
- •Детали машин и механизмов
- •Isbn 5-87941-
- •Введение
- •1. Общие сведения о машинах и механизмах
- •2. Критерии работоспособности деталей и машин
- •3. Соединения деталей
- •3.1. Заклепочные соединения
- •3.1.1. Расчет прочных клепаных соединений
- •3.2. Сварные соединения
- •3.2.1. Расчет стыковых сварных соединений
- •3.2.2. Расчет нахлесточных (фланговых) сварных соединений
- •3.3. Клееные соединения
- •3.4. Резьбовые соединения
- •3.4.1. Расчет незатянутого болта
- •3.4.2. Расчет затянутого резьбового соединения, нагруженного внешней осевой силой
- •3.5. Шпоночные соединения
- •3.5.1. Практический расчет призматических шпонок
- •3.6. Зубчатые (шлицевые) соединения
- •3.6.1. Расчет шлицевых соединений
- •4. Механические передачи
- •4.1. Классификация механических передач и их основные параметры
- •4.2. Передача трением
- •4.2.1. Фрикционные передачи
- •4.2.2. Ременные передачи
- •4.2.3. Практический расчет клиноременной передачи
- •4.3. Передачи зацеплением
- •4.3.1. Зубчатые передачи
- •4.3.2. Практический расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи (редуктора)
- •4.3.3. Червячные передачи
- •4.3.4. Планетарные передачи
- •4.3.5. Цепные передачи
- •4.3.6. Практический расчет цепной передачи
- •Проектный расчет цепной передачи
- •Проверочный расчет цепной передачи
- •4.3.7. Передача винт-гайка
- •4.3.8. Редукторы и вариаторы
- •5. Основные детали механических передач
- •5.1. Оси и валы
- •5.2. Подшипники
- •5.3. Муфты
- •6. Задания на контрольные работы
- •Список литературы
- •Содержание
- •Детали машин и механизмов
- •603950, Н.Новгород, Ильинская, 65
5.3. Муфты
Служат для кинематической и силовой связи валов в машинах и механизмах. Они передают с одного вала на другой вращающий момент без изменения его величины и направления. По принципу действия муфты делят на классы:
– нерасцепляемые, при работе машин они не допускают разъединения валов;
– управляемые (сцепные) - допускают возможность многократно разъединять и соединять валы при работе;
– самодействующие, автоматически срабатывающие при изменении заданного режима работы.
Из нерасцепляемых муфт наиболее простыми, дешевыми и малогабаритными являются втулочные, продольно-свертные, фланцевые (поперечно-свертные). Они образуют жесткое и неподвижное соединение валов – глухое соединение (рисунок 5.4, а, б). Эти муфты требуют точной центровки валов и не компенсируют ошибки изготовления и монтажа.
Для соединения валов имеющих смещения или перекос геометрических осей применяют компенсирующие муфты.
Рис. 5.4. Муфты нерасцепляемые: а) - жесткая фланцевая (поперечно-свертная); б) - жесткая продольно-свертная; в) - компенсирующая упругая, втулочно-пальцевая; 1,2 - полумуфты; 3 - упругие элементы
Эти муфты могут иметь упругие металлические или неметаллические элементы (муфты называют упругими) или не иметь таких элементов (муфты называют жесткими). Из упругих компенсирующих муфт широко применяют втулочно-пальцевые (рис. 5.4, в), отличающиеся легкостью изготовления, простотой конструкции и эксплуатации. Упругими элементами у них служат гофрированные резиновые втулки или набор колец трапецеидального сечения, 3. Между полумуфтами 1, 2 отсутствует металлический контакт, что обеспечивает плавную работу муфты.
6. Задания на контрольные работы
В данном разделе приведены исходные данные и справочные материалы для выполнения контрольных работ. Контрольные работы имеют цель расширить и закрепить знания студентов, их умения и навыки в решении практических инженерных задач.
Варианты заданий следует выбирать по таблицам заданий по двум последним цифрам номера зачетной книжки. Этот номер является личным шифром студента.
Задача 1
Рассчитать внутренний диаметр резьбы хвостовика крюка грузоподъемного крана и подобрать стандартную резьбу с крупным шагом. Произвести проверку выбранной резьбы на прочность по напряжениям среза и смятия. Исходные данные к расчету в табл. 6.1, схема на рис. 3.10.
Т а б л и ц а 6.1
Исходные данные к расчету
Параметры |
Предпоследняя цифра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Грузо- подъем-ность крана, Q, т |
от 0 до 4 |
0,25 |
0,32 |
0,40 |
0,63 |
1,00 |
1,25 |
1,60 |
2,50 |
4,00 |
6,30 |
от 5 до 9 |
8,00 |
6,30 |
4,00 |
2,50 |
1,60 |
1,00 |
1,25 |
0,63 |
0,4 |
0,32 |
|
Марка стали крюка |
от 0 до 4 |
ВСт3 |
20 |
20Г |
ВСт3 |
20 |
20Г |
ВСт3 |
20 |
20Г |
ВСт3 |
от 5 до 9 |
20 |
20Г |
ВСт3 |
20 |
20Г |
ВСт3 |
20 |
20Г |
ВСт3 |
20 |
Примечание: предел текучести σт для материала крюка принять: для стали ВСт3 – 235, стали 20 – 245, стали 20Г – 275 МПа.
Т а б л и ц а 6.2
Размеры метрической резьбы с крупным шагом, мм (по ГОСТ 9150-81)
Шаг резьбы, Р |
Диаметры |
Рабочая высота профиля, h |
||
Наружный, d |
Средний, d2 |
Внутренний, d1 |
||
1,5 1,75 |
10 12 |
9,026 10,863 |
8,376 10,106 |
0,812 0,947 |
2,0 |
(14) 16 |
12,701 14,701 |
11,835 13,835 |
1,082 1,082 |
2,5 |
(18) 20 (22) |
16,376 18,376 20,376 |
15,294 17,294 19,294 |
1,353 1,353 1,353 |
3,0 |
24 (27) |
22,051 25,051 |
20,752 23,752 |
1,624 1,624 |
3,5 |
30 (33) |
27,727 30,727 |
26,211 29,211 |
1,894 1,894 |
4,0 |
36 (39) |
33,402 36,402 |
31,670 34,670 |
2,165 2,165 |
4,5 |
42 (45) |
39,077 42,077 |
37,129 40,129 |
2,435 2,435 |
5,0 |
48 (52) |
44,752 48,752 |
42,587 46,587 |
2,706 2,706 |
О к о н ч а н и е т а б л. 6.2
5,5 |
56 (60) |
52,428 56,428 |
50,046 54,046 |
2,977 2,977 |
6,0 |
64 (68) |
60,103 64,103 |
57,505 61,505 |
3,247 3,247 |
Примечание: без скобок приведены диаметры 1 ряда, предпочтительные.
Задача 2
Определить количество и диаметр болтов для крепления крышки резервуара, работающего под давлением сжатого воздуха (рис. 3.11). Исходные данные в табл.6.3.
Т а б л и ц а 6.3
Исходные данные к расчету
Параметры |
Предпоследняя цифра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Давление воздуха, Р, МПа |
от 0 до 4 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
от 5 до 9 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
Диаметр люка, D, мм |
от 0 до 4 |
500 |
580 |
560 |
540 |
520 |
500 |
480 |
460 |
330 |
420 |
от 5 до 9 |
270 |
250 |
230 |
490 |
470 |
450 |
430 |
410 |
390 |
370 |
|
Диаметр разметочной окружности, D1, мм |
от 0 до 4 |
650 |
630 |
610 |
600 |
680 |
560 |
550 |
530 |
410 |
500 |
от 5 до 9 |
350 |
340 |
320 |
540 |
520 |
500 |
490 |
470 |
460 |
440 |
|
Материал прокладки |
от 0 до 4 |
П |
Р |
Ка |
Кп |
П |
Р |
Ка |
Кп |
П |
Р |
от 5 до 9 |
Ка |
Кп |
П |
Р |
Ка |
Кп |
П |
Р |
Ка |
Кп |
|
Марка стали болтов |
от 0 до 4 |
20 |
09Г2 |
10 |
20 |
09Г2 |
10 |
20 |
09Г2 |
10 |
20 |
от 5 до 9 |
09Г2 |
10 |
20 |
09Г2 |
10 |
20 |
09Г2 |
10 |
20 |
09Г2 |
Примечания:
1. Материал прокладок: П – паронит, Р – резина, Ка – картон асбестовый, Кп – картон прокладочный.
2. Предел текучести σт для материала болтов принять: для стали 10 – 200, стали 20 – 245 и стали 09Г2 – 300 МПа.
Задача 3
Подобрать призматическую шпонку и определить длину ступицы для соединения стального зубчатого колеса с валом (рис. 3.12, б). Исходные данные в табл. 6.4.
Т а б л и ц а 6.4
Исходные данные к расчету
Пара-метры |
Предпослед-няя ци-фра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Диа-метр вала, мм |
от 0 до 4 |
12 |
16 |
20 |
24 |
26 |
32 |
36 |
38 |
40 |
45 |
от 5 до 9 |
48 |
52 |
55 |
58 |
60 |
64 |
68 |
76 |
80 |
84 |
|
Враща-ющий момент, Т, Н м |
от 0 до 4 |
22 |
35 |
120 |
180 |
220 |
325 |
400 |
440 |
470 |
700 |
от 5 до 9 |
720 |
800 |
1000 |
1800 |
2000 |
2100 |
1700 |
2300 |
2800 |
3400 |
|
Марка стали шпонки |
от 0 до 4 |
20Х |
40 |
40Х |
40Г |
45 |
20Х |
40 |
40Х |
40Г |
45 |
от 5 до 9 |
45 |
40Г |
40 |
20Х |
40Х |
40Г |
45 |
20Х |
40Х |
20Х |
|
Вид нагрузки |
от 0 до 4 |
ПН |
ПР |
ПН |
ПР |
ПН |
ПР |
ПН |
ПР |
ПН |
ПР |
от 5 до 9 |
ПР |
ПН |
ПР |
ПН |
ПР |
ПН |
ПР |
ПН |
ПР |
ПН |
Примечание: 1. Предел текучести σт для материала шпонок применять: для стали 20Х – 300, для стали 40 – 340, для стали 40Х – 350, для стали 40Г – 360, для стали 45 – 370 МПа.
2. Вид нагрузки: ПН – постоянная нереверсивная, ПР – постоянная ревер-
сивная.
Т а б л и ц а 6.5
Основные размеры призматических шпонок, мм, по ГОСТ 23360-78*
Интервалы диаметров валов,d |
Размеры сечения шпонки |
Интервалы длин шпонок |
Интервалы диаметров , валов, d |
Размеры сечения шпонки |
Интервалы длин шпонок |
||||||
св. |
до |
b |
h |
от |
до |
св. |
до |
b |
h |
от |
до |
6 8 10 12 17 22 30 |
8 10 12 17 22 30 38 |
2 3 4 5 6 8 10 |
2 3 4 5 6 7 8 |
6 6 8 10 14 18 22 |
20 36 45 56 70 90 110 |
38 44 50 58 65 75 85 |
44 50 58 65 75 85 95 |
12 14 16 18 20 22 25 |
8 9 10 11 12 14. 14 |
28 36 45 50 56 63 70 |
140 160 180 200 220 250 280 |
Задача 4
Определить максимально возможный вращающий момент, передаваемый прямобочным шлицевым соединением вала и ступицы зубчатого колеса (рис. 3.15). Исходные данные к расчету в табл. 6.6, длину ступицы принять равной l = 1,6 d, основные размеры шлицевого соединения по табл. 6.8.
Т а б л и ц а 6.6
Исходные данные к расчету
Пара-метры |
Предпослед-няя ци-фра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Диа-метр вала, d, мм |
от 0 до 4 |
23 |
26 |
28 |
32 |
26 |
42 |
46 |
52 |
56 |
62 |
от 5 до 9 |
72 |
82 |
92 |
102 |
23 |
26 |
28 |
32 |
36 |
42 |
|
Тип соеди-нения табл. 6.7 |
от 0 до 4 |
Н |
П |
ПН |
Н |
П |
ПН |
Н |
П |
ПН |
Н |
от 5 до 9 |
П |
ПН |
Н |
П |
ПН |
Н |
П |
ПН |
Н |
П |
|
Режим нагруз-ки,табл.6.7 |
от 0 до 4 |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
от 5 до 9 |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
Т а б л и ц а 6.7
Допускаемые давления смятия [σсм], МПа, шлицевых соединений для изделий общего машиностроения
Режим нагрузки |
Тип соединения |
|||
Обозн. |
Характеристика |
Н-неподвижное |
П-подвижное без нагрузки |
ПН-подвиж-ное с нагруз-кой |
I |
Нагрузка знакопере-менная, с ударами, вибрацией, плохой смазкой |
35…50 |
12…20 |
3…10 |
II |
Нагрузка средняя, умеренные удары и вибрация, смазка хорошая |
60…100 |
20…30 |
5…15 |
III |
Нагрузка номиналь-ная, нереверсивная, без ударов, смазка хорошая |
80…120 |
25…40 |
10…20 |
Т а б л и ц а 6.8
Основные размеры прямобочных шлицевых соединений легкой серии, мм
Номинальный размер zdD |
z |
d |
D |
b |
F |
62326 |
6 |
23 |
26 |
6 |
0.3 |
62630 |
6 |
26 |
30 |
6 |
0.3 |
62832 |
6 |
28 |
32 |
7 |
0.3 |
83236 |
8 |
32 |
36 |
6 |
0.4 |
83640 |
8 |
36 |
40 |
7 |
0.4 |
84246 |
8 |
42 |
46 |
8 |
0.4 |
84650 |
8 |
46 |
50 |
9 |
0.4 |
85258 |
8 |
52 |
58 |
10 |
0.5 |
85662 |
8 |
56 |
62 |
10 |
0.5 |
86268 |
8 |
62 |
68 |
12 |
0.5 |
107278 |
10 |
72 |
78 |
12 |
0.5 |
108288 |
10 |
82 |
88 |
12 |
0.5 |
109298 |
10 |
92 |
98 |
14 |
0.5 |
10102108 |
10 |
102 |
108 |
16 |
0.5 |
Задача 5
Рассчитать основные параметры клиноременной передачи по данным табл. 6.9 (рис. 4.3).
Т а б л и ц а 6.9
Исходные данные к расчету
Пара-метры |
Предпослед-няя ци-фра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Мощ-ность на ведущем валу, Р1, кВт |
от 0 до 4 |
2,2 |
3,0 |
4,0 |
5,5 |
7,5 |
11,0 |
2,2 |
3,0 |
4,0 |
5,5 |
от 5 до 9 |
7,5 |
11,0 |
2,2 |
3,0 |
4,0 |
5,5 |
7,5 |
11,0 |
2,2 |
3,0 |
|
Частота враще-ния ве-дущего вала, n1, об/мин |
от 0 до 4 |
720 |
920 |
1420 |
750 |
940 |
1440 |
760 |
950 |
1450 |
720 |
от 5 до 9 |
920 |
1420 |
750 |
940 |
1440 |
760 |
950 |
1450 |
720 |
920 |
|
Переда-точное число, u |
от 0 до 4 |
2,3 |
2,5 |
3,0 |
3,1 |
3,4 |
3,5 |
4,0 |
2,4 |
2,6 |
3,2 |
от 5 до 9 |
3,4 |
3,6 |
2,5 |
3,2 |
3,7 |
3,8 |
2,2 |
2,8 |
3,0 |
3,4 |
|
Коли-чество смен работы |
от 0 до 4 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
от 5 до 9 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
|
Харак-тер наг-рузки |
от 0 до 4 |
С |
УК |
ЗК |
У |
С |
УК |
ЗК |
У |
С |
УК |
от 5 до 9 |
ЗК |
У |
С |
УК |
ЗК |
У |
С |
УК |
ЗК |
У |
Примечание: характер нагрузки: С – спокойная; УК – с умеренными колебаниями; ЗК – со значительными колебаниями; У – ударная и резко-неравномерная.
Задача 6
Рассчитать основные параметры зубчатой передачи одноступенчатого зубчатого редуктора (рис. 4.8) с прирабатывающимися зубьями по исходным данным, приведенным в табл. 6.10.
Т а б л и ц а 6.10
Исходные данные к расчету зубчатой передачи
Пара-метры |
Предпослед-няя ци-фра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Мощ-ность на ведущем валу, Р1, кВт |
от 0 до 4 |
1,5 |
2,2 |
3,0 |
4,0 |
5,5 |
6,0 |
7,5 |
9,0 |
11,0 |
12,0 |
от 5 до 9 |
12,5 |
12,0 |
11,0 |
9,5 |
7,5 |
7,0 |
6,0 |
5,5 |
4,0 |
3,0 |
|
Частота враще-ния веду-щего ва-ла, n1, об/мин |
от 0 до 4 |
920 |
970 |
1000 |
1200 |
1400 |
1450 |
2000 |
2850 |
940 |
1000 |
от 5 до 9 |
1200 |
1420 |
1460 |
1700 |
1800 |
930 |
940 |
1480 |
1200 |
1500 |
|
Переда-точное число, u |
от 0 до 4 |
5,5 |
5,0 |
4,5 |
4,0 |
3,5 |
3,0 |
2,8 |
2,5 |
5,0 |
5,2 |
от 5 до 9 |
3,6 |
3,7 |
4,0 |
4,2 |
3,7 |
3,4 |
3,1 |
4,2 |
4,6 |
4,4 |
|
Техни-ческий ресурс передачи Lh, тыс. ч |
от 0 до 4 |
2,4 |
2,1 |
2,0 |
1,9 |
1,8 |
1,7 |
1,5 |
1,2 |
2,6 |
2,5 |
от 5 до 9 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
1,2 |
1,9 |
1,8 |
2,0 |
2,3 |
2,1 |
1,7 |
|
Подшип-ники опор валов |
от 0 до 4 |
К |
С |
К |
С |
К |
С |
К |
С |
К |
С |
от 5 до 9 |
С |
К |
С |
К |
С |
К |
С |
К |
С |
К |
|
Располо-жение зубьев |
от 0 до 4 |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
от 5 до 9 |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
ПЗ |
КЗ |
|
Вид передачи |
от 0 до 4 |
Р |
НР |
Р |
НР |
Р |
НР |
Р |
НР |
Р |
НР |
от 5 до 9 |
НР |
Р |
НР |
Р |
НР |
Р |
НР |
Р |
НР |
Р |
Примечание: 1. Условные обозначения подшипников: К – качения, С – скольжения.
2. Условные обозначения расположения зубьев: КЗ – косозубая, ПЗ – прямозубая передача.
3. Условные обозначения вида передачи: Р – реверсивная, НР – нереверсивная передача.
Задача 7
Рассчитать основные параметры открытой цепной передачи (рис. 4.14) по исходным данным, приведенным в табл. 6.11.
Т а б л и ц а 6.11
Исходные данные к расчету цепной передачи
Пара-метры |
Предпослед-няя ци-фра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Мощ-ность на ведущем валу, Р1, кВт |
от 0 до 4 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
9,5 |
от 5 до 9 |
10,0 |
11,0 |
12,0 |
13,0 |
14,0 |
3,5 |
4,5 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
|
Частота враще-ния веду-щего ва-ла, n1, об/мин |
от 0 до 4 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
230 |
240 |
250 |
270 |
130 |
от 5 до 9 |
180 |
190 |
200 |
220 |
250 |
270 |
100 |
110 |
140 |
160 |
|
Переда-точное число, u |
от 0 до 4 |
3,2 |
3,0 |
2,8 |
2,6 |
2,4 |
2,2 |
2,1 |
2,0 |
1,9 |
1,8 |
от 5 до 9 |
1,6 |
3,4 |
3,3 |
3,2 |
3,0 |
3,1 |
3,2 |
3,6 |
1,7 |
2,7 |
|
Угол наклона линии центров, α, град |
от 0 до 4 |
20 |
25 |
30 |
32 |
35 |
38 |
40 |
45 |
24 |
28 |
от 5 до 9 |
30 |
34 |
38 |
40 |
42 |
45 |
26 |
29 |
34 |
35 |
|
Характер нагрузки |
от 0 до 4 |
У |
Т |
С |
У |
Т |
С |
У |
Т |
С |
У |
от 5 до 9 |
Т |
С |
У |
Т |
С |
У |
Т |
С |
У |
Т |
|
Способ натяже-ния цепи |
от 0 до 4 |
З |
НЗ |
НЕ |
З |
НЗ |
НЕ |
З |
НЗ |
НЕ |
З |
от 5 до 9 |
НЗ |
НЕ |
З |
НЗ |
НЕ |
З |
НЗ |
НЕ |
З |
НЗ |
|
Способ смазки передачи |
от 0 до 4 |
П |
К |
МВ |
П |
К |
П |
К |
П |
МВ |
П |
от 5 до 9 |
К |
П |
К |
МВ |
П |
К |
П |
К |
П |
МВ |
О к о н ч а н и е т а б л . 6.11
Пара-метры |
Предпослед-няя ци-фра шифра |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
Режим работы |
от 0 до 4 |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
от 5 до 9 |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
Примечания:
1. Условные обозначения характера нагрузки: У – с ударами, Т – с толчками, С – спокойная.
2. Условные обозначения способа натяжения цепи: З – перемещением звездочки, НЗ – натяжной звездочкой, НЕ – нерегулируемая.
3. Условные обозначения способа смазки: П – периодический, К – капельный, МВ – непрерывный (масляная ванна).
4. Условные обозначения режима работы: I – односменная, II – двухсменная, III – трехсменная работа.