- •Конспект лекцій лекція 1 - 3 Вступ
- •Основні положення про проектування та конструювання машин
- •Основні етапи створення технічних об'єктів
- •Види виробів та їхні характеристики
- •Види і комплектність конструкторських документів
- •Загальні вимоги до машин та їхніх елементів
- •Розрахунки при проектуванні і конструюванні
- •Навантаження елементів машин Загальні відомості про навантаження
- •Розподіл навантаження в часі та типові режими навантаження елементів машин
- •Шляхи зменшення навантаження елементів машин
- •Основні механічні характеристики матеріалів
- •Лекція 4 механічні передачі загальні відомості та параметри для розрахунку механічних передач
- •1. Призначення механічних передач та їхня класифікація.
- •2. Основні співвідношення для кінематичних параметрів і параметрів навантаження механічних передач
- •Розрахунки деталей машин на міцність Оцінка міцності деталей при простих деформаціях
- •Зміна напружень у часі
- •Визначення граничних напружень
- •Допустимі напруження і коефіцієнти запасу міцності
- •Лекція 5 -7 пасові передачі
- •Загальні відомості та класифікація пасових передач
- •Елементи пасових передач
- •Пружне ковзання паса та кінематика пасової передачі
- •Сили та напруження у вітках пасової передачі
- •Розрахунок пасових передач на тягову здатність і довговічність
- •Зубчасто–пасові передачі
- •Лекція 8 ланцюгові передачі Загальні відомості та класифікація ланцюгових передач
- •Деталі ланцюгових передач
- •Пристрої для регулювання натягу ланцюга.
- •Основні розрахункові параметри ланцюгових передач
- •Критерії роботоздатності та розрахунок ланцюгових передач
- •Лекція 9 -15 загальні відомості про зубчасті передачі
- •Основні параметри евольвентного зачеплення
- •Початковий контур зубчастих коліс
- •Коригування зубців циліндричних зубчастих передач
- •Ковзання і тертя у зачепленні зубців
- •Конструкції зубчастих коліс та їхнє виготовлення
- •Точність зубчастих передач
- •Матеріали і термообробка зубчастих коліс
- •Види руйнування зубців та критерії розрахунку на міцність зубчастих передач
- •Допустимі напруження у розрахунках зубчастих передач
- •Циліндричні зубчасті передачі
- •Радіуси кривини профілів зубців та приведена їхня кривина.
- •Навантаження на зубці циліндричних зубчастих передач
- •Розрахунок активних поверхонь зубців на контактні втому і міцність.
- •Розрахунок зубців на втому і міцність при згині
- •Проектний розрахунок циліндричних зубчастих передач та особливості розрахунку відкритих зубчастих передач
- •Конічні зубчасті передачі
- •Навантаження на зубці конічної зубчастої передачі
- •Розрахунок зубців конічних зубчастих передач на контактні втому і міцність, на втому і міцність при згині.
- •Проектний розрахунок конічної зубчастої передачі
- •Особливості конічних зубчастих передач із непрямими зубцями
- •Циліндричні зубчасті передачі із зачепленням новікова
- •Особливості розрахунків на міцність циліндричних передач Новікова
- •Гвинтові та гіпоїдні зубчасті передачі
- •Гвинтова зубчаста передача
- •Гіпоїдна зубчаста передача
- •Хвильові зубчасті передачі Принцип роботи та деякі схеми хвильових зубчастих передач
- •Кінематика хвильової зубчастої передачі
- •Елементи розрахунку хвильових зубчастих передач
- •Лекція 16-18 черв'ячні передачі Загальні відомості та класифікація черв'ячних передач
- •Параметри черв'ячної передачі
- •Матеріали і конструкції деталей черв'ячної передачі. Критерії роботоздатності та розрахунків
- •Допустимі напруження у розрахунках черв'ячних передач
- •Навантаження на зубці черв'ячного колеса
- •Розрахунок активних поверхонь зубців черв'ячного колеса на контактні втому і міцність при дії максимального навантаження
- •Особливості розрахунку зубців черв'ячного колеса на згин
- •Лекція 19 передачі гвинт – гайка
- •1. Загальні відомості
- •2. Конструкції деталей передач гвинт – гайка
- •3. Розрахунок передач гвинт – гайка
- •4. Приклад розрахунку передачі гвинт – гайка
- •Лекція 20 фрикційні передачі
- •1. Загальні відомості та класифікація фрикційних передач
- •2. Явища ковзання у контакті котків фрикційної передачі
- •3. Матеріали та конструкції деталей фрикційних передач
- •4. Види руйнування котків і критерії їхнього розрахунку. Допустимі контактні напруження та тиски.
- •5. Розрахунок циліндричних фрикційних передач
- •6. Розрахунок конічних фрикційних передач
- •Фрикційні варіатори
- •Лекція 21 - 22 осі та вали
- •2. Розрахункові схеми валів та осей. Критерії розрахунку
- •3. Розрахунок осей на міцність і стійкість проти втомного руйнування
- •4. Розрахунок валів на статичну міцність
- •5. Розрахунок валів на втомну міцність
- •6. Розрахунок валів на жорсткість
- •7. Розрахунок валів для запобігання поперечним коливанням
- •8. Проектний розрахунок валів та їхнє конструювання
- •Лекція 23 -24 шпонкові з'єднання
- •2. Розрахунок ненапружених шпонкових з'єднань
- •3. Розрахунок напружених шпонкових з'єднань
- •Зубчасті (шліцеві) та профільні з'єднання
- •1. Основні типи зубчастих з'єднань і області їхнього використання
- •2. Розрахунок зубчастих з'єднань
- •3. Профільні з'єднання
- •Пресові з'єднання
- •1. Загальні відомості
- •2. Деякі питання технології складання пресових з'єднань
- •3. Розрахунок пресових з'єднань
- •Лекція 25 -28 підшипники кочення
- •1. Загальні відомості
- •3. Монтаж, змащування та ущільнення підшипників кочення
- •4. Навантаження на тіла кочення. Види руйнувань і критерії розрахунку підшипників кочення
- •5. Підбір підшипників кочення за статичною та динамічною вантажністю
- •6. Розрахункове еквівалентне навантаження на підшипники кочення
- •7. Рекомендації щодо вибору підшипників кочення
- •Підшипники ковзання
- •1. Загальні відомості
- •2. Конструкції та матеріали підшипників ковзання
- •3. Змащування підшипників ковзання
- •4. Роботоздатність і режим рідинного тертя у підшипниках ковзання.
- •5. Розрахунки підшипників ковзання
- •6. Деякі спеціальні підшипники ковзання
- •Напрямні прямолінійного руху
- •Області застосування та конструкції напрямних
- •Основи розрахунку напрямних прямолінійного руху
- •Лекція 29 – 32 муфти приводів
- •2. Некеровані муфти
- •3. Керовані муфти
- •4. Самокеровані та комбіновані муфти
- •Лекція 33 – 35 зварні з'єднання
- •1. Особливості з'єднання деталей зварюванням і характеристика з'єднань
- •2. Види зварних з'єднань і типи зварних швів
- •Розрахунок зварних з'єднань на міцність
- •Допустимі напруження для зварних з'єднань
- •З'єднання деталей машин та пружні елементи
- •2. Кріпильні різьби та їхні основні параметри
- •3. Кріпильні різьбові деталі, їхні конструкції та матеріали
- •4. Стопоріння різьбових з'єднань
- •5. Елементи теорії гвинтової пари
- •6. Розрахунок витків різьби на міцність
- •7. Розрахунок на міцність стержня болта (гвинта) для різних випадків навантаження з'єднання
- •8. Розрахунок групових болтових з'єднань
- •9. Клемові, або фрикційно–гвинтові, з'єднання
- •10. Допустимі напруження та запаси міцності при розрахунках різьбових з'єднань
Розрахунок зварних з'єднань на міцність
Основною умовою при проектуванні зварних конструкцій деталей є забезпечення рівноміцності зварних швів та з'єднуваних елементів деталей.
У більшості випадків на практиці розміри зварних швів та тип їх визначаються за формою та конструкцією деталей. Тому розрахунок зварних з'єднань в основному виконують як перевірний.
Розрахунок стикових з'єднань. Стикове з'єднання розраховують на міцність за номінальними напруженнями без урахування підсилення швів (місцевого наплавлювання металу) і за тими самими умовами, що й для суцільних елементів деталей. Для схем навантаження стикових з'єднань із прямим та косим швами (рис. 15.7, а, б) умова міцності має такий вигляд:
σ = F/(δb) ≤ [σ]', (1)
де σ – напруження розтягу у шві; F – сила, що навантажує з'єднання;
δ, b– товщина та ширина з'єднуваних елементів відповідно;
[σ]' – допустиме напруження розтягу стикового зварного з'єднання.
Руйнування стикового зварного з'єднання може відбуватись безпосередньо по шву, місцю сплавлювання металу шва з металом деталі або по перерізу деталі в зоні термічного впливу, де в результаті нагрівання при зварюванні змінюються механічні властивості металу. У розрахунку цю невизначеність беруть до уваги відповідним вибором допустимого напруження [σ]' та з урахувавнням властивостей матеріалу з'єднуваних деталей.
Концентрація напружень, що виникає у стикових швах, незначна (Κσ ≤ 1,6). Для швів із знятим механічним способом підсиленням Кσ = 1
Розрахунок напусткових з'єднань. У напусткових з'єднаннях кутові шви умовно розраховують на зріз за найменшим перерізом, який знаходиться в бісектрисній площині прямого кута в поперечному перерізі шва (див. рис. 15.2, д, е), де розрахункова висота кутового шва m = 0,7k.
Для напусткових з'єднань, навантажених відповідно із схемами на рис. 15.8, а–в, умову міцності швів записують у вигляді
τ = F/(0,7kl) ≤ [τ]', (2)
де τ – розрахункове напруження зрізу; F – сила, що навантажує з'єднання;
k – катет кутового шва; l – довжина швів; [τ]' – допустиме напруження зрізу.
Для з'єднань із кількома швами за розмір l беруть сумарну довжину швів, наприклад для напусткового з'єднання фланговими швами (рис. 15.8, а ) l = 2lф, для з'єднання лобовими швами (рис. 15.8, б) l = 2lл, а для з'єднання комбіно–ваними швами (рис. 15 8, в) l = 0,28lл + 1,5lф.
В останньому випадку зменшену довжину шва l беруть у зв'язку з нерівномірністю розподілення навантаження на лобовий та флангові шви.
У зварному з'єднанні з несиметричним розміщенням флангових швів щодо лінії дії сили F (рис. 15.8, г) загальну довжину швів l = lФ1 + lФ2 визначають за умовою (2). Тоді lф1 та lф2 беруть відповідно до тих часток сили F, що припадають на окремі шви:
lФ1 = lе2/(e1 + e2); lФ2 = lе1/(е1 + е2).
Для напусткового з'єднання із кільцевим кутовим швом, навантаженого відповідно до схеми на рис. 15.8, д, напруження зрізу в шві визначають окремо від сили F і від крутного моменту Т. Тоді ці напруження складають геометрично (τF і τT напрямлені під прямим кутом):
τF = F/(0.7kπd); τT = FT/A = 2T/(0,7kπd2); τ = √τF2 + τT2 ≤ [τ]'. (3)
У цьому випадку колова сила на шов від крутного моменту FT = 2T/d, а площа зрізу шва А = 0.7kπd.
Якщо з'єднання навантажене моментом Μ (рис. 15.9, а), то напруження у швах розподіляються по їхній довжині нерівномірно і напрям їх різний (на рис. 15.9, a стрілками вказані напрями напружень зрізу в різних точках швів).
Нерівномірність розподілення напружень тим більша, чим більша довжина l швів відносно розміру Ь. У загальному випадку максимальне напруження на кінцях швів можна визначити за формулою τM = M/Wp, де Wp – полярний момент опору перерізу швів у площині їхнього руйнування.
Для коротких швів (l < b), наближено можна припустити, що напруження зрізу розподіляються вздовж швів рівномірно (рис. 159, б) і спричинюються дією на кожний шов сили F = M/b. Тоді умова міцності з'єднання має вигляд
τM = M/(0,7klb) ≤ [τ]'. (4)
З урахуванням цих допущень можна розглядати наближений розрахунок зварного з'єднання і для більш загальної схеми навантаження (рис. 15.9, в), де шви навантажуються силами F1 = F cosα, F2 = F sinα, а також моментом Μ = F2h.
У цьому разі більш навантаженим є верхній шов, для якого умова міцності має вигляд (напрям напружень на рис. 15.9, в показано стрілками)
τmax = √ τF1 + τM )2 + τ2F2 ≤ [τ]', (5)
де складові напружень зрізу визначають відповідно за формуламиї
τF1 = F1/(2∙0,7kl); τF2 = F2/(2∙0,7kl); τM = M/(0,7klb).
Розрахунок таврових з'єднань.
У таврових з'єднаннях із попередньою підготовкою кромок напруження в швах визначають так, як і для суцільних деталей, але порівнюють ці напруже–ння із допустимими напруженнями для зварних швів.
Для таврових з'єднань, здійснених кутовими зварними швами без підготовки кромок, розрахунок на міцність виконують за напруженням зрізу в зварних швах. Згідно зі схемою навантаження таврового з'єднання (рис. 15.10) максимальне напруження зрізу має місце в точках верхніх кінців швів.
Це напруження дорівнює сумі напружень від дії двох складових сили F на двох взаємно перпендикулярних напрямах
F1 = F cosα, F2 = F sinα та моменту Μ = F2h.
Для двох швів таврового з'єднання
τF1 = F1/(2∙0,7kb); τF2 = F2/(2∙0,7kb); τΜ = M/(2W0) = 3M/(0,7kb2).
У виразі для τΜ величина W0 = 0,7kЬ2/6 – осьовий момент опору перерізу одного шва в площині його руйнування.
Відповідно умову міцності такого таврового з'єднання записують у вигляді
τmах = √( τF1 + τΜ)2 + τ2F2 ≤ [τ]'. (6)
Для частинного випадку навантаження, наприклад при α = 0, дістають
Fl = F; F2 = 0; Μ = 0 і τ = τF = F/(2 · 0,7kb) ≤ [τ]'.
Розрахунок з'єднань, виконаних контактним зварюванням. З'єднання точковим або шовним контактним зварюванням розраховують за напружен–нями зрізу. Для з'єднання на рис. 15.11, a за умови рівномірного розподілу навантаження на всі зварні точки умову міцності записують у вигляді
τ = 4F/πd2zi) ≤ [τ]', (7)
де z – число зварних точок; і – число площин зрізу (для з'єднання на рис. 15.11, а маємо z = 3, а i = 2).
Нерівномірність розподілу навантаження між зварними точками враховують вибором занижених допустимих напружень [τ]'. Число зварних точок, що розміщуються в напрямі лінії дії сили, рекомендують брати не більш як п'ять.
Шовне контактне зварювання (рио. 15.11, б) можна розглядати при
розрахунку як неперервний ряд точок, що взаємно перекриваються. Тому умову міцності для з'єднання на рис. 15.11, б можна записати так:
τ = F/(al) ≤ [τ]', (8)
де а і l – відповідно ширина та довжина зварного шва.