Раздел «Детали машин»

Раздел "Детали машин" является не только завершающим в изучении предмета "Техническая механика", но, синтезируя в себе достижения дисциплин физики, математики, материаловедения, черчения и первых двух разделов технической механики, является связующим звеном между общетехническими и специальными дисциплинами. При изучении раздела "Детали машин" студенты приобретают навыки основ расчета, проектирования и конструи­рования деталей машин общего назначения. При изучении разде­ла и особенно в процессе выполнения контрольной работы сту­денты должны научиться делать обобщения и анализ получаемых результатов, приобрести умение оценивать их физическую прав­доподобность, получить навыки самостоятельной работы с техни­ческой и справочной литературой. Принятые конструктивные ре­шения по проектируемым изделиям нужно оценивать не только по прочности, но и по технологическим, а также экономическим критериям.

Изучение каждой детали или сборочной единицы целесооб­разно вести в такой последовательности:

назначение, устройство, принцип работы; достоинства, недостатки, область применения; краткие сведения о материалах и конструктивных фор­мах;

основы расчета (геометрический расчет, действующие силы, расчеты на прочность, долговечность, износостой­кость и др.);

основные сведения о конструкции. Усвоив основные определения, классификацию машин и тенденции развития отечественного машиностроения, следует особое внимание уделить изучению вопросов стандартизации и системы документации: конструкторской (ЕСКД), технологиче­ской (ЕСТД) и допусков (ЕСДП), их роли в общем процессе ма-шино- и приборостроения, а также в процессе их ремонта и об­служивания.

Изучая вопросы критериев работоспособности и расчета де­талей машин, следует уяснить, что эти расчеты имеют ряд особенностей. В частности, широко используются эмпирические за­висимости и формулы, являющиеся результатом обобщения опы­та проектирования и расчета деталей машин.

Проектирование требует всестороннего анализа поставлен­ной задачи, учета ряда специфических факторов и условий работы детали, узла, машины. Рационально спроектированная машина должна быть прочной, долговечной, возможно дешевой и эконо­мичной в работе, должна быть безопасной при обслуживании. Окончательные размеры деталей машины определяются не только расчетами, но и требованиями стандартов, принятой технологией производства, условиями эксплуатации и технической безопасно­сти.

Задачи №№ 21-30

К решению этих задач следует приступить после изучения темы 3.2 "Соединение деталей", "Разъемные и неразъемные со­единения" и внимательного изучения примера 21.

При изучении неразъемных соединений, среди которых наи­большее распространение получили сварные, необходимо восста­новить в памяти физическую суть сварки и ее разновидности. Оз­накомиться с типами сварных швов и способами подготовки кро­мок соединяемых деталей в зависимости от их толщины. Уяснить достоинства и недостатки сварных соединений, и их преимущест­ва по сравнению с заклепочными. Повторить методику расчетов на смятие и срез, ознакомиться с выбором допускаемых напряже­ний и методикой практических расчетов основных типов сварных соединений.

Одним из наиболее распространенных видов разъемных со­единений, применяемых во всех областях машиностроения, явля­ются резьбовые соединения. При изучении их нужно внимательно рассмотреть типы и назначение резьб и крепежных деталей, сред­ства стопорения (гаечные замки). Изучая резьбовые соединения, необходимо уяснить, что в большинстве случаев расчет болтов (винтов) сводится к расчету на растяжение с учетом соответст­вующих поправочных коэффициентов.

Разъемные соединения могут осуществляться штифтами.

Цилиндрические штифты применяют как установочные или для передачи небольших нагрузок.

При передаче поперечной нагрузки штифт работает на срез и смятие.

Пример 21

Соединение деталей 1 и 2, изображенное на рисунке 34, на­гружено силой F = 70 кН и осуществлено через накладку 2. На­кладка приварена к детали 1 фланговыми швами, а к детали 3 -шарнирным соединением с помощью штифта. Определить длину ℓ_ф каждого сварного шва и диаметр штифта d. Для материала штифта принять [τ]_ср = 80 Н/мм², для материала сварного шва [τ]_ср ' = 100 H/ мм² . Расчет шарнирного соединения на смятие производить не требуется, так как принято пониженное значение [τ]_ср.

Рисунок 34

Решение

1 Из условия прочности сварных швов при срезе определяем длину ℓ_ф

каждого шва, учтя, что суммарная длина швов ℓ = 2^.ℓ_ф, и приняв катет шва

к = 5 мм (рисунок 34):

2. Из условия прочности пальца при срезе определяем его диаметр d:

,

где n- число плоскостей среза. По рисунку 34 n = 1

Принимаем по ряду Rа40 диаметр d = 34 мм (приложение А)