Детали машин и основы конструирования. Методические материалы для подготовки студентов к интернет – тестированию

«Наибольшее применение имеют шпонки… Варианты ответов: а) круглые и сферические; б) ромбические и трапецеидальные; в) клиновые и конусные; г)

призматические и сегментные».

«По назначению штифты могут быть… Варианты ответов: а) конические; б) установочные; в) гладкие; г) цилиндрические».

«Критерием работоспособности соединения стандартной призматической шпонкой является прочность по напряжениям… Варианты ответов: а) смятия; б) среза; в) изгиба; г) растяжения»

«При повышенных требованиях к центрированию ступицы следует применять шлицевое соединение… Варианты ответов: а) с центрированием по d; б) с центрированием по D; в) с центрированием по b и D; г) с центрированием по b»

«Шлицевое соединение имеет втулку с твердостью HB<350, наружным диаметром D и внутренним d, а шириной шлица b. Соединение рационально центрировать по размеру… Варианты ответов: а) b; б) HB; в) d; г) D».

4. Соединения клеммовые и соединения с натягом

При подготовке этого раздела необходимо обратить внимание на способы создания соединений, характер действующей в них нагрузки, виды возникающих напряжений и на расчет этих соединний.

Дидактическая единица №3: Передачи и корпусные детали

1. Механические передачи

Здесь потребуется знания видов механических передач, их достоинства и недостатки, характер передачи движения. Например:

«Наибольшим КПД обладает передача… Варианты ответов: а) зубчатая; б) цепные; в) ременная; г) червячные».

«Передачей, к основным характеристикам которой относятся плавность и бесшумность, большие передаточные числа, возможность самоторможения является… Варианты ответов: а) цепная; б) ременная; в) червячная; г) зубчатая».

«К передачам зацеплением относятся… Варианты ответов: а) фрикционные; б) цепные; в) ременные; г) зубчатые».

29

«К передачам с гибкой связью относятся… варианты ответов: а) ременные; б) червячные; в) фрикционные; г) зубчатые».

«Передачи трением по сравнению с передачами зацеплением имеют… Варианты ответов: а) большую плавность, меньший шум; б) меньшие размеры, большую надежность; в) большую долговечность и стоимость; г) больший КПД, меньшие габариты».

2. Зубчатые передачи

При ответах на эту группу вопросов необходимо знать основы проектирования и конструирования, стадии проектирования механизма или узла, основные зависимости для проведения расчета зубчатых передач, подходы для подбора марки стали и термообработки, дефекты в этих передачах. Примеры вопросов:

«Проектный расчет закрытых зубчатых передач ведется из условия… Варианты ответов: а) изгибной прочности зуба; б) износостойкости зубьев;

в) контактной прочности активных поверхностей зубьев; г) среза зуба».

«При окружном шаге зубчатого колеса pt = 12,56 мм и числе зубьев z = 40, диаметр окружности выступов окажется равным… Варианты ответов: а) 182 мм; б) 122 мм; в) 86 мм; г) 168 мм».

«Диаметр окружности выступов зубчатого колеса равен 87мм, число зубьев –

27.Модуль равен… Варианты ответов: а) 2,5 мм; б) 4 мм; в) 3 мм; г) 2 мм».

3.Червячные передачи и передача винт-гайка

При подготовке вопросов этой тематики можно воспользоваться рекомендациями для зубчатых передач (см. выше). Примеры вопросов:

«Причина выхода из строя червячных передач (наиболее часто встречающихся), это… Варианты ответов: а) пластическая деформация; б) износ зубьев колеса; в) заедание поверхностей; г) усталостная поломка зуба колеса».

«Если проектируемая червячная передача будет работать с ручным приводом, то червячное колесо рациональнее сделать из… Варианты ответов: а) стали; б) латуни; в) бронзы; г) чугуна».

4. Фрикционные передачи и вариаторы Здесь необходимо обратить внимание на природу возникновения сцепле-

ния между деталями передач при их работе, знать принципы и особенности расчета этих передач.

30

«Минимально упругое скольжение фрикционной передачи будет при сочетании материалов катков… Варианты ответов: а) текстолит-сталь; б) дерево-сталь; в) резина-сталь; г) сталь-сталь».

Пояснение: Упругое скольжение связано с упругими деформациями в зоне контакта [4]. Элементарно это можно объяснить на примере цилиндрической передачи. Если бы катки были абсолютно жесткими, то первоначальный контакт по линии оставался бы таким и под нагрузкой. При этом окружные скорости по всей линии контакта равны и скольжения не происходит. При упругих телах первоначальный контакт по линии переходит под нагрузкой в контакт по некоторой площадке. Равенство окружных скоростей соблюдается только в точках, расположенных на одной из линий этой площадки. Во всех других точках образуется скольжение.

В действительности явления, которые связаны с упругими деформациями во фрикционных передачах, сложнее и рассматриваются в специальной литературе. Скольжение от этих деформаций не превышает 2...3% и обычно определяется экспериментально. Например, для стальных катков упругое скольжение незначительное:0,002 (при полной нагрузке); для текстолита по стали 0,01, резина по стали 0,03.

«Сила прижатия цилиндрических колес фрикционной передачи увеличена в 1,2 раза. Чтобы контактные напряжения не менялись, нужно изменить ширину колес следующим образом… Варианты ответов: а) увеличить в 1,44 раза; б) увеличить в 1,2 раза; в) не менять; г) уменьшить в 1,2 раза».

5. Ременные и цепные передачи

В вопросах этой группы требуется знать виды ремней и цепей, назначение того или иного вида гибкого органа передачи, принципы расчета и проектирования. Например:

«Тип ремня, обладающий наивысшей несущей способностью, это… Варианты ответов: а) плоский; б) круглый; в) клиновой; г) зубчатый».

31

«Тип ремня, применяющегося в кинематических (приборных) ременных передачах, это… Варианты ответов: а) поликлиновой; б) плоский; в) круглый; г) клиновой».

6.Корпусные детали

Требуется знать принципы проектирования корпуса и корпусных деталей, расчет элементов корпуса. Примеры вопросов:

«Рекомендуемая толщина g лапы редуктора с толщиной стенки δ: Вари-

анты ответов: а) g < δ; б) g ≈ δ; в) g ≈ 3δ; г) g ≈ 2δ»

«Обрабатываемые поверхности корпусов редукторов толщиной δ должны быть выше необрабатываемых на величину h: Варианты ответов: а) h ≥ 1δ; б) h ≈ (1…1,15)δ; в) h < 0,3δ; г) h ≈ (0,4…0,5) δ»

«Толщина ребер жесткости под подшипниковыми гнездами, если толщина стенки редуктора S, к которой примыкает ребро, назначается… Варианты ответов: а) 1,5…2,0; б) 0,2…0,3; в) 0,4…0,5; г) 0,8…1,0»

Дидактическая единица №4: Валы, муфты и упругие элементы

1.Валы и оси. Конструкции

Здесь нужно знать виды валов, назначение разных валов и осей, требующуюся обработку поверхности под установку той или иной детали. Примеры вопросов:

«Вал от оси отличается… Варианты ответов: а) наличием передаваемого крутящего момента; б) размером; в) действующими нагрузками; г) опорными узлами».

«Требования по шероховатости Ra предъявляются к шейкам валов, на которые устанавливаются подшипники качения… Варианты ответов: а) 1,3 ÷ 1,8; б) 4,6 ÷ 6,2; в) 2,6 ÷ 3,2; г) 0,32 ÷ 1,25».

2.Валы и оси. Расчѐты на прочность и жѐсткость

Потребуются знания действующих напряжений, видов дефектов и расчета этих деталей. Например:

32

«Круглая гладкая ось постоянного поперечного сечения, диаметром d = 100мм, нагружена изгибающим моментом M = 10 000 Нм. Если предел текучести материала σт = 200МПа, то ее запас прочности равен… Варианты отве-

тов: а) 2; б) 3; в) 4; г) 1,5».

«Расчет на прочность вала выполняют для… Варианты ответов: а) гладких участков между опорами; б) наибольших нагрузок на гладких участках; в)

концевых участков валов; г) мест концентрации напряжений и наибольших нагрузок».

3.Муфты компенсирующие. 4. Муфты самоуправляемые. 5. Муфты

сцепные.

Эти разделы потребуют знания по назначению и устройству муфт, характеру применения для разных случаев, принципу подбора муфт. Например:

«Для соединения тихоходных несоосных валов рациональнее применить муфту… Варианты ответов: а) компенсирующую жесткую; б) предохранительную; в) некомпенсирующую; г) сцепную».

«Муфты, требующие больших осевых перемещений полумуфт для включения, являются муфтами… Варианты ответов: а) конусными; б) дисковыми; в) кулачковыми; г) торовыми».

«Для соединения валов при достижении определенной угловой скорости применяют муфты… Варианты ответов: а) предохранительные; б) свободного хода; в) центробежные; г) сцепные».

«Применение муфт свободного хода для компенсирования несоосности валов… Варианты ответов: а) возможно, но только осевых погрешностей; б) не возможно; в) возможно; г) возможно, но только угловых погрешностей».

«Муфта, нагрузочную способность которой можно увеличить, увеличивая число рабочих поверхностей трения, является муфтой… Варианты ответов: а) кулачковой; б) дисковой; в) конусной; г) зубчатой».

«Валы сосны и имеют одинаковые скорости вращения. Для их соединения следует выбирать… Варианты ответов: а) муфту; б) ременную передачу; в) зубчатую передачу; г) подшипник».

«Зависимость для расчета вращающего момента Tp и подбора муфты, при номинальном моменте на валу T, в коэффициенте динамичности k определяется так… Варианты ответов: а) Tp = k2 T; б) Tp = kT; в) Tp = k + T; г) Tp = k/T».

33

6. Упругие элементы

По упругим элементам придется вспомнить используемый для них материал, применение, характер и вид воспринимаемой нагрузки.

«Основным материалом для проволоки пружин является… Варианты от-

ветов: а) алюминий; б) высокоуглеродистая легированная сталь; в) медь; г)

низкоуглеродистая сталь».

«Индекс пружины – это отношение… Варианты ответов: а) среднего диаметра пружины к диаметру проволоки; б) длины пружины к среднему диаметру; в) числа витков к шагу витков; г) диаметра проволоки к шагу витков».

«Наибольшее применение в конструкциях машин имеют пружины… Варианты ответов: а) рессоры; б) тарельчатые пружины; в) витые цилиндри-

ческие растяжения и сжатия; г) торсионы».

Дидактическая единица №5: Подшипники и уплотнения

1.Подшипники скольжения

Здесь присутствую вопросы о дефектах, материале деталей подшипника, о виде и характере возникновения того или иного скольжения, принципы расчета этих подшипников.

«Вид разрушения вкладыша подшипника скольжения, наиболее вероятный при действии переменных нагрузок, это… Варианты ответов: а) износ; б) усталостное выкрашивание; в) заедание; г) хрупкое разрушение».

«Подшипник скольжения, в котором подъемная сила в масляном слое возникает в результате относительного движения рабочих поверхностей, является… Варианты ответов: а) полустатическим; б) гидродинамическим; в) гидростатическим; г) полужидкостным».

«Материал для вкладыша подшипников скольжения, который является предпочтительным… Варианты ответов: а) баббит; б) биметалл; в) бронза; г) пластмассы».

2.Подшипники качения

Потребуется знать классификацию подшипников, возникающие дефекты при работе, материал для деталей подшипников, их смазку, принципы подбора и расчета этих подшипников. В некоторых случаях может потребоваться знать

34

источник (справочник) для подбора подшипников для определенного их назначения.

Пояснение: К вопросам о насыпных подшипниках.

Насыпные подшипники представляют собой керамические шары, которые вставляются непосредственно во втулки.

Благодаря керамическим элементам в своем строении, эти подшипники имеют солидные преимущества над стальными аналогами:

•Переносимость высоких температур. Керамические шарики способны выдержать нагрузку в 800 С

•Не поддаются воздействию коррозии и щелочных средств, кислот. Реакция происходит лишь при достижении 1000 С и с ограниченным количеством химических соединений

•Благодаря низкому коэффициенту расширения, прекрасно подходят для работы с горячими жидкостями

•Благодаря выносливости при высоких температурах, комфортно себя чувствуют при высоких оборотах - до 12000 в минуту

•Легкий вес, по сравнению с металлом легче на 40 %

•Отсутствие намагничивания

•Коэффициент упругости больше в 1,5 раза, по сравнению со сталью. Это позволяет меньше деформироваться при высоких нагрузках и уменьшает теплоотдачу, вследствие чего - не теряется энергия

Список впечатляет! Поэтому керамические подшипники используют в сложных механизмах: турбинах, компрессорах, самолетах.

Основной недостаток – высокая цена. Но она компенсируется долгой и надежной работой, что очень важно для высокоточного оборудования.

35

Примеры других вопросов:

«Наиболее употребительный материал для колец и тел качения подшипника… Варианты ответов: а) ШХ-15; б) Сталь СТ 3; в) Бронза АЖ 9-4; г) Чугун Сч 15».

«Основная причина выхода из строя сепараторов подшипников качения… Варианты ответов: а) перегрузка; б) большая скорость вращения; в) разноразмерность тел качения; г) потеря необходимых свойств смазочного материала».

«Тип роликовых подшипников, который не должен быть поставлен в опорный узел при наличии осевых нагрузок, это… Варианты ответов: а) двухрядный с бочкообразными роликами; б) игольчатый подшипник; в) радиальноупорный подшипник с коническими роликами; г) радиальный подшипник с бортами на обоих кольцах».

«Необходимо подобрать подшипник качения для редуктора. Литературный источник, к которому следует обратиться…Варианты ответов: а) спра-

вочник технолога; б) справочник конструктора-машиностроителя; в) спра-

вочник по машиностроительному черчению; г) учебник по деталям машин».

«Шарикоподшипник радиальный воспринимает… Варианты ответов: а) радиальные и осевые нагрузки; б) только осевые нагрузки; в) только радиаль-

ные нагрузки и небольшие осевые нагрузки; г) любые нагрузки».

«Допустимый ориентировочный диапазон расстояний в мм между подшипниками со средним диаметром 30…50мм, для радиально упорных подшипников по схеме «в распор» (опоры разнесены) составляет… Варианты отве-

тов: а) 100…150; б) 80…120; в) 300…400; г) 200…300».

«Редуктор с тихоходными зубчатыми передачами (окружная скорость менее 1 м/сек) будет работать с длительными остановками. Тогда подшипники качения рациональнее смазывать… Варианты ответов: а) разбрызгиванием зубчатыми колесами; б) насосом из общей масляной ванны; в) масляным тума-

ном; г) густой консистентной смазкой».

3.Конструкции подшипниковых узлов

Вданном случае необходимо знать конструкции подшипниковых узлов для разного назначения, способы монтажа и демонтажа подшипников, характер

36

работы разных типов подшипников, материалы для изготовления деталей подшипников.

«Наиболее употребительные материалы для изготовления колец и тел качения подшипников качения, это… Варианты ответов: а) сталь 3; б) ШХ15; в) чугун Сч 15; г) бронза АЖ9-4».

«На длинный вал, работающий с существенными прогибами, необходимо установить подшипники… Варианты ответов: а) конические; б) упорные; в)

игольчатые; г) сферические».

4.Уплотнительные устройства

Здесь потребуется знать виды и назначение разных уплотнительных устройств. Примеры вопросов:

«Для уплотнения мест неподвижного соединения общемашиностроительных корпусных деталей применяют… Варианты ответов: а) пайку; б) пробковый материал; в) асбестовое волокно; г) сварку».

«Тип уплотнений, применяемых в подшипниковых узлах для защиты их от попадания извне пыли, влаги и т.п., и предупреждающий вытекание смазки независимо от частоты вращения и вида смазки, это… Варианты ответов: а) комбинированные; б) лабиринтные; в) монтажные; г) щелевые».

37

4. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ С ТРЕНАЖЕРОМ ИНТЕРНЕТТЕСТИРОВАНИЯ В РЕЖИМАХ «ОБУЧЕНИЕ» И «ТЕСТИРОВАНИЕ»

Интернет-тренажѐр предназначен для подготовки студентов к внешним процедурам контроля качества знаний (ФЭПО, аккредитационное тестирование в рамках комплексной оценки деятельности вуза, внеплановые контрольнонадзорные процедуры) и к внутривузовским (промежуточные и итоговые аттестации студентов, прием экзаменов и зачѐтов).

Процедура тестирования в интернет-тренажере такая же, как и при проведении демонстрационного интернет-экзамена и раскрыта в разделе 2.2 «Инструкции по проведению демонстрационного интернет-экзамена в рамках компьютерной лаборатории», поэтому в этом разделе дается только специфика режимов работы тренажера.

Пользовательский режим тренажера дает доступ к 13 дисциплинам расширенного формата и 39 дисциплинам сокращенного формата циклов ГСЭ, ЕН и ОПД ВПО.

Существует два режима тестирования: «Обучение» и «Самоконтроль».

Режим «Обучение» предназначен для осмысления и закрепления пройденного материала по дисциплине; формирования знаний, умений и навыков студентов. При этом тренинги имеют обратную связь и сопровождаются комментариями. О том, правильно ли дан ответ, студент получает информацию незамедлительно. В случае, если ответ окажется неправильным, студент получит подсказку, а при необходимости и указание на правильное решение.

В режиме «Самоконтроль» студенту предоставляется возможность проверить себя в условиях, максимально приближенных к реальному контрольному тестированию. Этот режим предназначен для оценки уровня усвоения знаний после изучения дисциплины, поэтому Интернет-тренажер не выдает комментарии, а результат выполнения теста выводится по завершении всего тестирования, ограниченного определенными временными рамками.

При необходимости после прохождения режима «Самоконтроль» студент может вернуться к режиму «Обучение», чтобы поработать над своими ошибками.

Режим «Самоконтроль» отличается от режима «Обучение»:

- отсутствием подсказок в случае выбора неправильного варианта ответа;

38