0057 / Dmitrieva_Detali_mashin_i_osnovy_konstruirovania_Kratkiy_kurs_Primery_raschetov

−основные, характеризующие редуктор (межосевые расстояния передач, начальные диаметры зубчатых колес, числа и углы наклона зубьев, модули зацеплений);

−регулировочные с предельными отклонениями, необходимые для нормальной работы редуктора;

−определяющие минимальный и максимальный уровни

масла.

Кроме того, на листе приводят технические требования, техническую характеристику и номера позиций всех деталей и сборочных единиц, основную надпись.

Технические требования должны отражать дополнительные данные о сборке, регулировке, изготовлении и эксплуатации редуктора (регулировку подшипников и зацеплений, способ герметизации плоскости разъема корпуса, объем заливаемого масла и периодичность его замены, режим обкатки и др.).

В технической характеристике редуктора приводят: передаточное число, момент на выходном валу, частоту вращения тихоходного (быстроходного) вала редуктора и т.п.

Номера позиций располагают параллельно основной надписи чертежа вне контура изображения и группируются горизонтально или вертикально.

Основная надпись выполняется и заполняется в соответствии с ГОСТ 2.104–68.

Для листа № 1 составляют спецификацию в соответствии с ГОСТ 2.108–68, в которую записывают все документы курсового проекта.

Лист № 2 Рабочие чертежи деталей

Рабочие чертежи деталей выполняют на листе ватмана формата А1, разбитом на форматы по ГОСТ 2.301–68, достаточные для изображения деталей в масштабе 1:1. Дополнительные сечения, виды и разрезы допускается изображать в уменьшенном масштабе (М 1:2 или М 1:2,5). Перечень и количество деталей назначает преподаватель при выдаче задания на курсовой проект.

13

Глава 4 ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Любой механизм (машина) состоит из стандартных деталей и узлов (подшипников, болтов, муфт и т.д.), что упрощает создание различных конструкций и удешевляет их изготовление.

Детали и узлы машин должны удовлетворять условиям: прочности, жесткости, износостойкости, теплостойкости, виброустойчивости, быть работоспособными.

Работоспособность – состояние детали, при котором она способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями нормативно-технической документации.

Прочность – свойство материалов детали в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, неравномерные температурные поля и другие виды воздействия). В расчетах на прочность деталей и конструкций широко используются результаты, полученные в теории стержней, пластин, в теории упругости, пластичности и ползучести, в механике разрушений.

Жесткость – способность деталей сопротивляться изменению их форм под действием приложенных нагрузок; противоположную характеристику называют податливостью.

Износостойкость – сопротивление деталей машин и других трущихся изделий изнашиванию. Изнашивание – процесс разрушения поверхностных слоев при трении, приводящий к постепенному изменению размеров, формы, массы и состояния поверхности деталей, т.е. износу. Износ – результат процесса изнашивания.

Теплостойкость – способность деталей сохранять нормальную работоспособность в допустимых пределах температурного режима, вызываемого рабочим процессом машин и трением в их механизмах.

Виброустойчивость – способность деталей и узлов работать в нужном режиме без недопустимых колебаний (вибраций).

15

Глава 5

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИН, УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ

В учебном пособии рассмотрены теоретические основы расчетов и конструирования деталей и сборочных узлов общего назначения. Можно выделить три основные группы, изучаемые в курсе:

1)механические передачи (зубчатые, червячные, цепные, ременные);

2)детали и узлы передач (валы, подшипники, муфты);

3)детали соединений (болты, винты и др.).

По характеру рабочего процесса и назначению машины можно выделить три вида, рассматриваемые в курсе: I – машиныдвигатели, преобразующие тот или иной вид энергии в механическую работу (электродвигатели и др.); II – машины-преобразо- ватели (генераторы), преобразующие механическую энергию (полученную от машины-двигателя) в другой вид энергии (например, электрические машины-генераторы тока); III – рабочие машины, использующие механическую энергию, получаемую от машиныдвигателя, для выполнения транспортных операций (конвейеры, подъемные краны и т.д.).

Деталью называют изделие из однородного материала, изготовленное без применения сборочных операций или с использованием местных соединительных операций (сварки, пайки, склеивания и т.п.).

Узлом называют сборочную единицу, которую можно собирать отдельно от изделия в целом. Узел выполняет определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями изделия (муфты, подшипники качения и т.д.).

Механизмом называется система подвижно соединенных тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в целесообразные движения других тел (механические передачи и др.).

16 Глава 5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИН, УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ

Машина – механическое устройство, выполняющее движение для преобразования энергии, материалов или информации. Рабочая машина осуществляет изменение формы, свойств, состояния и положение предметов труда. Машину собирают из механизмов, деталей и узлов.

Привод рабочей машины состоит из двигателя (источника энергии), связанного с ним устройства (передаточного механизма) для приведения в движение входящих в состав машины одного или нескольких твердых тел (исполнительных или рабочих органов) и аппаратуры управления.

При проектировании новых машин, узлов и деталей необходимо учитывать новые требования, предъявляемые к машинам:

−повышение скорости и производительности;

−увеличение мощности при тех же габаритных размерах;

−автоматизация работы машин;

−повышение коэффициента полезного действия (КПД);

−использование типовых узлов и стандартных деталей;

−минимальная масса и низкая стоимость изготовления. Удобство эксплуатации детали, узла или машины также явля-

ется важным требованием. Необходимо стремиться, чтобы отдельные узлы и детали можно было снять или заменить без нарушения соединения смежных узлов. Все смазочные устройства должны работать безотказно, а уплотнения не должны пропускать масла и допускать загрязнения машины. Движущиеся детали, не заключенные в корпус машины, должны иметь ограждения для соблюдения режима безопасности.

17

Глава 6 РАСЧЕТЫ ПРОЕКТИРОВОЧНЫЕ И ПРОВЕРОЧНЫЕ

Задача проектирования состоит в определении основных значений параметров передачи (детали, узла), которые наилучшим образом удовлетворяют прочностным, кинематическим, геометрическим и экономическим требованиям. Для передач общемашиностроительного назначения задача сводится к выбору материала (с учетом технологии изготовления) и определению размеров колес. Проектирование передач оказывается достаточно сложным процессом из-за сравнительно большого числа критериев работоспособности и переменных проектирования. Например, при проектировании зубчатых колес помимо выбора материала учитываются также основные параметры инструментов и зацепления. Для упрощения задачи сокращают число переменных проектирования, используя опыт и результаты исследований работы передачи. Для расчета передач необходимо установить зависимость показателя работоспособности (напряжений) зубьев от действующих нагрузок и геометрических параметров колес.

Проектировочным расчетом называют определение размеров деталей по формулам, соответствующим основным критериям работоспособности по допускаемым напряжениям.

Правильный выбор допускаемых напряжений обеспечивает долговечность детали при минимальных массе и габаритных размерах. В зависимости от деформации допускаемые напряжения определяют по формулам:

где [σ] и [τ] – допускаемые нормальное и касательное напряжения; σlim и τlim – предельные напряжения; [s] – допускаемый коэффициент запаса прочности.

18Глава 6. РАСЧЕТЫ ПРОЕКТИРОВОЧНЫЕ И ПРОВЕРОЧНЫЕ

Впроверочном расчете проверяется выполнение основного условия прочности по уже известным размерам или рассчитанным размерам в проектировочном расчете. Иногда заданы строго ограниченные габаритные размеры и требуется вписаться в механизм или узел.

Разработаны разные виды проверочных расчетов, применяемые для различных деталей, узлов и механизмов. Например, для зубчатых передач предусмотрены расчеты: проверка зубьев колес по контактным напряжениям, проверка зубьев колес по напряжениям изгиба, проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки. Цель последнего – предотвращение остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя или самих зубьев при действии пикового момента Тпик. Действие пиковых нагрузок оценивают коэффициентами перегрузки

Kпер = Тпик / Т,

где Т = Тmax – максимальный из длительно действующих (номинальный) момент, по которому проводят расчеты на сопротивление усталости. Проверку выполняют для зубьев шестерни и колеса отдельно.

Для червячных передач, помимо проверочного расчета на прочность зубьев червячного колеса, следует выполнять проверочные расчеты червяка на жесткость, а также тепловой расчет.

Проверочный расчет на статическую прочность вала выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства). Величина перегрузки зависит от конструкции передачи (привода). При условии установки предохранительной муфты величину перегрузки определяет момент, при котором эта муфта срабатывает. При отсутствии предохранительной муфты возможную перегрузку условно принимают равной перегрузке при пуске электродвигателя.