3 Конспект лекций

Раздел 1 Основы проектирования деталей машин

Тема 1 Введение (0,25/0,25/0,25 часа)

План лекции:

1. Задачи курса «ДМ»

2. Основные определения

Объекты изучения в курсе «ДМ»

"ДМ" – научная дисциплина по теории, расчету и конструированию деталей и узлов общемашиностроительного применения. В ее задачи входят обобщение инженерного опыта создания машиностроительных конструкций, разработка научных основ расчета и проектирования надежных элементов и узлов конструкций.

В учебном курсе "ДМ" комплексно рассматривают конструирование, расчет и технологию изготовления отдельных деталей и узлов машин. Эта дисциплина наглядно демонстрирует как инженерный замысел претворяется в конструкцию. "ДМ" – наука о рациональном проектировании – является базой для построения специальных дисциплин ("Подъемно–транспортные машины", "Гусеничные и колесные машины", "Двигатели внутреннего сгорания", "Металлорежущие станки", "Металлургические машины и агрегаты" и др.).

Курс "ДМ", являясь одним из ведущих и старейших курсов общеинженерной подготовки, непрерывно развивается вместе с прогрессом науки и техники (появляются новые направления в технике, новые материалы и технологии, требующие новых конструктивных решений, совершенствования методов расчета). Необходимость повышения производительности, быстроходности и надежности машин при уменьшении их массы и создание машин новых поколений требует непрерывного углубления теории и уточнения расчетов деталей и узлов машин.

В курсе "ДМ" вероятностные расчеты используют в следующих видах:

– принимают значения некоторых параметров, обеспечивающие заданную надежность (например, коэффициента безопасности – аналога квантили – в расчетах зубчатых и волновых передач, коэффициента надежности при расчетах подшипников качения);

– определяют рассеяние значений с заданной вероятностью (например, при расчете зазоров в подшипниках скольжения или натягов в соединениях с натягом).

В изделии детали находятся во взаимосвязи и взаимозависимости, определяющих качественные характеристики изделия. Детали, следовательно, являются элементами системы и необходим системный подход при их расчете и разработке.

Тем большее значение приобретают физические основы и общие принципы построения расчетов, их связь с конструированием.

Механизмом называют систему твердых тел, предназначенную для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел (редуктор, коробка передач и др.).

Машиной называют механизм или устройство, выполняющее механические движения, служащие для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или замены физического или умственного труда человека и повышения его производительности.

Любая машина состоит из деталей.

Деталь – часть машины, которую изготовляют без сборочных операций. Детали могут быть простыми (винт, шпонка) или сложными (коленчатый вал, станина станка). Несколько деталей, собранных в одно целое, образуют сборочную единицу или узел. Среди множества разнообразных деталей и узлов можно выделить такие, которые применяют в разных машинах: крепежные винты, зубчатые колеса, валы, подшипники качения, муфты. Эти детали (узлы) называют деталями (узлами) общемашиностроительного применения и изучают в курсе "ДМ".

Другие детали – поршни, гребные винты, лопатки турбин и др. – применяют только в одном или нескольких типах машин. Их относят к деталям специального назначения и изучают в соответствующих курсах.

Детали и узлы общемашиностроительного применения изготовляют ежегодно в больших количествах (в одном легковом автомобиле более пяти тысяч типодеталей, более тридцати подшипников), поэтому знание основных методов расчета, правил и норм проектирования, подтвержденных статистикой эксплуатации, очень важно для конструкторской подготовки.

Среди общих правил конструирования можно отметить следующие три.

Первое. При проектировании рассчитывают на нормальные условия эксплуатации. Так, если рассчитывать детали велосипеда из условий их неповреждения при наезде на непреодолимое препятствие, то получится перетяжеленная конструкция, которая будет трудна в эксплуатации.

Второе. Конструирование есть поиск оптимального компромиссного решения. Часто при проектировании должны быть удовлетворены противоречивые требования. Так, у боевого самолета должно быть обеспечено и достаточное бронирование кабины пилота (что требует увеличения массы) и необходимая дальность и скорость полета (что требует снижения массы).

Третье. При конструировании должно быть выполнено условие равнопрочности. Очевидно, что нецелесообразно конструировать отдельные элементы машины с излишними запасами несущей способности, которые все равно не могут быть реализованы в связи с отказом конструкции из–за разрушения или повреждения других элементов.