.1. Код правильных ответов дан в конце книги.
Контрольная карточка 0.1
Вопрос |
Ответ |
Код |
Укажите детали машин общего назначения |
Ротор Поршень Патрон токарного станка Клапан Детали общего назначения не перечислены |
1 2 3 4
5 |
Из перечисленных деталей назовите детали, которые относятся к группе детали-соединения |
Муфты Шпонки Заклепки Подшипники Валы |
6 7 8 9 10 |
Перечислите основные критерии работоспособности деталей общего назначения |
Прочность Жесткость Долговечность Теплостойкость Виброустойчивость |
11 12 13 14 15 |
Как называется расчет, определяющий фактические характеристики (параметры) детали |
Проектировочный расчет Проверочный расчет |
16 17 |
Определите табличным способом допускаемый коэффициент запаса прочности (материал детали — высокопрочная сталь) |
1,5-2,2 2,0-3,5 1,5-1,7 |
18 19 20 |
Ответы на вопросы
0.1. Курс «Детали машин» базируется на предметах: математика, физика, химия, технология конструкционных металлов, теоретическая механика, сопротивление материалов, взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения, черчение.
0.2. Деталью называют изделие из однородного материала, изготовленную без применения сборочных операций (иногда деталью называют отдельную, не подлежащую разборке элементарную часть машины, изготовленную из нескольких элементов, соединенных^сваркой, клепкой и т. п.).
0.3. По характеру рабочего процесса и назначению компрессор можно отнести ко II классу, электродвигатель к I, пресс к III классу.
0.5. Прочность деталей, жесткость, долговечность, теплостойкость, виброустойчивость, коррозионная стойкость, снижение массы деталей, использование недефицитных материалов, удобство изготовления и технологичность конструкции, удобство в эксплуатации, транспортабельность детали, эстетичность и экономичность.
0.6. Под прочностью понимают способность материала детали в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (сопротивляться разрушению или возникновению пластических деформаций под действием приложенных к ней нагрузок).
0.7. Условие жесткости детали: возникающие (рабочие) упругие перемещения (прогибы, углы поворота поперечных сечений и т. д.) в деталях под действием рабочих нагрузок должны быть меньше или равны допускаемым.
0.8. Износ — изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности деталей вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя при трении. Хорошее смазывание, увеличение твердости, применение покрытий, правильный выбор материалов сопряженной пары и другие меры уменьшают изнашивание.
0.9. Понизится несущая способность детали, возможно появление остаточных деформаций и т. п.; нарушится жидкостный режим смазывания и усилится изнашивание деталей; уменьшатся зазоры в сопряженных трущихся деталях, в связи с чем возможно заклинивание деталей, а следовательно, выход их из строя, снижение точности.
0.10. В металлорежущих станках вибрации снижают точность обработки и ухудшают качество поверхности обрабатываемых деталей.
0.12. По формуле (0.4) определяют рабочее напряжение растяжения, возникающее в круглом стержне, и, сравнивая его с допускаемым напря-. жением для данного материала, делают заключение о прочности. Для известных размеров детали (по рассчитанному стр) подобрать по таблице материал. Формула (0.4) — для проверочного расчета.
0.13. Предельное напряжение (предел выносливости) зависит от материала детали, типа напряженного состояния и характера изменения напряжений во времени. Предел выносливости также зависит от конструктивной формы детали, ее размеров, агрессивности среды и т. д. (состояние поверхности, упрочняющей обработки).
При возникновении в детали напряжений, переменных во времени.
0.14. Для стальных отливок (второй случай нагружения): [s] = 1,7 ÷ 2,2 (см. табл. 0.1).
0.15. При выборе материала для проектируемой детали обычно исходят из следующих основных требований:
• эксплуатационных — материал должен удовлетворять условиям работы детали;
• технологических — материал должен удовлетворять возможности изготовления детали при выбранном технологическом процессе;
• экономических — материал должен быть выгодным с точки зрения стоимости детали.