35 Виды разрушения зуб колес

1) Излом зуба (изгиб зуба)

а) мгновенный излом от нарушения статической прочности при значительных нагрузках

б) усталостный излом в результате многократного изгиба зуба.

2) Разрушение рабочей поверхности в виде:

а) абразивный износ

б) заедание и волочение из-за отсутствия смазки или недостаточной вязкости

в) выкрашивание – появление и развитие усталостных трещин на поверхности. При этом повышаются контактные напряжения.

г) смятие поверхности.

Наиболее опасным является уставлостный излом и усталостное выкрашивание, другие виды разрушение можно избежать конструктивно.

Выводы: закрытая передача на заданный срок службы должна быть рассчитана на сопротивление контактной усталости _H и проверена на сопротивление по изгибу _F. Для открытых передача на заданный срок службы рассчитывается изгиб и проверяются на сопротивление контактной выносливости.

6 Статическая прочность деталей машин.

Статическая прочность детали определяется ее способностью сопротивляться разрушению от максимальных кратковременных нагрузок Характеристики статической прочности деталей - пределы прочности, текучести и пропорциональности - определяют во время статических стендовых испытаний, при этом схемы нагружения деталей близки к реальным.

Повышение статической прочности деталей может быть достигнуто применением легированных сталей и объемной термической обработкой. Использование сравнительно дорогой легированной стали без термической обработки считается нерациональным. В связи с этим возникает необходимость в исследовании влияния термической обработки и последующего комбинированного упрочнения на коррозионно - - усталостную прочность легированных сталей и натурных замковых соединений. 

На статическую прочность деталей, выполненных из пластических материалов, концентрация напряжений не влияет, а поэтому в расчетах не учитывается. Если же деталь выполнена из хрупкого материала, то ее прочность снизится вследствие концентрации напряжений. 

36. Передаточное число одноступенчатых и многоступенчатых зубчатых передач.

П о массе и габаритам передачи невыгодно выполнять большие передаточные отношения в одной ступени (рис. 8.37, где изображены сравнительные габариты одноступенчатого и двухступенчатого редукторов Практикой выработаны следующие рекомендации: одноступенчатые цилиндричес¬кие /' до 8; одноступенчатые конические / до 4 (в коническо-цилин- дрических редукторах /' конической </' цилиндрической), цилиндрические двухступенчатые / до 45 (максимум до 60); трехступенчатые / до 200 (максимум до 300); многоступенчатые. Масса и габариты редуктора в значительной степени зависят от того, как распределено передаточное отношение по ступеням передачи. Лучшие показатели имеют редукторы, у которых диаметры колес (а не шестерен) всех ступеней близки между собой. При этом также выполняются и условия смазки погружением колес в общую масляную ванну. Для уменьшения потерь на перемешивание и разбрызгивание масла быстроходные колеса желательно погружать в масло на меньшую глубину, чем тихоходные (рис. 8.37). Обычно рекомендуют погружать быстроходные колеса не более чем на двойную высоту зуба, а тихоходные - не более одной трети радиуса. Так как быстроходная ступень нагружена меньше, чем тихоходная, то для получения близких диаметров ко¬лес передаточное отношение первой (быстроходной) ступени рекомендуют брать больше, чем второй, при одновременном увеличении коэффициента ширины колес y от быстроходной к тихоходной ступени.

7 Сопротивление усталости деталей машин. Виды расчетов

Упрочняющая термическая и химико-термическая обработка деталей из металлов и сплавов широко применяется в ремонтной практике для восстановления изношенных деталей с применением ремонтных размеров и наплавки, для изготовления ремонтных деталей, а также в качестве самостоятельной восстановительной технологии. С помощью этой группы методов стемятся повысить износостойкость и сопротивление усталости материала деталей. 

Окружающая среда может как положительно, так и отрицательно влиять на сопротивление усталости материалов. Наибольшее влияние оказывает углеводородная среда, которая имеет определенную длину углеродной цепи.

Одним из основных параметров циклического деформирования, оказывающим существенное влияние на сопротивление усталости материалов, является асимметрия цикла нагружения. 

расчеты на прочность при переменных нагрузках как по коэффициентам запаса прочности, так и при помощи вероятностных методов расчета требуют знания характеристик сопротивления усталости материала. Для этого разработаны оборудование и методики проведения усталостных испытаний композитов при растяжении, изгибе, межслойном сдвиге и смятии в мало - и многоцикловой областях. Установлено, в частности, что современные углепластики обладают высоким сопротивлением усталости по сравнению с металлическими материалами, что позволяет эффективно применять их при значительных амплитудах переменных нагрузок.

36. Зубчатые передачи Новикова. Конструкция. Применение.

Зубья передач Новикова — косые с нормальным профилем, выполненным по дугам окружностей (рис. 1). Различают в основном два вида зубчатых передач Новикова: профиль зубьев шестерни - выпуклый, а профиль зубьев колеса - вогнутый (рис. 2, 3); профиль зубьев шестерни и колеса - выпукло-вогнутый (рис. 4). Иногда в ускорителях (мультипликаторах) применяют передачу Новикова, в которой профиль зубьев шестерни вогнутый, а профиль зубьев колеса выпуклый.

Зубчатые передачи Новикова могут быть как цилиндрическими, так и коническими. Рассмотрим наиболее распространенные из них - цилиндрические. В цилиндрической передаче Новикова линия зацепления расположена параллельно осям зубчатых колес и поэтому контакт зубьев здесь перемещается не по профилю зубьев, как в эвольвентой передаче, а вдоль зубьев. Так как скорость перемещения контакта и угол давления остаются постоянными, то профили зубьев шестерни и колеса в этом зацеплении могут быть выполнены по дугам окружностей с близкими радиусами кривизны. В передаче Новикова коэффициент торцового перекрытия, т. е. отношение угла торцового перекрытия зубчатого колеса цилиндрической передачи к его угловому шагу, ε_α=0 (см

В основном, компактные передачи, где критичны габариты: при одной и той же изгибной прочности зуба с эвольвентной передачей, его высота у колеса с зацеплением Новикова гораздо меньше. Применяются, в частности, в редукторах авиационных двигателей. Сложнее в изготовлении, так что используются редко.

8 Механизм и машины. Классификация машин Машиной называется устройство, создаваемое человеком, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности. Под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и т. д.

Машина, в которой все преобразования энергии, материалов и информации выполняются без непосредственного участия человека, называется автоматом.

Машину характеризуют следующие признаки: - преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии; - определенность движения всех ее частей при заданном движении одной части; - искусственность происхождения в результате труда человека.

Все многообразие машин можно разделить по характеру рабочего процесса на классы: машины-двигатели — энергетические машины, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, тепловой и т. д.) в механическую энергию (твердого тела); машины-преобразователи — энергетические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в энергию любого вида (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т. д.); транспортные машины, преобразующие механическую энергию двигателя в энергию перемещения масс и предназначенные для перемещения людей и грузов; технологические машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета, состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния; информационные машины, предназначенные для получения и преобразования информации.

В машине можно выделить следующие основные части: приемник, непосредственно воспринимающий действие внешних сил, приводящих машину в движение (например, поршень в двигателе); исполнительные механизмы, производящие работу, для получения которой предназначена машина (например, шпиндель станка); передаточные механизмы, или приводы, служащие для передачи и преобразования движения от приемника к исполнительному механизму (например, кривошипный механизм, редуктор и др.). Кроме указанных основных частей машина имеет части для управления и регулирования движения, а также неподвижную часть (станину, фундамент), служащую для поддержания движущихся звеньев машины.

38 Планетарные зубчатые передачи. Конструкция. Применение. Планетарными называют зубчатые передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися геометрическими осями (рис. 1, 2, 3, 4). Эти зубчатые колеса, называемые планетарными или сателлитами, движутся подобно планетам Солнечной системы, от чего и получили свое наименование. Зубчатые колеса, с которыми сцепляются сателлиты, называются центральными. Оси сателлитов закрепляются в звене передачи, называемом водилом, которое, так же как и центральное колесо, вращается вокруг центральной, или основной, геометрической оси передачи.

Рис. 1

Одно из центральных колес планетарной передачи установлено неподвижно. Ведущим (или ведомым) валом передачи служит вал подвижного центрального колеса, а ведомым (или ведущим) — вал водила. Если в планетарной передаче сделать подвижным все зубчатые колеса и водило, то такая передача называется дифференциальной или дифференциалом. В дифференциале два основных звена ведущие (или ведомые), а третье — ведомое (или ведущее).

На рис. 1 представлена схема наиболее распространенной простейшей планетарной передачи, в которой центральное колесо 1 — ведущее, водило H — ведомое, три сателлита 2вращаются вместе с водилом вокруг центральной оси передачи, центральное колесо 3закреплено неподвижно. Наиболее широкое применение принцип нашёл в планетарных редукторах, автомобильных дифференциалах, бортовых планетарных передачах ведущих мостов тяжёлых автомобилей, кроме того, используется в суммирующих звеньях кинематических схем металлорежущих станков, также в редукторах привода воздушных винтов турбовинтовых двигателей (ТВД) в авиации.

9 Выбор материалов для изготовления деталей машин В механическом и тепловом оборудовании в качестве материалов широкое применение получили металлы и их сплавы, неметаллические материалы (пластмасса, резина, стекло и т.д.), а также другие материалы, применение которых в контакте с пищевыми продуктами разрешено Государственной санитарной инспекцией.

Выбор материала зависит от назначения деталей и способа их изготовления. При выборе материала учитываются требования прочности и жесткости деталей, а также технологичности. Прочность — это способность детали под действием внешних приложенных сил не допускать поломок и остаточных деформаций. Жесткость — это способность детали под действием внешних приложенных сил допускать упругие деформации только в установленных пределах. Технологичной считается деталь, изготовление которой возможно наименее трудоемкими и наиболее производительными процессами (штамповкой, отливкой). Материалы, используемые для изготовления рабочих органов, камер, жарочных поверхностей, должны быть нейтральны к продуктам и моющим средствам: не подвергаться коррозии, не оказывать вредного действия на продукты и хорошо очищаться от них.

39 Волновые зубчатые передачи. Конструкция. Применение

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход,  высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической  промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом. На рис. 18.1 изображе­ны основные элементы волновой передачи: неподвижное колесо 7 с внут­ренними зубьями, вращающееся упругое колесо 2 с наружными зубьями и водило h. Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Гибкое колесо деформируется так, что по оси овала I—I зубья зацепля­ются на полную рабочую всоту; по оси II—II зубья не зацепляются.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

10Экономичность и надежность машин. Пути повышения надежности. Надежностью называют свойство изделия выполнять без внеплановых ремонтов определенные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Экономичность характеризуется совокупностью затрат на проектирование, изготовление и эксплуатацию изделия. Экономическая целесообразность обычно определяется существенным повышением производительности либо экономией энергоресурсов, либо увеличением универсальности (возможностью использования проектируемого механизма в машинах нового поколения). Экономичность достигается за счет снижения материалоемкости, энергоемкости, высокой техноло­гичности изготовления, увеличения КПД при высокой надежности и другими способами.

Надежность, как критерий работоспособности, оценивают вероятностью P(t) сохранения работоспособности в течение заданного срока службы (коэффициент надежности): P(t)=1-n(t)/n, где n(t) – число деталей, отказавших к моменту времени t или концу наработки; n – число деталей, подвергнутым испытаниям.

Вероятность безотказной работы сложного изделия равна произведению вероятностей безотказной работы его составляющих.

Надежность изделия может быть достигнута выполнением ряда требований на всех этапах проектирования, изготовления и эксплуатации. К их числу относятся следующие:

·     схема изделия должна быть выбрана таким образом, чтобы число ее элементов, по возможности, было минимальным;

·     надежность каждого элемента должна быть достаточно высокой;

·     расчеты должны наиболее точно отражать действительные условия работы, а качество изготовления соответствовать намеченному;

·     защита от внешних воздействий: вибрации, высоких температур, окислительных сред, пыли и т.п. и эффективная система смазки;

·     расширение допускаемых пределов для параметров, определяющих работоспособность изделий (например, введение упругих муфт, установка предохранительных устройств);

·     конструкция изделий должна обеспечивать легкую доступность к узлам и деталям для осмотра и замены (ремонтопригодность);

·     применение в некоторых случаях параллельного соединения элементов и резервирования.

40 Зубчатые передачи с перекрещивающимися осями (винтовые и гипоидные). В этих передачах, так же как и в конических, оси валов располагаются под углом, но не пересекаются, а перекрещива¬ются, т. е. проходят на некотором расстоянии а друг о друга Перекрестное расположение осей  придает этим передачам некоторые особенности, которые используют на практике. Например, подшипники обоих валов можно располагать по обе стороны колеса; оба вала могут продолжаться в обе стороны от колеса, что позволяет передавать движение от одного ведущего вала нескольким ведомым.  Винтовая передача (рис. 8.56) осуществляется цилиндрическими косозубыми колесами. При перекрестном расположении осей валов начальные цилиндры колес соприкасаются в точке, поэтому зубья имеют точечный контакт. Векторы окружных скоростей колес направлены под углом перекрещивания, поэтому в зацеплении наблюдается большое скольжение. Точечный контакт и скольжение приводят к быстрому износу и заеданию даже при сравнительно небольших нагрузках. Поэтому винтовые передачи применяют главным образом в кинематических цепях приборов. В силовых передачах их заменяют червячными передачами с многозаходными червяками. Во многих случаях такая замена целесообразна и в передачах приборов. Прочностной расчет винтовых передач [4] выполняют по условным формулам, основанным на экспериментальных данных. Гипоидная передача (рис. 8.57) осуществляется коническими колесами с косыми или криволинейными зубьями. Вершины конусов колес не совпадают. Угол перекрещивания осей чаще всего выпол¬няется равным 90°. В отличие от винтовых передач гипоидные могут быть выполнены с линейным контактом зубьев. Скорости скольжения в гипоидных передачах меньше, чем в винтовых. Поэтому они обладают повышенной нагрузочной способностью. На практике опасность заедания, связанная со скольжением, устраняется применением специальной противозадирной смазки (гипоидное масло) и термообработкой зубьев до высокой твер¬дости, а также ограничением смещения осей

11Связи и соединения деталей машин. Классификация соединений. Чтобы в детали получился узел машины между собой тем или иным способом.Эти соединения можно подразделить как :

1)подвижные- шарниры ,подшипники, различные направляющие.

2)неподвижные -резьбовые ,заклепочные, паянные, клеевые ,шпоночные. шлицевые и т.д

Соед. по признаку возможности разборки делят на:

1. неразъемные, ко­торые нельзя разобрать без разрушения или повреждения (заклепочные, сварные)

2. разъемные, позволяющие повторные сборку и разборку (резьбовые, клиновые, шлицевые и др.)

Основным критерием работоспособности является прочность что прежде всего учитывается при расчете и конструировании, поэтому необходимо что бы соединение было равнопрочным с соединяемыми деталями или более прочным.

Сварные соед. — не­разъемные соед., основанные на ис­полнении сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева де­талей до расплавленного сост. (свар­ка плавлением электродуговая, электро­шлаковая и др.)

Заклепка -представляет со­бой стержень круглого сечения с головка­ми на концах, одну из которых, закладную, выполняют на заготовке заранее, а вторую, замыкаю­щую, формируют при клепке.

Клеевые соед. - соед. неметаллическим веществом посредством поверхностного схватывания (адгезии) и внутренней межмолекулярной связи в клеящем слое.

Паяные соед. - неразъемные соед., обеспечиваемые силами молекулярного взаимодействия между соединяемыми деталями и припоем.