Введение

Учебное пособие «Детали машин и основы конструирования» разработано для студентов заочной формы обучения специальности 180103 «Судовые энергетические установки» (VI семестр).

Настоящее пособие разработано в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта подготовки специалистов 2000 года по квалификации инженер-механик.

Учебное пособие содержит краткий учебный материал по темам «Механические передачи», «Валы и оси», «Подшипники» и «Муфты».

К изучению учебной дисциплины «Детали машин и основы конструирования» студенты должны подходить подготовленными в области естественно-научных и общепрофессиональных дисциплин. Это даст студенту возможность хорошо изучить конструкции деталей, узлов и механизмов, основы их расчета и конструирования, а также приобрести опыт самостоятельного решения задач конструирования типовых узлов и деталей машин.

Издание данного учебного пособия вызвано необходимостью углубления знаний студентов по теоретической и прикладной механике, систематизации теоретического и практического материала, а также особенностью обучения по заочной форме. Студентам удобнее и проще изучать дисциплину с использованием учебного пособия, в котором сконцентрированы основные понятия, определения и методики расчета.

1 Механические передачи

1.1 Общие сведения о механических передачах

Механическими передачами или просто передачами называют механизмы, служащие для передачи механической энергии на расстояние. При этом они могут, при необходимости, выполнять следующие функции:

• понижать (или повышать) частоту вращения, соответственно повышая (или понижая) вращающий момент;

• преобразовывать вид движения, например, вращательное в поступательное;

• регулировать скорость и изменять направление движения рабочего органа машины;

• распределять механическую энергию двигателя между несколькими исполнительными механизмами.

Основные причины применения передач в машинах следующие:

• требуемые скорости движения исполнительных механизмов, как правило, не совпадают с оптимальными скоростями двигателя. У исполнительных механизмов скорости значительно ниже, а тихоходные двигатели для больших вращающих моментов очень громоздки и дороги;

• для большинства технологических и транспортных машин необходима возможность регулирования скорости и периодическая работа с большими вращающими моментами при малых скоростях. Между тем регулирование скорости двигателя не всегда возможно и экономически оправдано;

• двигатели обычно выполняют для равномерного вращательного движения, а в машинах часто оказывается необходимым поступательное движение с заданным законом изменения скорости;

• двигатели не всегда могут быть непосредственно соединены с исполнительными механизмами из-за требований к габаритам машины, условий техники безопасности, удобства обслуживания, а иногда должны приводить по нескольку механизмов.

1.2 Классификация механических передач

По принципу работы передачи разделяют на:

• передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные передачи, передача винт-гайка);

• передачи трением (фрикционные, ременные).

Кроме того, их также разделяют на:

• передачи с непосредственным контактом (зубчатые, червячные, фрикционные);

• передачи с использованием промежуточного звена (цепные, ременные).

Передачи, уменьшающие частоту вращения, называются понижающими, увеличивающие частоту вращения называются повышающими. В технике в основном применяют понижающие передачи.

Различают также силовые и кинематические передачи.

В зависимости от назначения передачи выполняют с постоянным или с переменным (регулируемым) передаточным числом. В последнем случае применяют ступенчатое или бесступенчатое регулирование. Ступенчатое регулирование дешевле и осуществляется более простыми и надежными механизмами. Бесступенчатое регулирование вследствие возможности выбора оптимального режима способствует повышению производительности и качественных показателей работы машины. Кроме того, оно благоприятно для автоматизации и управления на ходу, но, как правило, более дорогое и менее надежное.

Виды механических передач:

• Зубчатые передачи – передачи зацеплением с непосредственным контактом: цилиндрические (рис. 1.1а) – с параллельными осями вращения; конические (рис. 1.1б) – с пересекающимися осями; червячные (рис. 1.1г) – зубчато-винтовые; винтовые (рис. 1.1в) и гипоидные (рис. 1.1е) – со скрещивающимися осями; планетарные – оси вращения части колес являются подвижными; волновые; реечные (рис. 1.1д) – для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот).

  а	б
  			в
  г		д	е
  Рис. 1.1. Виды зубчатых передач

• Цепные передачи (рис. 1.2а) – передачи зацеплением с промежуточным звеном – цепью;

• Фрикционные передачи – передачи трением с непосредственным контактом между дисками: цилиндрические или конические;

• Ременные передачи (рис. 1.2б) – передачи трением с промежуточным звеном – ремнем;

а	б
Рис. 1.2. Цепная (а) и ременная (б) передачи

Передачи зацеплением отличаются надежностью, компактностью, отсутствием проскальзывания, но они дороги, требуют высокой точности изготовления, создают шум в зацеплении при высоких скоростях. Передачи трением отличаются плавностью работы, отсутствием шума, дешевле в изготовлении, но обладают большими габаритами и более низкой долговечностью.