pm_l_3 Прикл мех Деталi машин

131

Тексти(конспект) лекційздисципліни“Прикладнамеханіка” (ЧастинаІІ). Опірматеріалівдлястудентівзаочноїформинавчання спеціальностей8.092206 “Електричнімашиниіапарати”, 8.090403 “Ливарневиробництвочорнихікольоровихметалів”, 8.090603 “Електротехнічнісистемиелектроспоживання”, 8.092203 “Електромеханічнісистемиавтоматизаціїтаелектропривод”/Укл.: Б.О. Трескунов, В.Г. Шевченко. Запоріжжя: ЗНТУ. 2003. – 164 с.

Укладачі: Б.О. Трескунов, доцент, к.т.н В.Г. Шевченко, доцент, к.т.н

Рецензент: С.М. Борисова, ст. викладач

Експерти: В.Г. Савельєв, доцент, к.т.н. В.М. Снігірьов, доцент, к.т.н.

Б.С. Сперанський, професор, д.т.н.

В.В. Попов, доцент, к.т.н. І.Д. Труфанов, доцент, к.т.н.

Відповідальний завипуск: В.Г. Шевченкозав. каф.

Затверджено назасіданнікафедри“Механіка”

Протокол№ 6 від“31”січня2002 р.

РекомендованодовиданняНМОспеціальностіяктекст(конспект) лекційздисципліни“Прикладнамеханіка”(ЧастинаІІ). Теорія машинтамеханізмів”длястудентівспеціальностей8.092206 “Електричнімашиниіапарати”, 8.090403 “Ливарневиробництвочорнихі кольорових металів”, 8.090603 “Електротехнічні системи електроспоживання”, 8.092203 “Електромеханічнісистемиавтоматизації таелектропривод”.

Протокол№ від“31”січня2002 р.

132

ЗМІСТ

133

134

135

ЛЕКЦІЯ18

14 ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯТА КОНСТРУЮ ВАННЯДЕТАЛЕЙ МАШ ИН

14.1 Змістпонятьпроектуванняіконструювання

Інженернепроектуванняценеперервнийпроцес, вякомунауковаітехнічнаінформаціявикористовуєтьсядляствореннянового пристрою, машиниабосистеми, щодаютьсуспільствупевнукористь. Новівиробирозробляєінженерно-технічнийперсоналшляхомпроек- туванняіконструювання. Проектуванняіконструюванняєпроцесами взаємопов'язаними, доповнюючиодинодного. Конструктивнаформа об'єктауточнюєтьсязадопомогою методівпроектуваннявиконаннямрозрахунківексплуатаційнихпараметрів, наміцністьінадійність, оптимізаціюпроектнихрішень.

Проектуванняпередуєконструюваннюієпошукомнауковообґрунтованих, технічноздійсненихтаекологічнодоцільнихрішень. Результатпроектуванняпроектстворюваногооб'єкта.

Конструюванняцестворенняконкретноїоднозначноїконструкціїоб'єктазгіднозпроектом. Конструкціяпередбачаєспосібз'єднання, взаємодіючастин, атакожматеріал, зякоговиготовляютьсяокреміелементи.

Проектуванняіконструюваннямаютьоднуметустворення новоговиробу, якийщенеіснує, абоіснуєвіншійформіімаєінші розміри.

Процесстворенняновоїмашини, приладуабоспорудиможна розділитинарядетапів. Практикоювиробленатаканайзручнішапослідовністьпроектуванняіконструювання:

Технічнапропозиція- початковастадіяпроектування, якає відповіддюпроектувальниканапоставленузадачу, вимогиіобмеження, щонаведенівтехнічномузавданні.

Ескізнийпроектрозробляєтьсявтомуразі, колицепередбаченотехнічнимзавданнямабопротоколомрозглядутехнічноїпропозиції. Нацьомуетапіпроводитьсяконструкторськеопрацюванняоптимальноговаріантадорівняпринциповихконструкторськихрішень, якідаютьзагальнеуявленняпробудовуіпринципироботиоб'єкта.

136

Технічнийпроектвиконуєтьсяпісляескізногопроектуванняі міститьсукупністьконструкторськихдокументів, яківідображають повнетехнічнерозв'язуванняпроблемиівсідані, достатнідляповногоуявленняпробудовувсьогооб'єктаійогоскладовихчастин, принципроботиівзаємодіюосновнихелементів.

Робочаконструкторськадокументаціяпотрібнадлязабезпе-

ченняможливостівиготовленнядослідногозразкаабопочатковоїсеріїспроектованоговиробу.

Наявністьвсіхстадійприрозробціновихтехнічнихоб'єктівне завждиєобов'язковою. Частоокремістадіїрозробкиоб'єднуютьсяі такимчиномскорочуєтьсячаспроектнихробіт.

Доконструкторськихдокументівналежатьграфічніітекстові документи, якіокремоабовсукупностівизначаютьскладібудову виробуівміщуютьпотрібніданідляйоговиготовлення, контролю, приймання, експлуатаціїіремонту. Нижченаведенідеяківидиконструкторськихдокументів.

Кресленнядеталі- графічнийдокумент, якийміститьзображеннядеталійіншіданідляївиготовленняіконтролю.

Складальнекреслення- графічнийдокумент, якийміститьзображенняскладальноїодиниційіншідані, потрібнідляїскладання (виготовлення) іконтролю.

Схема- графічнийдокумент, наякомуувиглядіумовнихзображеньабопозначеньпоказаніскладовічастинивиробуізв'язкиміж ними. Схемибуваютькінематичні, гідравлічні, пневматичні, електричнітаінші.

Специфікація- текстовийдокумент, якийвизначаєскладскладальноїодиниці, комплексучикомплекту.

Розрахунок- текстовийдокумент, якийміститьрозрахункипараметрівіхарактернихвеличинвиробу, наприкладкінематичнийрозрахунок, розрахунокрозмірнихланцюгів, розрахунокнаміцністьта інше.

Пояснювальназаписка- текстовийдокумент, якиймістить описбудовиіпринципидіїспроектованоговиробу, атакожобґрунту- ваннятехнічнихітехніко-економічнихрішень, прийнятихприрозробцівиробу.Інструкція- текстовийдокумент, якийміститьвказівкиі правиладлявиготовленняабоексплуатаціївиробу.

137

Длярізнихстадій, абоетапів, проектуваннятаконструювання технічнихоб'єктівобов'язковою єрозробкатихчиіншихконструкторськихдокументів.

14.2 Загальнівимогидомашинтаїхніхелементів

Якістьмашин, приладівтаіншихтехнічнихоб'єктів, атакожїхніхокремихскладальниходиницьідеталейзалежитьвіддеякихзагальнихвимог, якіповинензадовольнятистворюванийоб'єкт. Розглянемозагальнівимоги, якітребабратидоувагинавсіхетапахістадіях проектуваннятаконструюваннямашин.

Роботоздатність- поняття, щовизначаєтакийстанмашиниабо довільноїїскладальноїодиницічидеталі, приякомувоназдатнавиконуватизаданіфункціїзпараметрамищодо вимогтехнічноїдокументаціїзізбереженнямміцності, незмінностіформиірозмірів. стійкостіпротиспрацювання, потрібноїжорсткості, теплоівібростійкості. Ціпоказникироботоздатності, порушенняякихспричиняєвихідз ладумашиничидеталі, називаютькритеріямироботоздатності.

Високіексплуатаційніпоказникимашиниоцінюютьісную-

чимизразкамиподібнихмашин. Призбереженніабозменшеннімасиі габаритнихрозмірівновамашинаповинназабезпечуватибільшвисокі продуктивністьіККД, меншеспоживанняенергії, підвищенуточність, меншізатратипрацінаобслуговуванняіремонттощо.

Високанадійність- властивістьмашини, складальноїодиниці абодеталівиконуватизаданіфункції, зберігаючиприцьомусвоїексплуатаційніпоказникивдопустимихмежах, протягомнапередзаданогопроміжкучасу. Показникомнадійностіможебутиймовірність безвідказноїроботимашинивпризначеномуінтервалічасу.

Безпечністьвексплуатаціїхарактеризуєпридатністьконструкціїмашинидонормальноїексплуатаціїпротягомвизначеноготехнічною документацієюстрокуслужбибезаварійнихруйнувань, небезпечнихдляобслуговуючогоперсоналу, виробничогообладнання, а такожіншихсуміжнихоб'єктів.

Технологічністьіекономічністьконструкціїмашиничидеталі

- цеїнайбільшапростотаінайменшіматеріальнізатратиприївиготовленні.

Екологічністьмашини- здатністьївиконуватисвоїфункції безшкідливоговпливунанавколишнєсередовище.

138

Усіцівимогивзначніймірівзаємопов’язані, ілишеповнезадоволенняїхдаєможливістьдосягнутивисокоїякостімашинприпроектуваннііконструюванні.

14.3 Розрахункиприпроектуваннііконструюванні

Проектуванняіконструюваннямашиннерозривнопов'язаніз розрахунками, задопомогою якихвстановлюєтьсятехнічнахарактеристика, кінематичніпараметри, розміриіформанавантаженихдеталей, запасміцності, довговічністьдляусіхумовексплуатаціїідлявсіх навантажень. Розрахункиіконструюванняпоєднаніміжсобою.

Упроектуваннівикористовуютьтаківидирозрахунків: геометричні(розрахунокрозмірнихланцюгів, координат, зазорів); кінематичні(розрахунокпереміщень, швидкостей, прискорень, передаточнихчиселкінематичнихланцюгівтаін.); динамічні(розрахунокнавантаженьдеталейіїхніхзмінучасі); розрахункинаміцністьіжорсткість(визначеннянапруженьтадеформаційелементівмашинив робочихрежимах); енергетичні(розрахункизатратенергії, параметрівенергетичногобалансу); техніко-економічні(розрахункипродук- тивності, вартості, ефективностівикористання).

Тойчиінший розрахунок требавиконуватизатакоюсхемою: а) підбірвихіднихданихдлярозрахунку; б) складаннярозрахункової схеми; в) визначенняосновнихкритеріївроботоздатностіоб'єктарозрахунку; г) безпосереднєвиконаннярозрахунку; д) формулювання висновківізаключень.

Розрахункинаміцністьтажорсткістьзалежновідїхмісцяв усьомупроцесіпроектуванняіконструюванняподіляютьнапроектні таперевірочні.

Проектнірозрахункивикористовуютьдлявизначеннявихіднихрозмірівдеталейчиїхелементів, дотогожцірозрахункивбільшостівипадківвиконуютьзаспрощенимиметодиками.

Перевірочнірозрахункиєобов'язковимиінайбільшточними. Вонивиконуютьсязапотрібнимикритеріямироботоздатностінакінцевихетапахпроектуванняіконструюваннядлявсіхвідповідальних деталеймашин.

Длядеталей високогоступенявідповідальностіабодеталей складноїформизточноневстановленимхарактеромнавантаження доцільнопроводитиекспериментальнуперевіркурозрахунків.

139

14.4 Жорсткість, віброітеплостійкістьелементівмашин

14.4.1 Поняттяпрожорсткістьташляхиїїзабезпечення Жорсткість- здатністьдеталейчинитиопірзмініїхформипри

діїексплуатаційнихнавантажень. Розрізняютьвласнужорсткістьдеталі, обумовленудеформаці-

ямивсьогоматеріалудеталі, іконтактнужорсткість, якапов'язаназ деформаціямитількиповерхневихшарівматеріалудеталівзоніконтактузіншоюдеталлю.

Жорсткістьоцінюютьспівставленнямрозрахунковихдеформаційдеталей(прогинівf , кутівповоротуперерезів , кутівзакручування таін.) придіїмаксимальнихексплуатаційнихнавантаженьз

припустимимидеформаціями.

Длябільшостідеталей(валів, штоків, ходовихгвинтівточних верстатів, елементівкорпуснихдеталей) основнезначеннямаєвласна жорсткість. Утакомуразіперевірочнірозрахункинажорсткістьвиконуютьзаформуламитаметодами, щовивчаютьсяурозділіопоруматеріалів.

Поняттяконтактноїжорсткостіналежитьнетількидовипадку початковогоконтактуполініїабовточці, алеідовипадкупочатковогоконтактуповеликійномінальнійплощі.

КонтактнідеформаціїодноріднихдеталейзпочатковимдотикомполініїабовточцівизначаютьзаформуламитеоріїГерца, аконтактнідеформаціїпривеликійномінальнійплощіконтактунаоснові експериментальновстановленихкоефіцієнтівконтактноїподатливості.

14.4.2 Поняттяпровіброітеплостійкістьелементівмашин Вібростійкість- здатністьконструкціїпрацювативзаданому

діапазоніексплуатаційнихрежимівбезнедопустимихколивань. Коливаннятавібраціїнайчастішепроявляютьсячерезнедоста-

тнюжорсткістьелементівмашин, незрівноваженістьобертовихдеталей, особливостіробочихпроцесівудвигунахтавиконавчихорганах машини, високіробочішвидкостітаін. Вібраціїспричиняютьдодатковізміннівчасінапруженнявдеталях, внаслідокчоговідбувається швидкевтомнеруйнування, погіршуєтьсяякістьроботимашини, зме-