
- •Лекция 1
- •1. Основные понятия тмм
- •1.1. Понятие машины и механизма
- •1.2. Звенья, кинематические пары и цепи
- •1.3. Кинематическая схема механизма
- •1.4. Степень подвижности (свободы) механизма
- •1.5. Структурный анализ и синтез механизмов
- •Правила структурного анализа
- •2.3 План ускорений механизма (пум)
- •3. Силовой анализ (исследование) механизма
- •3.1 Силы, действующие на звенья механизма
- •Сопротивление материалов
- •1. Общие сведения
- •1.1. Основные понятия и определения.
- •1.2. Схематизация внешних нагрузок.
- •1.3 Схематизация элементов конструкций
- •1.4. Типы опор, реакции связей
- •1.5 Деформация тел
- •1.6. Гипотезы и допущения сопротивления материалов
- •2. Внутренние силы. Метод сечений.
- •Понятие о напряжениях.
- •3. Растяжение (сжатие).
- •3.1. Напряжение и деформация при растяжении.
- •3.2. Закон Гука при растяжении.
- •3.3. Испытание материалов на растяжение или сжатие.
- •3.4 Допускаемые напряжения и запас прочности.
- •4. Изгиб
- •4.1 Общие понятия и типы опор.
- •4.2 Изгибающие моменты и изгибающие силы. Правила знаков и эпюры изгибающих моментов.
- •4.3 Деформации и напряжения при изгибе. Закон Гука при изгибе. Условие прочности при изгибе.
- •5. Сдвиг
- •5.1 Чистый сдвиг и его особенности.
- •6. Кручение
- •6.1 Основные понятия и определения.
- •6.2 Деформации и напряжения при кручении. Закон Гука при кручении.
- •7. Расчёты на прочность деталей, работающих в условиях сложного нагружения.
- •7.1. Изгиб с кручением.
- •8. Устойчивость сжатых стержней.
- •9. Прочность деталей работающих в условиях переменных нагрузок.
- •9.1 Циклы изменения нагружения.
- •9.3 Факторы, влияющие на предел выносливости.
- •1.1 Этапы создания машин. (Стадии разработки конструкторской документации).
- •1.2 Машиностроительные материалы
- •1.3 Основные требования, предъявляемые к деталям машин
- •I Механические передачи
- •1. Блок-схема машины
- •1.1 Основные кинематические и энергетические соотношения в передаче.
- •1.2. Классификация передач механической энергии.
- •2. Зубчатые передачи
- •2.1. Классификация зп
- •8. По наличию коррекции
- •2.2. Основные кинематические и геометрические параметры цилиндрической прямозубой зп
- •2.3 Усилия в зацеплении цилиндрической прямозубой передачи.
- •2.4 Расчётные нагрузки.
- •2.5 Виды разрушений и критерии работоспособности зп
- •2.6. Расчет зубчатых цилиндрических прямозубых передач по напряжениям изгиба (проверка на отсутствие усталостного излома зубьев)
- •Расчет зубчатых цилиндрических прямозубых передач по контактнымнапряжениям (проверка на отсутствие усталостного выкрашивания поверхностей зубьев)
- •2.8. Проверка прочности зубьев при действии пиковой нагрузки
- •2.9. Расчетная схема нагружения валов цилиндрической прямозубой передачи
- •2.10. Цилиндрические косозубые передачи
- •Силы в зацеплении цилиндрической косозубой передачи
- •Расчетная схема нагружения валов цилиндрической косозубой передачи
- •2.11. Шевронные передачи
- •2.12 Зубчатые конические передачи
- •Проектный и проверочный расчет прямозубых конических передач на изгибную и контактную прочность зуба.
- •2.17 Силы в зацеплении конической передачи
- •2.13 Передачи между перекрещивающимися валами
- •Червячная передача с цилиндрическим червяком
- •Геометрические параметры червячной передачи
- •Передачи гибкой связью к передачам гибкой связью относятся ременные и цепные передачи.
- •3. Ременные передачи
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Силы и напряжения в ремне
- •3.3. Способы регулирования натяжения ремня
- •3.4. Порядок расчёта клиноремённой передачи.
- •3.9. Кривые скольжения. Коэффициент тяги.
- •4. Цепные передачи
- •4.1. Общие сведения.
- •Классификация цп
- •4.2. Геометрические параметры цепной передачи.
- •4.3. Проектный и проверочный расчет цепной передачи.
- •Способы регулирования натяжения цепи:
- •Способы смазки цепи.
- •5.3 Проверочный расчет валов
- •Расчёт валов и осей на усталостную прочность
- •5.4 Проектный и проверочный расчет осей
- •6. Подшипники
- •6.1. Подшипники качения
- •Выбор подшипников качения.
- •Расчёт подшипников качения по динамической грузоподъёмности (расчет на долговечность)
- •6.2. Подшипники скольжения.
- •7. Соединения
- •7.3. Резьбовые соединения
- •Неразъемные соединения
- •7.4. Сварные соединения (электродуговой сваркой)
- •1. Стыковые.
- •2. В нахлёстку. 3. Тавровое соединение.
- •7.5. Заклепочные соединения
- •8. Муфты приводов
- •8.1. Характеристика и классификация муфт
- •8.2. Глухие муфты
- •Глухие муфты (втулочные - а, б и фланцевая - г).
- •8.3. Компенсирующие муфты
- •Схемы смещения валов: а) осевое, б) радиальное, в) угловое, г) комбинированное Жесткие компенсирующие муфты
- •Муфта упругая втулочно-пальцевая
- •Муфта упругая со звездочкой
- •8.4. Управляемые муфты
- •Кулачковые и зубчатые муфты
- •Кулачковая (а) и зубчатая (б) муфты
- •Фрикционные сцепные муфты
- •Управляемая сцепная муфта
- •8.5. Самоуправляемые муфты
- •Обгонные муфты
- •Роликовая обгонная муфта
- •При определенной скорости вращения полумуфты под действием центробежных сил грузы колодки 2 преодолевают силу сжатия пружины, прижимаются к барабану ведомой обоймы, и муфта плавно включается.
1.3 Основные требования, предъявляемые к деталям машин
на стадии проектирования.
Детали машин должны отвечать следующим требованиям:
I Работоспособность
II Надёжность
III Экономичность
Эти три параметра определяют совершенство конструкции детали.
I. Работоспособность - это способность детали выполнять заданные
функции.
Обычно выделяют пять основных критериев работоспособности.
Критерии работоспособности:
а) Прочность – это способность детали воспринимать нагрузки не разрушаясь.
б) Жесткость – это способность детали сопротивляться изменению формы под действием нагрузки (не подвергаясь остаточной деформации).
в) Износостойкость – способность детали противостоять изменению геометрических размеров вследствие износа (истирания).
г) Теплостойкость – это способность детали сохранять работоспособность в заданных температурных режимах без снижения эксплуатационных характеристик.
д) Вибростойкость – способность детали выполнять заданные функции без недопустимых резонансных колебаний.
Теперь рассмотрим каждый критерий работоспособности подробно.
а) Прочность.
Наиболее распространенным методом оценки прочности деталей машин является сравнение расчетных напряжений , с допускаемыми [], [].
Различают два вида прочности:
объемная прочность (рассматриваются внутренние деформации)
контактная прочность (рассматриваются деформации поверхности).
Объемная прочность определяется следующими условиями:
- по напряжениям растяжения р
;
- по напряжениям изгиба и
;
- по напряжениям кручения кр
,
где F, Mи , Мкр – сила, изгибающий и крутящий моменты;
А, Wz , Wр – площадь сечения, осевой и полярный моменты сопротивления.
Контактная (поверхностная) прочность.
;
;
Контактнуюпрочностьоценивают по контактным напряжениямН
где qn, Eпр, Rпр – нормальная распределенная нагрузка, приведенные модуль упругости и радиусы кривизны поверхностей.
б) Жесткость.
В ряде случаев жесткость - основной критерий работоспособности детали.
В расчетах на жесткость сравнивают либо перемещения L, либо прогиб y, либо угол , обусловленные деформациями, с предельно допускаемыми значениями:
L [L], y [y], [].
в) Износостойкость.
Многие детали выходят из строя вследствие износа, т.е. уменьшения размеров и изменения формы поверхности за счет трения.
кривая износа
I – приработка, II – установившийся износ III – катастрофический износ
В результате износа снижается КПД, точность сопряжения деталей, надежность и экономичность машин. Износ деталей значительно повышает стоимость эксплуатации машин в связи с необходимостью их периодического ремонта.
.
В отдельных случаях стоимость ремонта в период эксплуатации может превышать стоимость изделия в несколько раз.
г) Теплостойкость.
Нагрев деталей свыше допускаемых пределов может вызвать недопустимые последствия для нормальной эксплуатации.
Вследствие нагрева возможно:
– появление остаточной деформации;
– понижение защищающих свойств масляных пленок;
– заклинивание сопрягаемых подвижных деталей.
При расчетах на теплостойкость сопоставляют расчетную Тр температуру с допускаемой [T]:
.
д) Вибростойкость.
Вибрации
вызывают дополнительные переменные
напряжения, приводящие к усталостному
разрушению деталей. Особенно опасными
являются резонансные колебания, когда
собственная частотаfСсовпадает или близка к частотеfВ
вынужденных колебаний. Поэтому расчет
на вибростойкость ведут по условию
несовпадения частот собственных и
вынужденных колебаний:
fС fВ .
Если деталь удовлетворяет всем перечисленным критериям работоспособности, то далее необходимо проверить выполнение следующего требования, предъявляемого к ее конструкции - надежность.
II. Надежность- это способность конструкции выполнять заданные функции в течение заданного времени или заданной наработки, сохраняя эксплуатационные показатели в нормативных пределах.
Надежность является сложным свойством, которое состоит из сочетания: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Одним из основных показателей надежности является вероятность безотказной работыв течение заданного периода времени.
,
где - вероятность безотказной работы всей
системы;
- вероятность безотказной работы
-го
элемента.
Зависимость показывает, что с увеличением элементов вероятность безотказной работы системы снижается. Для повышения надежности системы используют несколько приемов.
Повышение надежности на стадии проектирования может достигаться:
применением более коротких кинематических цепей (меньшего числа изделий);
применением дублирующих (параллельных) систем, т.е. в цепь добавляется параллельная система, которая включится при отказе штатной системы.
III. Экономичность - комплекс мероприятий, направленных на создание работоспособных надежных конструкций при минимальных затратах.
Экономичность определяется стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию.
В настоящее время экономичность может достигаться за счет применения новых материалов и технологий.