Gorshkov

1

ДЕТАЛИ МАШИН.

Данный раздел изучает различные детали: валы, подшипники, муфты, колеса, шестерни и т.п., соединения деталей и механические передачи.

Передача – это устройство для передачи вращательного или поступательного движения от одного объекта к другому.

Механические передачи: зубчатые, червячные,

планетарные, волновые, фрикционные, винт-гайка, ременные, цепные и т.д.

Передачи бывают открытого типа (передача без корпуса; если есть защитный кожух, то передача также является открытой) и закрытого типа (встроены в машину или выполнены в виде редуктора. Редуктор – механизм, состоящий из зубчатых, червячных, планетарных зубчатых, волновых зубчатых передач, выполненный в виде отдельного агрегата; передает вращение от ведущего вала к ведомому.)

Ведущий вал – вал, от которого передается движение, ведомый – к которому передается движение.

Назначение редуктора – понижение частоты вращения и повышение крутящего момента ведомого вала по отношению к ведущему.

2

Соединения деталей: резьбовые, вальцовочные, сварные, паянные, клеевые, вал-ступица.

Привод – это устройство для приведения в движение рабочего вала механизма. Привод состоит из двигателя и одной или нескольких механических передач.

ЗУБЧАТЫЕ И ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ.

Зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес, т.е. колес, имеющих чередующиеся зубцы и впадины. Меньшее колесо называется шестерней, большее – колесом. Шестерня и колесо крепятся соответственно на ведущий и ведомый валы.

Зубчатые колеса бывают цилиндрические и конические.

Зубья колес могут быть прямыми, косыми, шевронными и криволинейными. Материалом зубчатых колес, как правило, является сталь.

Поверхность зубьев – эвольвентная.

Эвольвента

3

w 20

w – угол зацепления

d1 , d2 – средние делительные диаметры

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПО КОНТАКТНЫМ НАПРЯЖЕНИЯМ.

4

max

H max

3 max

H ... H

H – предел выносливости.

При контактном взаимодействии происходит развитие микро-, а затем и макротрещин без заметной пластической деформации, т.е. имеет место хрупкий характер разрушения материала.

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПО НАПРЯЖЕНИЯМ ОТ ИЗГИБА.

Ft – окружная сила

F – напряжение от изгиба

F ... F

7

2) глобоидные.

Цилиндрические червяки бывают: архимедовыми (угол

20 ), конволютными и эвольвентными.

z − число витков (заходов)

z=1

z=2

z=4

Червячное колесо делается цельное (из чугуна), если скорость скольжения vск 2 м/с.

Антифрикционный материал − материал с маленьким коэффициентом трения.

Червячное колесо делается составным (колесный центр чугунный, венец бронзовый или латунный), если vск 2 м/с

Если скорость скольжения vск 2 6 м/с, венцы червячных колес делают из безоловянных бронз или латуни. При

8

больших скоростях применяют оловяннофосфорные бронзы, т.к. они обладают наилучшими антифрикционными свойствами.

Расчетным элементом будет червячное колесо. Расчеты делаются по контактным напряжениям и напряжениям от изгиба.

РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ.

Классификация передач в зависимости от вида ремня:

1)плоскоременная

2)клиноременная

3)круглоременная

4)передача поликлиновым ремнем

9

5) передача зубчатым ремнем

d 2

d 1

d1 d2

d1 − ведущий шкив, d2 − ведомый шкив.

− угол обхвата меньшего шкива, 150

Материал ремней – прорезиненная ткань.

Твердость материала – свойство поверхности материала, характеризующееся его способностью сопротивляться надавливанию и царапанью. Существуют несколько шкал твердости:

1)шкала по Бринеллю. Твердость HB.

2)шкала по Роквеллу. Твердость HRC.

10

3) шкала по Виккерсу. Твердость HV.

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ПРИВОДА, РЕДУКТОРА, ПЕРЕДАЧИ.

Передаточное отношение передачи.

передается вращение, n2 − частота вала, к которому передается движение.

Передаточное отношение редуктора.

iред n1 , где k – количество валов, входящих в состав nk

редуктора.

Передаточное отношение привода (общее).

nр.в. − частота рабочего вала.

iобщ iк. рем. iзуб.(черв.)

11

Передаточное отношение iзуб.(черв.) гостировано.

Передаточное число u численно равно i .

12

ВАЛЫ.

Вал – это деталь механического устройства, поддерживающая вращающиеся детали и передающая крутящий момент.

Материал валов – сталь.

Проектировочный расчет валов (приближенный).

В расчете пренебрегают деформацией (изгибом), рассчитывается только кручение.

max Mк к 20 35 мПа

Wк

(самая тонкая рабочая часть вала).

W W

dк п – диаметр между выходным концом и подшипником

dк п dк 2 6 мм.

dn – диаметр под подшипником

dn dк п 2 6 мм dк 4 12 мм; dn 20 мм ( dn кратен 5).

dn n – диаметр между подшипниками

dn n dn 2 4 мм

dб – диаметр буртика

14

ddn 2h, еслиdn dв

бdв 2h, еслиdn dв

Если dn или dв 20 40 мм, то h 3 5 мм ( h – высота заплечика буртика)

Если dn или dв 40 60 мм, то h 5 8 мм Если dn или dв 60 80 мм, то h 7 9 мм

dв – диаметр вала в месте установки колеса (шестерни)

при консольном расположении колеса

(шестерни) относительно подшипников.

dв dn при симметричном или несимметричном расположении колеса (шестерни) относительно подшипников.

Если на вале нарезана резьба:

–внешний диаметр резьбы должен быть на 1 4 мм меньше, чем dк и dв ;

–внешний диаметр резьбы меньше, чем dn ;

–внутренний диаметр резьбы больше, чем dк п .

Консольное расположение колеса (шестерни)

f l

Симметричное расположение

f l

l1 l2

Несимметричное расположение

f l

ориентировочных значений в зависимости от крутящего момента Мк на данном валу по таблице.

l 1,2 2,3 u

Чтобы не было перерасходов материала, рациональнее брать наименьшие значения из размерных диапазонов.

СОЕДИНЕНИЯ ВАЛ-СТУПИЦА

К таким соединениям относятся: шпоночные соединения, шлицевые соединения, соединения с натягом.

Соединения вал-ступица служат для соединения вала с установленными на нем деталями и передачи крутящего момента.

Ступица – центральная часть колеса (шкива, шестерни, муфты), непосредственно сопрягаемая с валом.

Классификация шпонок: призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные.

Материал шпонок – сталь (Сталь 45, 50, Ст. 6).

в 590 мПа.

b

ср Рср ср Fср

Рср Рсм

Fср b lр

ср 0,6 см

Шлицевые соединения.

Такие соединения подобны многошпоночным соединениям.

19

Шлицевые соединения обеспечивают лучшее центрирование деталей на валу и обладают повышенной прочностью.

Соединения с натягом.

D

d

d D

Соединения с натягом – это такие соединения, в которых до сборки диаметр вала d больше отверстия детали.

20

В таком соединении нагрузки передаются за счет трения между валом и насаженной на него деталью. При их сборке на сопрягаемых поверхностях возникают упругопластические деформации.

Сборка осуществляется запрессовкой либо с помощью температурного воздействия на деталь.

Применяется для установки бронзовых венцов червячных колес, подшипников качения и т.д.

МУФТЫ.

Муфты – это устройства с помощью которых соединяются валы для передачи крутящего момента.

МПР – муфта продольно разъемная.

МФД – муфта фланцевая с дистанционным кольцом.

Если Mведом 130 н м, используется МПР.

Основными характеристиками муфты являются крутящий момент, на передачу которого рассчитана муфта (расчетный момент) и диаметры соединяемых валов.

M p K p Mведом