43Кинематика червячной передачи. Кпд червячной передачи.

m – осевой модуль червяка p = m – расчетный осевой шаг червяка p_X = p  z₁ – ход витка (шаг винтовой линии)  = arctg (p_X / d₁) – делительный угол подъема линии витка Делительный диаметр червяка: d₁ = mz₁ / tg , причем z₁ / tg  = q – коэффициент диаметра червяка.

d₂ = mz₂ – число зубьев колеса a = (d₁ + d₂) / 2 – межосевое расстояние

Кинематика червячных передач U = ₁/₂ = n₁/n₂ = z₂/z₁

За 1 оборот червяк повернется на угол , а колесо на угол ₂ =   p_X / d₂.

_V1 – окружная скорость червяка на диаметре d_W1, V₂ – окружная скорость колеса на диаметре d_W2, _{W – начальный угол подъема витка}

_{КПДчервячного редуктора}

_{КПД в червячном редукторе определяют по зависимости}

_{Приведенный угол трения  = arctg f,}

_{f = f / cos £, где f – приведенный коэффициент трения, f – коэффициент трения.} _{W – начальный угол подъема витка}

_{Чем мягче материал колеса, тем более скорость скольжения, тем чище рабочая поверхность и меньше приведенный угол трения. При  > W передача самотормозящая W = arctg (z1/(q+2X), где W – начальный угол подъема витка, q – коэффициент диаметра червяка, x – коэффициент смещения. Общий КПД передачи определяется как  = зацепления * разбрызг. Масла}

14 Паяные и клеевые соединения. Область применения и расчет на прочность

Паяные соединения получили широкое распростра­нение в различных отраслях машиностроения и в ряде слу­чаев вытесняют сварные соединения.

Пайкой изготовляют не только отдельные детали, но и сложные крупногабаритные узлы. Методами высокотемпера­турной пайки (капиллярной, диффузионной, контактно-реактив­ной, металлокерамическои) получают неразъемные соединения со свойствами, близкими к свойствам основных материалов, и прочностью, превышающей прочность сварных соединений.

Соединения образуются за счет местного нагрева легко­плавкого присадочного материала (припоя), который расте­кается по нагретым поверхностям соединяемых деталей и образует при охлаждении паяный шов, диффузионно и хими­чески связанный с материалом деталей.

Нагрев припоя и деталей при пайке выполняют паяльни­ком, газовой горелкой, в печах и пр. При пайке в печах припой укладывают в виде проволочных и ленточных кон­туров (рис. 29.11).

Для уменьшения вредного влияния окисления поверхностей деталей применяют специальные флюсы (на основе канифоли, буры, хлористого цинка), паяют в среде нейтральных газов или в вакууме. При конструировании паяных изделий наряду с выбором основного металла производят выбор припоя и способа пайки, так как последние существенно влияют на выбор типа соединения, величины зазоров и условий сборки.

Клеевые соединения получили в последние годы широкое распространение во многих отраслях машинострое­ния благодаря появлению клеящих материалов на основе син­тетических полимеров, которые обеспечивают склеивание прак­тически всех материалов промышленного значения (стали, сплавы, медь, серебро, древесина, пластики, фарфор, ткани, кожа и многие другие), а также возможности склеивания металлов и неметаллов. Иногда склеивание представляет собой единственный способ соединения разнородных материалов в ответственных конструкциях.

Применение клеев в металлических конструкциях позволяет надежно и прочно соединять разнородные металлы разной толщины, исключать более дорогие заклепочные, сварные и болтовые соединения. Клеевые швы не ослабляют металл, как при сварке или сверлении отверстий под болты, они не под­вержены коррозии и часто герметичны без дополнительного уплотнения.

44Глобоидные червячные передачи. Глобоидная передача

        разновидность червячной передачи (См. Червячная передача),в которой образующая червяка имеет глобоидную (вогнутую) форму. Рабочая поверхность глобоидногочервяка образуется вращением вокруг его оси O₁O₂ (рис.) дуги окружности диаметром d, ограниченнойуглом обхвата 2β. В СССР стандартизованы Г. п. с прямолинейными профилями витков червяка и зубьевколеса. Профили образуются прямыми, касательными к профилирующей окружности d₀.

         Г. п. — зубчатовинтовая передача, получает всё большее распространение благодаря высокойнагрузочной способности, которая обусловлена одновременным зацеплением большого числа зубьев (4—7)и благоприятным расположением линий контакта. При работе Г. п. создаётся жидкостный илиполужидкостный режим трения, при котором контактные поверхности зубьев колеса и витков червякаполностью или в большей части разделены устойчивым слоем смазки. Средние и мощные Г. п. приодинаковых размерах с обычной червячной передачей способны передавать в 3—5 раз большую мощностьи, наоборот, при той же передаваемой мощности размеры и масса Г. п. оказываются значительноменьшими. К недостаткам Г. п. относятся: более сложное изготовление и сборка, чем обычных червячныхпередач; работа в напряжённом тепловом режиме и необходимость в искусственном охлаждении. Наиболееэффективно применение Г. п. для работы с большими нагрузками в установившемся режиме, а также принеобходимости создания компактного и лёгкого оборудования (например, в транспортных и горных машинах,самолётах и т.п.).

15Заклепочные соединения. Конструкции и технологии заклепочных соединений, классификация, области применения. Путем осаживания (пластическим деформированием) получают замыкающую головку, первоначальный зазор заполняется.

Спецификация чертежа: заклепка dx ГОСТ.

При расчетах на прочность используют d₀, d₁<10мм. После горячей клепки детали под головкой сжимаются, а стержень растягивается.

Конструкции заклепок и заклепочных швов.

Заклепки делятся на:

-сплошные 1,2,3.

- пустотелые 4.

Рис.1-заклепка с круглой головкой.Рис.2-заклепка с полупотайной головкой.Рис.3- заклепка с потайной головкой.Рис.4-заклепка пустотелая пистон или люверс.

Заклепочный шов это соединение несколькими заклепками. Заклепочные соединения делятся на:

-стыковые -нахлесточные.

Расчет при симметричной нагрузке.

F_t=F/z. Прочность заклепочного соединения определяется прочностью:

-заклепок на срез. -листы на срез.

і-число плоскостей среза.

-листы на смятие. -листы на срез выкалывание.

По формулам (заклепки на срез и листы на срез выкалывание) рассчитывают максимально нагруженную первую заклепку.

45Цепные передачи. Принцип действия. Назначение. Применение. Цепная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — цепи, за счёт сил зацепления. Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число

Состоит из ведущей и ведомой звездочки и цепи. Цепь состоит из подвижных звеньев. В замкнутое кольцо для передачи непрерывного вращательного движения концы цепи соединяются с помощью специального разборного звена.

Обычно число зубьев на звёздочках и число звеньев цепи стремятся делать взаимно простыми, что обеспечивает равномерность износа: каждый зуб звёздочки будет поочерёдно работать со всеми звеньями цепи. Достоинства:

-большая прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяет передать цепью большие нагрузки с постоянным передаточным числом и при значительно меньшем межосевом расстоянии (передача более компактна); -возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам;-по сравнению с зубчатыми передачами — возможность передачи вращательного движения на большие расстояния (до 7 м);-сравнительно высокий КПД (> 0,9 ÷ 0,98);-отсутствие скольжения;-малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении;-возможность легкой замены цепи.

Недостатки:

-растяжение цепи со временем;-сравнительно высокая стоимость цепей;-невозможность использования передачи при реверсировании без остановки;-передачи требуют установки на картерах;-сложность подвода смазочного материала к шарнирам цепи;-скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения.

16Резьбовые соединения. Основные определения и классификация. езьбовые соединения широко используются в конструкциях различных машин (свыше 60% всех деталей современных машин имеют резьбу). Резьбовая поверхность образуется при винтовом перемещении плоского контура определенной формы по цилиндрической или конической поверхности. В результате такого перемещения получается цилиндрическая или коническая резьба.Резьба может быть получена как на наружных, так и на внутренних поверхностях.

По эксплуатационному признаку, т. е. по области применения, резьбы делят на резьбы общего назначения и специальные;

- по профилю поперечного сечения их можно разделить на треугольные, трапецеидальные, прямоугольные, круглые и др.;

- по общей форме резьбовой поверхности - на цилиндрические и конические;

- по числу заходов - на одно-, двух-, трех- и многозаходные;

- по направлению витков - на правые (завинчивают по часовой стрелке) и левые (завинчивают против часовой стрелки);

- в зависимости от используемых единиц измерения резьбы разделяются на метрические и дюймовые.

К резьбам общего назначения относятся резьбы:

- крепежные (метрическая, дюймовая) - используются для обеспечения разъемных соединений, главное требование к которым - обеспечить прочность соединения и сохранить плотность стыка в процессе эксплуатации;

- кинематические (трапецеидальная и прямоугольная). Такие резьбы используются на ходовых винтах станков, измерительных приборов, домкратах, прессах и т. п. Они предназначены для передачи движения и усилий. Прямоугольные резьбы имеют наименьшие потери на трение, но не стандартизованы и не рекомендуются к применению из-за нетехнологичности изготовления. Упорные резьбы предназначены для восприятия односторонних больших нагрузок и служат для преобразования вращательного движения в прямолинейное в прессах, домкратах. Основное требование к этим резьбам - обеспечение точного и плавного перемещения, во многих случаях способность выдерживать большие нагрузки; - трубная и арматурная - цилиндрические и конические, используемые для соединения труб в нефтеперерабатывающей промышленности, сантехническом оборудовании и т. д. Основное требование к этим резьбам - обеспечение герметичности и прочности соединения.

Общими требованиями для всех видов резьбы является обеспечение свинчиваемости независимо изготовленных деталей без пригонки и надежное выполнение заданных функций.

46Материалы и конструкции основных элементов цепных передач

Основные типы цепей: а – круглозвенная, б – пластинчатая шарнирная, в – тяговая пластинчатая, г – роликовая однорядная, д – роликовая двухрядная, е – роликовая с изогнутыми пластинами, ж – зубчатая с внутренними направляющими пластинами, з – зубчатая с боковыми направляющими пластинами, и – крючковая, к – втулочно-штыревая.

Основные типы стандартизованных приводных цепей: роликовые, втулочные и зубчатые.

Роликовые приводные цепи. Состоят из двух рядов наружных 1 и внутренних 2 пластин (рис. 15.3.). В наружные пластины запрессованы оси или валики 3, пропущенные через втулки 4, запрессованные в свою очередь во внутренние пластины. На втулки предварительно свободно надеты закаленные ролики 5. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который, поворачиваясь на втулке, перекатывается по зубу звездочки. Такая конструкция позволяет выравнять давление зуба на втулку и уменьшить изнашивание втулки и зуба.

Роликовые цепи имеют широкое распространение. Их применяют при скоростях  м/с.

Втулочные приводные цепи по конструкции подобны роликовым, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но существенно увеличивает износ втулок цепи и зубьев звездочек. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при  м/с.

Втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными с числом рядов 2, 3 и 4 (рис. 15.4.). Многорядная цепь с меньшим шагом позволяет заменить однорядную с большим шагом и тем самым уменьшить диаметры звездочек, снизить динамические нагрузки в передаче.

Зубчатые приводные цепи состоят из звеньев, составленных из набора пластин и шарнирно соединенных между собой (рис. 15.5.). Каждая пластина имеет по два зуба и впадину между ними для размещения зуба звездочки.

Материал цепей. Цепи должны быть износостойкими и прочными. Пластины цепей изготовляют из сталей 50, 40Х и др. с закалкой до твердости 40…50  . Оси, втулки, ролики и призмы – из цементуемых сталей 20, 15Х и др. с закалкой до твердости 52…65  .

Звездочки.Звездочки цепных передач отличаются от зубчатых колес лишь профилем зубьев, размеры и форма которых зависят от типа цепи (рис. 15.6.).

Материал звездочек должен быть износостойким и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 45, 40Х и др. с закалкой и цементуемых сталей 15, 20Х и др. С целью снижения уровня шума и изнашивания цепи в быстроходных передачах изготавливают зубчатый венец звездочек из пластмасс.

17Геометрические параметры, характеризующие резьбу.

В зависимости от формы профиля резьбы делятся на пять основных типов: треугольные (рис. 3.4-, а), упорные (рис. 3.4, б),трапецеидальные (рис. 3.4, в), прямоу¬гольные (рис. 3.4, г) и круглые (рис. 3.4, д). В зависимости от направления винтовой линии резьбы быва¬ют правые (рис. 3.5, а) и левые (рис. 3.5, б). У правой резь¬бы винтовая линия поднимается слева вверх направо. Левая резьба имеет ограниченное применение. В зависимости от числа заходов резьбы делятся наоднозаходные (рис. 3.5, б),многозаходные (рис. 3.5, а). Многозаходные резьбы получаются при перемещении по винтовым линиям нескольких рядом расположенных профилей. Заходность резьбы легко определить с торца винта по числу сбегающих витков. В зависимости от назначения резьбы делятся на крепеж- ные, крепежно-уплотняющие и для передачи движения.

Основными геометрическими параметрами цилиндрической резьбы являются : d — наружный диаметр — номинальный диаметр резьбы;  dι — внутренний диаметр резьбы гайки; d>2 — средний диаметр резьбы, т. е. диаметр воображаемого цилиндра, на котором толщина витка равна ширине впадины;

47Критерии работоспособности и расчет цепной передачи Кинематический расчет. Звенья цепи, находящиеся в зацеплении с зубьями звездочек, располагаются на звездочке в виде сторон многоугольника (рис.79), поэтому за один оборот ведущей звездочки цепь перемещается на значение периметра многоугольника, в котором стороны равны шагу цепи Р, А число сторон равно числу зубьев   звездочк и. В следствии того, что звенья цепи располагаются вокруг звездочки По сторонам многоугольника, то скорость цепи переменна.

Колебания передаточного отношения передачи, а значит скорости тем больше чем меньше число зубьев на ведущей звездочке. При выполнении рекомендаций по выбору чисел зубьев звездочек и параметров передачи колебания скорости не превышают 1...2%, поэтому расчеты выполняют по среднему передаточному отношению и средней скорости цепи. Средняя (за оборот) скорость цепи

= =  (13.8)

Среднее (за оборот) передаточное отношение

Силовой расчет. Окружная сила, которая передается цепью на ведущей звездочке

, (13.10)

Где  - делительный диаметр ведущей звездочки, с учетом того, что  , то окружная сила на ведущей звездочке

. (13.11)

Усилие от предварительного натяга цепи от провисанияГде   - погонная масса цепи, которая определяется в зависимости от шага цепи (таблица 13.1);  - межосевое расстояние в метрах;  - коэффициент учитывающий угол наклона оси по центрам звездочек к горизонтальной плоскости

.

Усилие от центробежных сил на звездочке Где   - средняя скорость цепи в м/с. Динамическая нагрузка на цепь

 (13.14) Где   - коэффициент динамического нагружения, .

В работающей передаче усилие в ведущей ветви: В ведомой ветви

18 Основные типы резьб. Обоснование выбора профиля резьбы.

Классификация резьб. В зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба, различают цилиндрические и конические резьбы (рис. 3.3). В зависимости от формы профиля резьбы делятся на пять основных типов: треугольные (рис. 3.4-, а), упорные (рис. 3.4, б),трапецеидальные (рис. 3.4, в), прямоу¬гольные (рис. 3.4, г) и круглые (рис. 3.4, д). В зависимости от направления винтовой линии резьбы быва¬ют правые (рис. 3.5, а) и левые (рис. 3.5, б). У правой резь¬бы винтовая линия поднимается слева вверх направо. Левая резьба имеет ограниченное применение. В зависимости от числа заходов резьбы делятся наоднозаходные (рис. 3.5, б),многозаходные (рис. 3.5, а). Многозаходные резьбы получаются при перемещении по винтовым линиям нескольких рядом расположенных профилей. Заходность резьбы легко определить с торца винта по числу сбегающих витков. В зависимости от назначения резьбы делятся на крепеж- ные, крепежно-уплотняющие и для передачи движения.

 

Крепежные резьбы применяют в резьбовых соединениях; они имеют треугольный профиль, который характеризуется: большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчивания; высокой прочностью; технологичностью. Крепежно-уплотняющие резьбы применяют в соединениях, требующих герметичности. Эти резьбы также выполняют треу¬гольного профиля, но без радиальных зазоров (см. рис. 3.9). Как правило, все крепежные резьбовые детали имеют однозаходную резьбу. Резьбы для передани движения применяются в винтовых механизмах и имеют трапецеидальный (реже прямоугольный) профиль, который характеризуется меньшим трением. 48Передача винт – гайка. Устройство и назначение

Передача в.-г. служит для преобразования вращ. движ. в поступательное. В винтовых мех. вращение винта или гайки осущест­вляют обычно с помощью маховика, шестерни и т.п. При этом передаточное отношение условно можно выразить от­ношением окружного перемещения маховичка S_M к перемеще­нию гайки (винта) S_Г:

i =S_M /S_Г = πd_M,/p1 ; где d_M —диаметр маховичка (шестерни и т. п.); p1—ход винта. При малом p1 и сравнительно большом d_M можно получить очень большое i. Например, при p1= 1 мм d_м = 200мм, i = 628. Зависимость между окружной силой F_t на маховичке и осевой силой F_A на гайке (винте) запишем в виде: F_t = F_A / ; где — к.п.д. винтовой пары. Для i= 628 и =0,3 получим F_A=190 F_{t . Т}аким образом, при простой и компактной конструкции передача в.-г. позволяет получать большой выигрыш в силе или осуществлять медленные и точные перемещения. Осн. недостаток передачи — низкий к.п.д. В соответ­ствии с этим передачу в.-г. применяют в мех., где необходимо создавать большие усилия (домкраты, прессы и т. п.), а также в мех. точных перемещений (мех-мы подачи станков, измерительные, установочные и регулировоч­ные мех.). Разработано много конструкций специальных винтовых пар, которые позволяют компенсировать ошибки изготовления, зазоров и износа; обеспечивают очень большие передаточные отношения дифференциальная двойная резьба с разным ша­гом; повышают к.п.д. путем замены трения скольжения трением качения (шариковые винтовые пары) и т. п.

19 Основные типы крепежных деталей. Для соединения деталей применяют болты (винты с гайками, рис. 1.8, а), винты (рис. 1.8, б), шпильки с гайками (рис. 1.8, β). Основным преимуществом болтового соединения является то, что при нем не требуется нарезать резьбу в соединяемых деталях. Это особенно важно в тех случаях, когда материал детали не может обеспечить достаточную прочность и долговечность резьбы. К недостаткам болтового соединения можно отнести следующее: обе соединяемые детали должны иметь места для расположения гайки или головки винта; при завинчивании и отвинчивании гайки необходимо удерживать головку винта от проворачивания; по  сравнению с винтовым болтовое соединение несколько уве¬личивает массу изделия и больше искажает его внешние очертания. Винты и шпильки применяют в тех случаях, когда постановка болта невозможна или нерациональна. Например, нет места для размещения гайки (головки), нет доступа к гайке (головке), при большой толщине детали необходимы глубокое сверление и длинный болт и т. п. Если при эксплуатации деталь часто снимают и затем снова ставят на место, то ее следует закреплять болтами или шпильками, так как винты при многократном завинчивании могут повредить резьбу в детали. Повреждение резьбы более вероятно при малопрочных хрупких материалах, например из чугуна, дюралюминия и т. п.

49 Валы и оси. Назначение. Конструкция. Применяемые материалы Валы и оси

Валы предназначены для:1) поддержания вращающихся деталей 2) для передачи вращающегося момента

3) восприятия изгибающих нагрузок и кручения. Оси: 1) не передают полезного вращающегося момента; 2) воспринимают только изгибающий момент. Составные части вала

Контактирующую часть вала с корпусом или насаженными деталями называют цапфой.

Цапфу, расположенную на конце вала называют шип. Промежуточная часть вала называтся шейкой. Шип, передающий осевые нагрузки называют пятой.

Классификация валов и осей

По назначению: валы передач; коренные валы машин (несущие). По геометрической форме: прямые ; коленчатые; гибкие

По форме и конструктивным признакам прямые валы и оси бывают: постоянного диаметра; ступенчатые. Также могут быть сплошными и полыми.

Закрепление дет., устанавливаем. на валу

Закрепление деталей на валах производится в осевом и тангенсальном направлениях.

Закрепление в тангенсальном направлении необходимо для передачи вращающегося момента. Производится шпонками, шлицами, штифтами, посадками с натягом. Для закрепления в осевом направлении используются конструктивные элементы балок – заплечики, буртики, а также втулки, штифты, установочные кольца, стопорные шайбы.

20 Шпоночные соединения. Виды шпоночных соединений и область применения. Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке. Поперечное сечение шпоночного соединения с призматической шпонкой представлено на

шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу. 

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов, например, призматические шпонки с двумя закругленными торцами (исполнение 1), с одним закругленным торцом (исполнение 3) и с незакругленными торцами (исполнение 2), сегментные шпонки со срезанным краем сегмента (исполнение 2).

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.