1.2.Основные требования, предъявляемые к конструкциям и механизмам (Вопрос 3)

Как отдельные детали и узлы любой машины, так и конструкция в целом должны удовлетворять следующим требованиям:

1.Работоспособности.

2.Надежности.

3.Технологичности.

4.Экономичности.

5.Эргономичности.

Детали должны быть эргономичными, т.е. иметь современную эстетичную форму и отделку, а также обеспечивать удобство в обращении при их эксплуатации и техническом обслуживании.

Оптимальное удовлетворение совокупности описанных выше требований, которые к тому же зачастую противоречат друг другу, и определяет как квалификацию конструктора, так и уровень проектирования конструкции.

Пример механизма с уникальной работоспособностью и надежностью: автомат Калашникова.

1.3.Основные критерии работоспособности, надежности и расчета конструкций

1.3.1.Критерии: работоспособность, прочность, жесткость (Вопрос 4)

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Объект – это сооружения, машины, детали, агрегаты и т.д. Основными критериями работоспособности деталей конструкций является прочность, жесткость, устойчивость, износостойкость, виброустойчивость и теплостойкость.

ПРОЧНОСТЬ. Наиболее распространенный метод оценки прочности деталей машин – это сравнение расчетных (рабочих) напряжений, возникающих при действии эксплуатационных нагрузок, с допускаемыми напряжениями. Условие прочности рассчитываемой детали машин выражается неравенством:

σ ≤ [σ] ד ≤ [ד]

где σ и [σ] (сигма) - соответственно рабочие и допускаемое нормальное напряжения,

ד и [ד] (тау) - рабочие и допускаемое касательное напряжения.

Распространенный метод оценки прочности деталей машин – это сравнение действительного коэффициента запаса прочности S с допускаемым коэффициентом запаса прочности [S]. В этом случае условие прочности рассчитываемой детали выражается неравенством:

S ≥ [S]

Практически расчет по допускаемым напряжениям обычно выполняют как ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ для определения требуемых размеров детали. На стадии проектирования в большинстве случаев практически невозможно точно учесть все факторы, влияющие на прочность деталей. Поэтому выполняют уточненный ПРОВЕРОЧНЫЙ расчет сконструированной детали на основе её геометрических размеров, полученных при проектировочном расчете.

Проверочный расчет выполняют непосредственно по коэффициентам запаса прочности. Если действительный коэффициент запаса прочности существенно отличается от допускаемого, в размеры и конструкцию детали вносят соответствующие коррективы.

ЖЕСКОСТЬ. Лишь при условии достаточно высокой жесткости валов обеспечивается удовлетворительная работа подшипников и передач. Жесткость деталей машин металлорежущего оборудования обеспечивает выпуск изделий требуемой точности.

Различают объемную (собственную) и контактную жесткость деталей машин. При расчетах на объемную жесткость ограничивают перемещения, обусловленные деформациями всего материала детали. При расчетах на контактную жесткость имеют в виду перемещения, связанные только с деформациями поверхностных слоев.

Расчеты на контактную жесткость деталей в точке или по линии производятся по формулам теории контактных напряжений и деформаций. Пример контактной жесткости с начальным контактом в точке – это шарикоподшипники, а по линии - это роликовые подшипники, зубчатые и фрикционные передачи.