Тема 6. Основы конструирования и расчета элементов технических средств

Принципы конструирования: секционирование, метод линейных размеров, конвертирование, компаундирование, модифицирование, агрегатирование, унифицированные ряды. Совершенствование конструктивной схемы. Общие правила конструирования. Основные требования: работоспособность, надежность, технологичность, экономичность, эстетичность. Стадии конструирования технических средств. Расчетные схемы. Расчетные режимы. Уточнение расчетных напряжений. Удельные показатели прочности. Жесткость конструкций. Сопротивление усталости. Контактная прочность. Тепловые взаимодействия. Упрочнение конструкции. Виды нагружения: статическое, динамическое, импульсное, циклическое. Влияние вида нагружения. Выбор допускаемых напряжений и материалов. Растяжение и сжатие. Сдвиг и кручение. Изгиб элементов конструкций. Сложное напряженное состояние.

Литература: [5,11-13]. Компетенции: ОК-2,ПК-15

Методические указания

Основное требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, безотказность, технологичность, ремонтопригодность, долговечность, минимальные габариты и масса, удобство в эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования.

Проектирование – это разработка общей конструкции изделия. Конструирование – это дальнейшая детальная разработка всех вопросов, решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальную конструкцию.

Следует разъяснить основные принципы (методы) конструирования.

Метод секционирования заключается в раз­делении машины на одинаковые секции и образовании производных машин набором унифицированных секций.

Метод изменения линейных размеров. При этом методе с целью получения различ­ной производительности машин и агрегатов изменяют их длину, сохраняя форму попе­речного сечения.

При методе конвертирования базовую ма­шину или основные ее элементы используют для создания агрегатов различного назначе­ния, иногда близких, а иногда различных по рабочему процессу.

Метод компаундирования (параллельного соединения машин или агрегатов) применяют с целью увеличения общей мощности или производительности установки.

Агрегатирование заключается в создании машин путем сочетания унифицированных агрегатов, представляющих собой автономные узлы, устанавливаемые в различном числе и комбинациях на общей станине.

Унификация состоит в много­кратном применении в конструкции одних и тех же элементов, что способствует сокраще­нию номенклатуры деталей и уменьшению стоимости изготовления, упрощению эксплуа­тации и ремонта машин.

Наибольшие возможности уменьшения массы заложены в применении рациональных конструктивных схем с наименьшим числом деталей и наиболее выгодным течением силового потока.

Сокращение звеньев механизмов и устранение излишних звеньев способствует значительному снижению массы агрегата.

Цель расчета деталей машин – определение материала и геометрических размеров деталей. Расчет производится по одному или нескольким критериям.

Все этапы проектирования, каждый шаг конструктора сопровождается расчётами. Это естественно, т.к. грамотно выполненный расчёт намного проще и в сотни раз дешевле экспериментальных испытаний.

При проектировании любого элемента в зависимости от постановки задачи возникает необходимость выполнения одного из трех видов расчетов на прочность, отличающихся конечной целью. Это расчеты: проверочный, проектный и определение допустимой нагрузки.

На практических занятиях целесообразно разобрать задачи расчета параметров вращательного движения, расчета сил трения при поступательном движении транспортных средств, задачи термодинамики и др.