МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

В.Ф. Водейко

Детали машин

и основы конструирования

Учебно-методическое пособие

МОСКВА 2017

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МАДИ)

В.В. ВОДЕЙКО

ДЕТАЛИ МАШИН

И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебно-методического пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Технология транспортных процессов»

МОСКВА

МАДИ

2017

2017 УДК 531.8.624.042

ББК 34.41.30.121

В624

Рецензенты:

проф. каф. «Технология конструкционных материалов» МАДИ,

д-р техн. наук, проф. Чудина О.В.

доц. кафедры строительных конструкций МАДИ,

канд. техн. наук, доц. Иванов-Дятлов В.И.

Водейко В.Ф.

Н624 Детали машин и основы конструирования. Учебно-методическое пособие.- М.: МАДИ, 2017 - 198 с.

В настоящем учебно-методическом пособии изложены принципы расчета на прочность элементов зубчатых передач, а именно, цилиндрических, конических, планетарных, червячных, исходя из основных критериев их работоспособности. Приведены принципы рационального выбора конструкционных материалов и их термической или химико-термической обработки деталей, которые работают в условиях переменных внешних нагрузок.

Содержатся основные данные о видах дефектов деталей машин, что позволяет прогнозировать возможные причины нарушения их работоспособности в процессе эксплуатации.

В пособие включены вопросы (методы) расчета плоскоременных и клиноременных передач с использованием кривых скольжения, а также расчеты на прочность разъемных и неразъемных соединений. Приведены расчеты валов на прочность, их классификация, виды повреждений и методика выбора подшипников качения в условиях действия радиальных и осевых нагрузок с учетом эксплуатационных, технологических и экономических требований. Имеется краткое описание конструкций соединительных муфт, их свойства и применение в машиностроении.

УДК 531.8:624.042

ББК 34.41:30.121

МАДИ, 2017

Предисловие

Предлагаемое учебно-методическое пособие подготовлено автором, в течение многих лет работающим на кафедре «Детали машин и теории механизмов» МАДИ. Материал пособия базируется на систематизации основных сведений по теоретическим вопросам проектирования машин на примерах деталей общего назначения: передач, соединений, муфт и других. Приведены практические рекомендации их расчета и конструирования.

Пособие отражает многолетние традиции отечественной инженерной школы конструирования не только общего, но и специального механического оборудования - двигателей внутреннего сгорания и других систем.

Одним из ярких представителей инженерной школы является Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, д.т.н., профессор Георгий Сергеевич Маслов, который много лет был заведующим кафедрой МАДИ и членом нескольких научно-технических советов. В том числе Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ).

При написании данного пособия была поставлена цель – дать студентам в сжатой и доступной форме базовые знания о творческом процессе создания современных конструкций машин и механизмов, отвечающих ряду противоречивых требований: таких, как прочность и легкость, надежность и долговечность, технологичность и минимальная стоимость.

Cправочные данные о выпускаемых промышленностью редукторах, выборе геометрии деталей и их материалов, а также расчетных зависимостей, необходимых для курсового проектирования, представлены в списке литературы.

Настоящее пособие в значительной степени адаптировано для самостоятельной работы студентов и, особенно, студентов вечерней формы обучения.

Глава 1. Введение в курс «Детали машин и основы конструирования».

1. Задачи и содержание курса «Детали машин и основы конструирования»

Основная задача курса — изучение методов инженерных расчетов и проектирования на базе типовых элементов машин. Типовыми называются детали и узлы, входящие в состав большинства машин: соединения (сварные, резьбовые, шлицевые), передачи (зубчатые, червячные, ременные, цепные и др.), элементы передач (валы, подшипники, муфты).

Специальные элементы машин, применяемые в отдельных группах машин и определяющие их специфику (двигатели внутреннего сгорания, гидравлические машины) изучаются в специальных курсах, но общие методы расчета и проектирования, изучаемые в курсе «Детали машин и основы конструирования», распространяются и на специальные элементы машин.

1.2. Особенности курса и его изучения

Весьма сложные зависимости работоспособности реальных элементов машин от величины и характера нагрузки, размеров и формы деталей, материалов и их обработки, потребного срока службы и других условий вызывают необходимость введения допущений и поправочных коэффициентов при их расчетах. В этом основное отличие инженерных методов расчета от теоретических.

Многовариантность конструкторских решений и различные методы расчета вызывают необходимость находить оптимальную конструкцию в соответствие с заданными условиями работы не только механико-математическим путем, но и с учетом эстетики.

При расчете число неизвестных может превосходить число уравнений, поэтому расчет приходится вести методом последовательных приближений. Это обязывает уметь выбирать исходные величины близкие к действительным, уметь использовать современные компьютерные программы, облегчающие нахождение оптимального варианта.

Преемственность и место курса в системе обучения.

В курсе «Детали машин и основы конструирования» используются знания студентов по предшествующим курсам: сопромату, технологии металлов, взаимозаменяемости, теории механизмов и машин, инженерной графике, прикладной математике, экономике и др., составляющим общеинженерную ступень высшего образования.

Метод изучения курса.

Основа метода — самостоятельность, ритмичность, научно—исследовательский характер изучения.

Без самостоятельной работы нельзя научиться составлять расчетные схемы, оценивать условия работы, обосновать поправочные коэффициенты и допущения, нельзя овладеть методом совершенствования конструкции. Без ритмичной работы нельзя освоить огромное многообразие приемов конструирования и разновидностей методов расчета. Несовременная проработка материала прогрессивно увеличивает время самостоятельной работы. Научно – исследовательский характер изучения складывается из изучения рекомендованной литературы [1,2], глубокого представления физического смысла изучаемых вопросов, непрерывного стремления к совершенствованию компьютерного программного обеспечения, включая модель 3D.