- •Основные понятия и определения
- •Предмет изучения
- •Структура курса
- •Этапы проектирования
- •Основные требования к машинам
- •1.Правильный учет величины и характера нагрузок и условий работы.
- •2. Создание предохранительных устройств
- •3. Правильный выбор материалов и применение поверхностного упрочнения деталей.
- •4. Максимальное использование принципа стандартизации.
- •Нарезание конических колес методом обкатки
- •Влияние z на форму и прочность зуба
- •Критерии работоспособности деталей
- •Формулы для расчета тел на прочность
- •Расчет по предельным состояниям.
- •Расчеты на усталостную прочность
- •Влияние срока службы детали на допускаемое напряжение при постоянном нагружении переменной нагрузкой
- •Термостойкость делится на теплостойкость и хладостойкость.
- •Машиностроительные материалы и термическая обработка
- •Термическая обработка:
- •Механические передачи
- •Ориентировочные значения основных параметров передач вращательного движения
- •Зубчатые передачи
- •Расчет зубьев на изгибную прочность
- •Расчет зубьев на прочностьпри воздействии максимальной (пиковой) нагрузки
- •Особенности геометри косозубых и шевронных зубчатых колес
- •Коэффициент перекрытия косозубых передач. Расчеты на прочность цилиндрических косозубых и шевронных передач
- •Усилия в зубчатых цилиндрических передачах
- •Допускаемые напряжения
- •Окружной и нормальный модули в косозубой передаче
- •Расчеты на прочность цилиндрических косозубых и шевронных передач. Эквивалентное прямозубое колесо
- •Шевронные передачи конические зубчатые передачи.
- •Формы зуба конического колеса
- •Нарезание прямозубых и тангенциальных конических колес Зависимости углов начальных конусов δ1 и δ2 от передаточного числа
- •Радиусы дополнительных конусов
- •Силы в конических прямозубых передачах
- •Силы натяжения ремня в передаче трением
- •Вывод формулы Эйлера
- •Найдем силы f1 и f2 в ведущей и ведомой ветвях ремня.
- •Напряжения в ремне
- •Нагрузки на валы и опоры
- •Расчет ремней (общие положения)
- •Для примера рассмотрим ремень с хлопчатобумажным кордом.
- •Клиноременная передача
- •Выбор клиновых ремней
- •Расчет клиновых ремней
- •Достоинства:
- •Критерии работоспособности и расчета
- •Цепные передачи
- •Зубчатые цепи
- •Звездочки
- •Геометрические и кинематические параметры цепных передач
- •Кинематика цепной передачи
- •Фрикционные передачи
- •Трение в кинематических парах
- •Виды разрушения подшипников
- •Критерии расчета подшипников
- •Расчет на долговечность
- •Расчет подшипников по статической грузоподъемности
- •Особенности расчета радиально-упорных подшипников
- •Способы фиксации валов в корпусе
- •Фиксация подшипников на валу
- •Подшипники скольжения.
- •Конструкция подшипника скольжения
- •Сварные соединения
- •Электродуговая
- •Газовая сварка
- •2. Электродуговая сварка под флюсом.
- •3. Электрошлаковая сварка, также как две предыдущие – сварка плавлением при прохождении тока через шлаковую ванну от электрода к изделию.
- •Контактная сварка.
- •Стыковые швы,
- •Контактная сварка
- •Паяные и клеевые соединения Паяные
Термическая обработка:
Применяется для придания стали определенных свойств (высокой прочности, пластичности, вязкости и др.). Выполняют термообработку заготовок, либо готовых деталей. Любой вид термической обработки состоит из трех стадий: нагрева до требуемой температуры с определенной скоростью, выдержки при этой температуре в течение требуемого времени и охлаждения с заданной скоростью. К основным видам термической обработки относятся отжиг, нормализация, улучшение, закалка и отпуск.
Отжиг характеризуется медленным охлаждением часто вместе с нагревательной печью. Отжиг применяют для снижения твердости и лучшей обрабатываемости резанием отливок, проката и поковок из углеродистых и легированных сталей, а также для снятия остаточных напряжений после сварки.
Нормализация отличается медленным охлаждением детали. Применяется для получения более высокой твердости, чем после отжига.
НB < 160…210
Улучшение отличается от нормализации большей скоростью охлаждения. Применяется для получения более высокой твердости и прочности, чем после нормализации. НB < 200…310
Закалка характеризуется высокой скоростью охлаждения в воде, масле или солевых растворах. В результате закалки металл получает мелкозернистую однородную структуру с высокой твердостью, прочностью, коррозионной стойкостью., но пониженной пластичностью и более трудно обрабатывается резанием. Закалка подразделяется на объемную и поверхностную. НRC48…53.
Отпуск состоит в нагреве до температуры ниже интервала фазовых превращений, с последующим охлаждением на воздухе Применяется после закалки для улучшения обрабатываемости резанием и уменьшения остаточных термических напряжений.
Механические передачи
Фрикционные вариаторы
Важнейшими параметрами передачи является передаточное отношение, передаваемая мощность, габаритные размеры, стоимость, вес, КПД.
Ориентировочные значения основных параметров передач вращательного движения
Вид передачи |
Передаточное отношение |
КПД одной ступени |
Относительные размеры*/ масса |
Относительная стоимость* |
Примечания | |||
Часто встречающиеся |
Наибольшее | |||||||
Цилиндрическая зубчатая |
Одноступенчатая |
3-5 |
6-10* |
0,93*-0,98 |
1/ 1 |
1 |
| |
Двухступенчатая |
|
До 30 |
|
1,55/ 0,85 |
0,65 |
| ||
Трехступенчатая |
|
До 150 |
|
1,9/0,8 |
0,8 |
| ||
Коническая зубчатая |
2-4 |
5 |
0,88*-0,98 |
2/ 1,1 |
1,8 |
| ||
Винтовая зубчатая |
1-4 |
5 |
0,8-0,9 |
1,8 / 2 |
2 |
| ||
Червячная
|
Однозаходная Двухзаходная Четырехзаходная |
15-40 8-20 4-12 |
100 50 25 |
0,4-0,65 0,7-0,8 0,8-0,95 |
1/1,04
|
1,5
|
| |
Ременная
|
Плоскоременная Клиноременная |
2-4
|
6
|
0,94-0,96
|
15/ 0,35 4/ 0,45 |
0,17 0,25 |
| |
Цепная |
2-4 |
8 |
0,92-0,96 |
1,7/ 0,25 |
0,3 |
| ||
Фрикционная |
2-4 |
7 |
0,85-0,95 |
1,7 / 1,5 |
0,8 |
| ||
Планетарный одноступенчатый |
|
До 15 |
0,93-0,98 |
0,6 / 0,8 |
1-1,5 |
|
* Относительные размеры и стоимость передач сопоставимы при одинаковых передаточных отношениях и передаваемой мощности.
Передаточное отношение – это отношение угловой скорости ω1 ведущего вала к угловой скорости ω2 ведомого:
. (1.1)
Условимся в дальнейшем параметрам ведущего звена присваивать индекс 1, а параметрам ведомого элемента – индекс 2.
Независимо от вида передачи все они имеют ряд общих параметров, которые используются при проектировании и расчете.
Окружная скорость , (1.2)
где ω — угловая скорость, рад/с; D - диаметр звена передачи, м; п - частота вращения, об/мин; V- окружная скорость, м/с.
Окружная сила ─ сила, действующая на звено, вызывающая его вращение и направленная по касательной к траектории точки ее приложения:
,(1.3)
где Ft ─- окружная сила, Н; Т ─ крутящий момент, Н×м.
Связь между окружной силой, окружной скоростью и мощностью Р выражается формулой
Р=Ft V, (1.4)
в которой используются следующие единицы измерений : мощности - [Вт], окружной силы – [Н] и скорости - [м/с].
Мощность можно выразить также через крутящий момент Т и угловую скорость w, тогда
P=T·w (1.5)
В формуле (1.5) Р ─мощность, [Вт]; Т─ крутящий момент [Н×м] и w ─ угловая скорость [рад/с].
Часто, зная передаваемую мощность и угловую скорость, приходится определять крутящий момент:
. (1.6)
Поскольку в технике обычно мощность выражают в киловаттах, а частота вращения n в оборотах/мин, то для определения крутящего момента, выраженного в ньютонометрах, используют также формулу
, (1.7)
где Р ─ в [кВт], а n ─ в [об/мин]. Формула (1.7) получена из (1.6) с учетом того, что 1 кВт = 103Вт и .
Коэффициент полезного действияпередачи представляет собой отношение мощности на ведомом звене к мощности ведущего звена, т.е.
. (1.8)
Отметим, что коэффициент полезного действия всегда меньше единицы и общий КПД последовательно соединенных передач равен произведению КПД каждой передачи.
Предварительные сравнения различных типов передач можно приводить с помощью табл. 1.1.