ДМ / Деталі машин КЛ [Стадник В. А

В. А. СТАДНИК

ДЕТАЛІ МАШИН

Курс лекцій

Рекомендовано Методичною радою НТУУ <<КПІ>>

Київ НТУУ <<КПІ>>

2012

УДК 621.81.001.66 ББК 34.42

Рецензенти: Завідувач кафедри <<Машинознавство>> Національного авіаційного університету докт.техн.наук., проф. М.В.Кіндрачук

Стадник В.А.

Л33 Деталі машин, курс лекцій: Eлектронне навчальне видання – К.: НТУУ

<<КПІ>> 2012, 650 с.: іл., 311

Курс лекцій складається із 4-х розділів і 25-ти тем, які у відповідності з робочою навчальною програмою з дисципліни “ Деталі машин” розміщені у послідовності подання матеріалу на лекціях. Наявність такого розширеного курсу у комплексі з програмним матеріалом, висвітленим на лекціях і вказівок лектора до вивчення кожної теми зокрема, сприятиме більш продуктивному і якісному рівню самостійної роботи студентів.

Курс лекцій призначений для студентів машинобудівних і механічних спеціальностей.

УДК 621.81.001.66 ББК 34.42

ЗМІСТ

Передмова………………………………………………………………………….11

Вступ………………………………………………………………………………..13

Розділ Ι .

Загальні принципи конструювання і розрахунку деталей

машин. (Лекція 1 - 2)

Тема 1. Задачі і зміст курсу "Деталі машин"

1.1.Основні поняття…………………………………………………………14

1.2.Класифікація деталей та вузлів загального призначення…………….16

1.3.Коротка історична довідка……………………………………………..18

1.4.Методика роботи над курсом…………………………………………..20

1.5.Контрольні роботи………………………………………………………21

1.6.Індивідуальні завдання…………………………………………………22

1.7.Навчально-методичні матеріали……………………………………….23

Тема 2. Основні положення про проектування та конструювання машин

2.1.Зміст понять про проектування та конструювання…………………...27

2.2.Стадії розроблення конструкторської документації та етапи виконання робіт……………………………………………………………...28

2.3.Стадії розроблення технологічної документації та етапи виконання

робіт….……………………………………………………………………….30

2.4.Основні конструкторські документи……………………….………….31

2.5.Автоматизація проектування на базі САПР…………………………..32

Тема 3. Основні вимоги до деталей та вузлів

3.1.Основні критерії працездатності і розрахунку деталей машин……..33

3.2.Види руйнування деталей під дією навантаження та формули для визначення напружень………………………………………………………42

Тема 4. Вплив характеру навантаження елементів машин на вибір

допустимих напружень і довговічність деталей

4.1.Характеристики навантажень……………………………………..……50

4.2.Визначення граничних напружень…………………………………….52

3

4.3.Визначення допустимих напружень і коефіцієнтів запасу міцності...53

4.4.Урахування довговічності в розрахунках на міцність………………..55

4.5.Врахування зміни навантажень у розрахунках деталей машин……..58

Тема 5. Тертя та спрацьовування деталей машин

5.1.Види тертя та його основні закономірності…………………………...64

5.2.Загальні відомості про поверхневі явища при терті та мащенні…….72

Розділ ΙΙ .

Розрахунки і конструювання механічних передач (Лекція 3 - 11)

Тема 6. Приводи машин і їх елементи

6.1.Привод машини…………………………………………………………76

6.2.Передачі………………………………………………………………….79

6.3.Основні кінематичні та силові співвідношення в передачах………...81

6.4.Основні параметри механічних передач………………………………82

6.5.Класифікація передач…………………………………………………...85

6.6.Вибір електродвигуна, кінематичний і силовий розрахунок

приводу……………………………………………………………………….87

Тема 7. Пасові передачі

7.1.Принцип роботи пасових передач………………………………..……94

7.2.Класифікація пасових передач…………………………………………95

7.3.Основні схеми пасових передач………………………………………..95

7.4.Переваги і недоліки у порівнянні з іншими видами передач…...……96

7.5.Геометричні параметри пасових передач…………………………....97

7.6 Кінематичні параметри пасових передач……………………………...99

7.7.Сили й силові залежності……………………………………………..100

7.8.Сумарні напруження в перерізах працюючого паса………………...107

7.9.Навантаження на вали пасової передачі……………………………..109

7.10.Ковзання в пасовій передачі…………………………..……………..110

7.11.Тягова здатність пасових передач………………………….………..111

7.12.Розрахунок пасів на довговічність……………………………..……115

7.13.Конструкція пасів і шківів………………………..………………….117

4

Тема 8. Фрикційні передачі та варіатори

8.1.Загальні відомості…………………………………………………..….127

8.2.Принцип роботи фрикційних передач…………………………….….128

8.3.Класифікація передач……………………………………………….…129

8.4.Переваги і недоліки фрикційних передач……………………..……..130

8.5.Основні фактори, що визначають якість фрикційної передачі……..130

8.6.Матеріали фрикційних котків………………………………………..133

8.7.Конструкції фрикційних котків……………………………………...133

8.8.Натискні пристрої фрикційних передач………………………….…134

8.9.Геометричні, кінематичні і силові співвідношення при розрахунку циліндричних фрикційних передач……………………………………….135

8.10.Геометричні, кінематичні і силові співвідношення при розрахунку конічних фрикційних передач………………………………………….….137

8.11.Види руйнування робочих поверхонь фрикційних котків…..……140

8.12.Розрахунок котків на міцність……………………………………....142

8.13.Загальні відомості про регульовані фрикційні передачі

(варіатори)…………………………………………………………………..146

Тема 9. Загальні відомості та параметри для розрахунку зубчастих передач

9.1.Загальні відомості і класифікація зубчастих передач……………….152

9.2.Початковий контур для евольвентних зубчастих коліс…………….157

9.3.Вплив числа зубців на форму і міцність зубців……………………..158

9.4.Короткі відомості про коригування зубців циліндричних зубчастих

передач……………………………………………………………………..160

9.5.Основні параметри евольвентного зачеплення……………………..161

9.6.Зміна навантаження по профілю зуба прямозубої циліндричної

передачі…………………………………………………………………….164

9.7.Ковзання і тертя в зачепленні……………………………………..….166

9.8.Сили в зачепленні прямозубої циліндричної передачі……..……….168

9.9.Розрахункове навантаження…………………………………..………169

9.10.Матеріали і термообробка зубчастих коліс……………………...…174

5

9.11.Види руйнування та пошкодження зубців………………………….176

9.12.Головні критерії розрахунків зубчастих передач загального машинобудування…………………………………………………………..182

9.13.Визначення допустимих напружень………………………………...183

Тема 10. Розрахунок та конструювання циліндричних зубчастих передач

10.1.Розрахунок прямозубих циліндричних передач на згин…………..194

10.2.Розрахунок циліндричної прямозубих передач на контактну

міцність……………………………………………………………………...198

10.3.Особливості конструкції і розрахунків на міцність циліндричних косозубих і шевронних зубчастих передач………………………………203

10.4.Особливості конструкції і розрахунків на міцність конічних зубчастих передач………………………………………………………….214

10.5.Загальні відомості про конічні зубчасті передачі з непрямими

зубцями……………………………………………………………...………230

10.6. Конструкція зубчастих коліс…………………………………..…….233

Тема 11. Короткі відомості про інші види зубчастих передач

11.1.Зубчасті передачі з зачепленням Новікова………………………....241

11.2.Планетарні зубчасті передачі………………………………………..251

11.3.Хвильові зубчасті передачі…………………………………………..262

Тема 12. Черв'ячні передачі

12.1.Загальні відомості і класифікація черв’ячних передач…………….273

12.2.Основні геометричні параметри черв’ячної передачі………….......278

12.3.Кінематика і передатне число черв'ячної передачі…………...........282

12.4.Коефіцієнт корисної дії………..……………………………………..284

12.5.Навантаження на зубці черв’ячного колеса………...………………285

12.6.Матеріали черв'ячної передачі………………...…………………….287

12.7.Види руйнування зубців черв'ячних коліс………………………….287

12.8.Визначення допустимих напружень…………………………….......288

12.9.Розрахунок черв’ячних передач на контактну міцність………..….290

12.10.Перевірний розрахунок черв’ячних передач на згин…………......292

6

12.11.Тепловий розрахунок черв’ячних передач………………….…….293

12.12.Особливості мащення в зоні зачеплення черв'ячних передач з архімедовими і глобоїдними черв'яками……………………………….....296

12.13.Загальні відомості про передачі між валами з перехресними осями

(гвинтові та гіпоїдні)……………………………………………………….296

Тема 13. Редуктори

13.1.Короткі теоретичні відомості………………………………………..303

13.2.Основні схеми рядових редукторів………………………………...307

13.3.Вибір оливи для редукторів……………………………………….312

Тема 14. Розрахунок і конструювання ланцюгових передач

14.1.Загальні відомості і класифікація передач……………………….....316

14.2.Конструкція зірочок………………………………………………….322

14.3.Матеріали деталей ланцюгових передач……………………………323

14.4.Натяжні пристрої……………………………………………………..324

14.5.Мащення ланцюгових передач………………………………………324

14.6.Основні розрахункові параметри ланцюгових передач…………...325

Тема 15. Розрахунок і конструювання передач гвинт-гайка

15.1.Загальні відомості, класифікація передач гвинт-гайка…………….336

15.2.Силові співвідношення, умови самогальмування і ККД гвинтової

пари……………………………………………………………………...…..342

15.3.Конструкції елементів в передачі гвинт-гайка…………….………348

15.4.Розрахунок передач гвинт-гайка з тертям ковзання………..……...353

Розділ ΙΙΙ .

Конструювання і розрахунок типових деталей та вузлів

машин (Лекція 12 – 14)

Тема 16. Вали та осі

16.1.Загальні відомості і класифікація валів та осей……………………361

16.2.Конструктивні елементи і матеріали валів та осей…………...……364

16.3.Основні критерії працездатності валів і задачі розрахунку……….369

16.4.Попередній розрахунок валів……………………………………….370

7

16.5.Складання розрахункової схеми і визначення розрахункових діаметрів валів……………………………………………………………...373

16.6.Перевірний розрахунок валів на статичну міцність……………….380

16.7.Конструювання валів………………………………………………...380

16.8.Розрахунок валів на втомну міцність……………………………….382

16.9.Розрахунок валів на жорсткість………………………………….….388

Тема 17. Опори осей і валів

класифікація………………………………………………………………...398

17.2.Особливості робочого процесу підшипників кочення…………….407

17.3.Особливості навантаження і роботи радіальних і радіально-упорних кулькових підшипників……………………………………………..……..411

17.4.Визначення осьових складових сил FS та розташування точки

прикладання сил Fr і FS для практичних розрахунків……………...…414

17.5.Монтаж, змащування та ущільнення підшипників кочення…..…..416

17.6.Види руйнування і критерії працездатності підшипників

кочення……………………………………………………………………...425

17.7.Підбір підшипників кочення за статичною та динамічною вантажопідйомністю……………………………………………………….430

17.8.Визначення еквівалентного динамічного навантаження на

підшипники…………………………………………………………………432

17.9.Підшипники ковзання………………………………………………..438

17.10.Матеріали деталей підшипників………………………………...…446

17.11.Змащування підшипників ковзання………………….…………….447

17.12.Режими тертя ковзаня, основи гідродинамічної теорії тертя і мащення підшипників ковзання…………………………………………...451

17.13.Умови утворення рідинного тертя у підшипниках ковзання…….457

17.14.Види руйнування і критерії працездатності підшипників

ковзання……………………………………………………………………..460

8

17.15. Розрахунок підшипників ковзання напівсухого і напіврідинного

тертя…………………………………..……………………………………..461

17.16.Розрахунок підшипників ковзання рідинного тертя………..…….463

17.17.Напрямні прямолінійного руху…………………………………….468

Тема 18. Муфти

18.1.Загальні відомості і класифікація муфт………………………….…471

18.2.Некеровані муфти…………………………………………………….474

18.3.Глухі муфти…………………………………………………………...474

18.4.Муфти компенсуючі жорсткі………………………………………..478

18.5.Муфти компенсуючі пружні………………………………………...482

18.6.Керовані муфти……………………………………………………….488

18.7.Самокеровані муфти (автоматичні)…………………………………497

Розділ IV.

З’єднання деталей машин (Лекція 15 - 18)

Тема 19. Різьбові з’єднання

19.1.Загальні відомості та класифікація кріпильних різьб…………..….505

19.2.Типи кріпильних різьбових деталей, їхні конструкції та

матеріали……………………………………………………………………509

19.3.Стопоріння різьбових з’єднань………….…………………………..515

19.4.Елементи теорії гвинтової пари. Силові співвідношення між осьовою силою, що діє на болт, та моментом сил, прикладеним до гайки при її загвинчуванні………………………………………………………..519

19.5.Розрахунок витків різьби на міцність……………………………….527

19.6.Розрахунок на міцність стрижня болта (гвинта) для різних випадків навантаження з’єднання………………………………….………………..530

19.7.Поняття про розрахунок групового болтового з’єднання……..…..553

Тема 20. Шпонкові з’єднання

20.1.Загальні відомості і класифікація шпонкових з’єднань………...…565

20.2.Матеріали і допустимі напруження…………………………………574

20.3.Вибір і перевірний розрахунок шпонок…………………………….574

9