1. Общие сведения о проектировании и конструировании

1.1. Основные понятия и обозначения

В пособии используются следующие основные понятия, используемые в курсе «Детали машин и основы конструирования».

Изделие – любой предмет или набор предметов производства, изготовленный предприятием.

Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций, например: винт, гайка, вал, литой корпус.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой сборочными операциями.

Узел – сборочная единица, которая может выполнять опре­деленную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями.

Агрегат – сборочная единица, обладающая полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других составных частей изделия или изделия в целом и способностью выполнять определенную функцию в изделии или самостоятельно.

Машина – устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью облегчения физического и умственного труда человека.

Механизм – система деталей, предназначенных для преобразования одного вида движения в другое. Механизмы, входящие в состав машины, делят по функциональному признаку на передаточные; исполнительные; механизмы управления, контроля и регулирования; механизмы подачи, транспортировки и сортировки. Основные элементы механизма – звенья и кинематические пары.

Звено механизма – одна или несколько жестко соединенных деталей, например вал и зубчатое колесо.

Различают входные и выходные звенья. Входным называют звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Выходным называют звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Между входным и выходным могут быть расположены промежуточные звенья.

В каждой паре совместно работающих звеньев в направлении силового потока различают ведущее и ведомое звенья.

Кинематическая пара – соединение двух соприкасающихся тел, допускающее их относительное движение. По функциональному признаку кинематические пары могут быть вращательными, поступательными, винтовыми и т. д.

Кинематическая цепь – система звеньев, связанных между собой кинематическими парами.

Привод – устройство, приводящее в движение машину или механизм; состоит из источника энергии, передаточного механизма и аппаратуры управления.

В пособии использется Международная система единиц (СИ) с отклонениями, допускаемыми при расчетах деталей машин: например, размеры деталей выражаются в миллиметрах (мм) и соответственно напряжения в ньютонах деленных на миллиметры в квадрате (Н/мм²), т. е. в мегапаскалях (МПа).

При изучении специальных дисциплин используются различные обозначения одних и тех же физических величин. В настоящем пособии приняты следующие условные обозначения, утвердившиеся в стандартах, технической документации, нормативно-справочной и учебной литературе.

А – площадь поперечного сечения, мм²;

Д – диапазон регулирования вариатора;

a_w – межосевое расстояние, мм;

b – ширина колес, мм;

С_i – расчетные коэффициенты;

d, D – диаметры колес (шкивов), мм;

Е – модуль упругости, МПа;

Е_пр – приведенный модуль упругости, МПа;

F_а – осевая сила, Н;

F_r – радиальная сила, Н;

F_t – окружная сила, Н;

ƒ – коэффициент трения;

K_F – коэффициент нагрузки при расчете на изгиб;

K_H – коэффициент нагрузки при расчете по контактным напряжениям;

К_Э – коэффициент эксплуатации;

m – модуль зубьев, мм;

m_e – внешний окружной модуль зубьев, мм;

m_n – нормальный модуль зубьев, мм;

m_t – торцевой модуль зубьев, мм;

М_и – изгибающий момент, Н·мм;

N_ц – число циклов нагружения;

P – мощность, Вт;

р – удельная нагрузка, Н/мм;

р₀ – допускаемая удельная нагрузка, Н/мм;

[р] – расчетная допускаемая удельная нагрузка, Н/мм;

р_ц – среднее давление в шарнире цепи, МПа;

[р_ц] – допускаемое среднее давление в шарнире цепи, МПа;

p_t – шаг зубьев (окружной), мм;

Q_ном – номинальная нагрузка, Н;

Q_р – расчетная нагрузка, Н;

q – коэффициент диаметра червяка;

R_а – коэффициент асимметрии цикла;

R_e – внешнее конусное расстояние конического колеса, мм;

R_m – среднее конусное расстояние конического колеса, мм;

S – коэффициент запаса прочности;

T – вращающий (крутящий) момент, Н·мм;

T_р — период, с;

t – шаг цепи, мм;

u – передаточное число;

W – осевой момент сопротивления сечения, мм³;

W_p – полярный момент сопротивления сечения, мм³;

W_тв – количество тепла, ккал/час;

Y_F – коэффициент формы зуба при расчете на изгиб;

z – число зубьев;

z_ч – число заходов червяка;

α – угол зацепления, ^о;

α₁, α₂ – угол обхвата шкивов ремнем, ^о;

β – угол наклона зубьев, ^о;

γ – угол подъема винтовой линии червяка, ^о;

δ₁, δ₂ – углы делительных конусов, ^о;

ε – коэффициент скольжения в передаче;

θ – угол наклона передачи;

η – коэффициент полезного действия (КПД);

μ – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона);

ρ – радиус кривизны поверхности, мм;

ρ_пр – приведенный радиус кривизны поверхности, мм;

σ_F – нормальное напряжение изгиба, МПа;

σ_Hlim – предел контактной выносливости, МПа;

σ_Flim – предел изгибной выносливости, МПа;

σ_H – контактное напряжение, МПа;

[σ_F] – допускаемое нормальное напряжение изгиба, МПа;

[σ_H] – допускаемое контактное напряжение, МПа;

σ₁, σ₂ – напряжения в сечениях ремня при передаче нагрузки, МПа;

φ – коэффициент тяги;

ψ_ba – коэффициент ширины колеса по межосевому расстоянию;

ψ_bd – коэффициент ширины колеса по диаметру;

ω – угловая скорость, рад/с.

Ведущие элементы передач обозначаются нечетными номерами, ведомые – четными. Другие необходимые обозначения величин приводятся в тексте.