Билет 24

Вопрос 1: Расчет зубьев на усталость при изгибе. Расчет служит для предотвращения усталостного излома зубьев. Наибольшие напряжения изгиба возникают в зубе, когда нормальная сила приложена к вершине зуба. Независимо от того, сколько пар зубьев находится в зацеплении, для надежности расчета принимаем, что вся нагрузка Fп воспринимается только одним зубом. С точки зрения прочности зубьев на изгиб наиболее опасен момент, когда зуб входит в зацепление или выходит из него, а сила нормального давления приложена к вершине зуба. При расчетах на изгиб зуб рассматриваем как консольную балку, жестко защемленную одним концом.

Напряжение изгиба для каждого из колес прямозубой цилиндрической передачи можно определить:σ F = ω FtYF / m;где: YF - коэффициент формы зуба, зависящий только от числа зубьев и выбираемый по ГОСТ.У косозубых колес длина зуба больше, чем у прямозубых, поэтому в расчетную формулу вводится коэффициент Yβ, учитывающий наклон линии зуба. Формула для проверочного расчета косозубых колес имеет вид: σF = ωYF Yβ Ft/ mn≤ [σF],где: YF - коэффициент формы зуба; mn - нормальный модуль;[σF] – допускаемое контактное напряжение

Вопрос 2:

Для обеспечения кинематической и силовой связи валы соединяют муфтами. Муфтой называется устройство для соединения концов валов механизмов или для соединения валов со свободно сидящими на них деталями (зубчатые колеса, звездочки и т.д.). Назначение муфт - передача вращающего момента без изменения его величины и направления. В ряде случаев муфты дополнительно поглощают вибрации и толчки, предохраняют машину от аварий при перегрузках, а также используются для включения и выключения рабочего механизма машины без остановки двигателя.

Классификация муфт по принципу действия:

• постоянные муфты, осуществляющие постоянное соединение валов между собой;

• сцепные муфты, допускающие во время работы сцепление и расцепление валов при помощи системы управления;

• самоуправляемые муфты, автоматически разъединяющие валы при изменении заданного режима работы машины

По характеру работы:

• жесткие муфты, передающие вместе с вращающим моментом вибрации, толчки и удары;

• упругие муфты, амортизирующие вибрации, толчки и удары при передаче вращающего момента благодаря наличию упругих элементов: различных пружин, резиновых втулок и др. Основной характеристикой муфт является передаваемый вращающий момент

Конструкции наиболее распространенных типов муфт Нерасцепляемые жесткие и компенсирующие муфты:

муфты втулочные, продольно-свертная, фланцевой муфты ,кулачково-дисковая муфта, шарнирные муфты

Нерасцепляемые упругие муфты:

упругая со звездочкой, упругая с торообразной оболочкой, упругая втулочно-пальцевая

Билет 25

Вопрос 1: Конические зубчатые колеса применяют в передачах, у которых оси валов пересекаются под некоторым углом. Наиболее распространены передачи с углом 90°. Конические передачи сложнее цилиндрических в изготовлении и при монтаже. Для нарезания конических колес требуются специальные станки и инструмент. В коническом зацеплении действуют осевые силы, в связи с чем конструкция опор усложнена.Несмотря на отмеченные недостатки, конические передачи имеют довольно широкое применение, поскольку в конструкциях машин часто необходимо располагать валы под углом. Конические передачи различают с прямыми, косыми (тангенциальными) и круговыми зубьями. Чаще применяют конические колеса с круговыми зубьями, которые обладают рядом преимуществ: при одинаковых габаритных размерах имеют более высокую несущую способность; при повышенных окружных скоростях(до 11м/с при нешлифованных зубьях и до 35 м/с при шлифованных) работают плавно и бесшумно вследствие большого перекрытия зубьев в зацеплении; сохраняют удовлетворительное пятно контакта при значительных деформациях деталей передачи. Зубья конических колес по признаку изменения размеров их сечений по длине зуба выполняют трех форм. Форма I — пропорционально понижающиеся зубья Форма II — понижающиеся зубья Форма III—равновысокие зубья

Вопрос 2: Материалы валов и осей. Критерии работоспособности и расчета Материалы валов и осей должны быть прочными, хорошо обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Оси и валы изготавливают из углеродистых и легированных конструкционных сталей, так как они обладают высокой прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легкостью получения прокаткой цилиндрических заготовок и хорошей обрабатываемостью на станках. Для осей и валов без термообработки используют углеродистые стали СтЗ, Ст4, Ст5, 25, 30, 35, 40 и 45. Оси и валы, к которым предъявляют повышенные требования по несущей способности и долговечности, выполняют из среднеуглеродистых или легированных сталей с улучшением - 35, 40, 40Х, 40НХ и др. Ответственные тяжело нагруженные валы изготавливают из легированных сталей 40ХН, 40ХНМА, ЗОХГТ и др. Тяжело нагруженные валы сложной формы, например, коленчатые валы двигателей, делают также из модифицированного или высокопрочного чугуна. Валы и оси обрабатывают на токарных станках с последующим шлифованием цапф и посадочных поверхностей.

Основные критерии работоспособности осей и валов — прочность и жесткость. Прочность осей и валов определяется размером и характером напряжений, возникающих под влиянием сил, действующих со стороны установленных на них деталей машин. Неподвижные оси, в которых возникают постоянные напряжения, рассчитывают на статическую прочность. Из-за опасности усталостного разрушения оси и валы быстроходных машин рассчитывают на сопротивление усталости. Тихоходные оси и валы, работающие с перегрузками, рассчитывают не только на сопротивление усталости, но и на статическую прочность. При проектировании осей и валов для предварительного определения размеров и принятия соответствующей конструкции их рассчитывают на статическую прочность, а затем окончательно на сопротивление усталости. В отдельных случаях оси и валы рассчитывают не только на прочность, но и на жесткость (в основном длинные оси и валы). Причиной выхода из строя отдельных быстроходных валов могут быть колебания. В соответствии с этим такие валы дополнительно рассчитывают на колебания. При расчете оси или вала на прочность, жесткость и колебания составляют расчетную схему. При расчете осей и валов на прочность и жесткость собственную массу их, массу расположенных на них деталей (за исключением тяжелых маховиков и т. п.), а также силы трения, возникающие в опорах, не учитывают. При расчете на изгиб вращающиеся оси и валы рассматривают как балки на шарнирных опорах. Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на усталостную прочность Расчет валов выполняется в два этапа: предварительный (проектный) и окончательный (проверочный).