2.2. Взаимозаменяемость.

Взаимозаменяемостью называется свойство независимо изготовленных с заданной точностью деталей обеспечивать возможность сборки без подгонки сопрягаемых деталей в сборочную единицу, а сборочных единиц – в изделие при соблюдении предъявляемых к ним требований.

При наличии взаимозаменяемости деталей упрощается и удешевляется эксплуатация машин и улучшается качество ремонта.

Взаимозаменяемость деталей машин обеспечивается системой допусков и посадок.

2.3. Стадии разработки при проектировании деталей и узлов машин.

Каждая новая конструкция должна быть лучше предыдущей. Поэтому перед конструкторами стоит непростая задача – создать машину, которая не уступала бы мировым аналогам по надежности, ресурсу работы и экономичности, обеспечила повышение производительности труда.

Проектирование представляет собой поиск научно обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений. Основная особенность проектирования – многовариантность.

Современное проектирование включает следующие основные этапы:

1. Техническое задание. Включает в себя: назначение изделия, область применения, условия эксплуатации и технические требования. Техническое задание составляется совместно заказчиком и исполнителем, затем происходит окончательное оформление документа.

2. Техническое предложение. Это конструкторский документ, обосновывающий технико-экономическую целесообразность разработки изделия на основе анализа вариантов возможных решений с учетом достижений науки и техники, патентных материалов, возможностей машиностроительных заводов и смежных отраслей.

3, 4, 5. Эскизный проект (содержит общий вид и сборочные чертежи в эскизной проработке).

3 – оценивают нагрузки и напряжения, определяют характерные отказы и главный критерий работоспособности.

4 – выбор материала конструкции, оценка его механических характеристик, определяют допускаемые значения критериев работоспособности.

5 – составление приближенной математической модели, предварительное определение размеров конструкции, эскизная компоновка и проверочные расчеты по критериям работоспособности.

6. Технический проект. Составление уточненной математической модели, окончательная обработка конструкции, проверочные расчеты по всему комплексу критериев и оптимизация конструкции.

7. Рабочий проект. Окончательное оформление рабочих чертежей, составление рабочей документации, технологических карт, проведение заводских испытаний опытного образца и государственные испытания, выпуск головной партии.

Лекция 3. Прочность при переменных напряжениях.

В материал лекции входит: классификация циклов перемены напряжений; понятия усталости и контактной прочности деталей машин.

3.1. Циклы напряжений в деталях машин.

Многие детали машин или их элементы (валы, оси, зубчатые колеса, дорожки тел качения и т.д.) работают в условиях, когда возникающие в них напряжения периодически изменяют свое значение или значение и знак.

По характеру изменения во времени внешние нагрузки в машинах делят на:

- статические (постоянные) – не изменяются во времени или изменяются достаточно медленно;

Рис. 3.1. Циклы напряжений: 1 – статическая

нагрузка; 2 – динамическая нагрузка

- динамические (переменные) – т.е. изменяются во времени (см. рис. 3.1).

Причиной изменения напряжений могут быть как постоянные (например, при вращении вала, нагруженного изгибающим моментом, одни и те же участки вала оказываются то в растянутой, то в сжатой зоне или при поочередном входе в зацепление зубьев колес в зубчатой передаче), так и переменные внешние нагрузки (например, для автомобиля переменность нагрузки может быть связана: с качеством дороги (асфальт, грунтовка) или с остановом и разгоном у светофора).

Номинальная нагрузка – нагрузка, соответствующая наиболее характерному режиму эксплуатации детали (в соответствии с выбранным критерием работоспособности), например, наиболее длительно действующая нагрузка.

Рабочая нагрузка – нагрузка, воспринимаемая деталью в процессе эксплуатации машины. Для исполнительного органа внешняя нагрузка и является рабочей.

Расчетная нагрузка – нагрузка, определяющая размеры и формы детали, соответственно рассматриваемому критерию прочности.

Эквивалентная нагрузка – такая постоянная нагрузка, которая по воздействию на деталь эквивалентна всем основным и дополнительным нагрузкам (т. е. заданную переменную нагрузку можно заменить постоянной – равноценной по повреждающему действию на деталь за тот же период времени).

Нагрузки могут быть заданы как усилие, крутящий момент или мощность.

Характеристикой напряженного состояния детали является цикл напряжений.

Цикл напряжений – совокупность последовательных значений напряжений за один период при регулярном нагружении (см. рис. 3.2 - 3.4).

Т - период (продолжительность одного цикла);

- максимальное напряжение;

- минимальное напряжение;

- среднее напряжение;

- амплитуда цикла (абсолютная величина – без учета знака);

Рис. 3.2. Асимметричный цикл.

- коэффициент асимметрии цикла (является основной характеристикой цикла).

;

;

Рис. 3.3. Отнулевой цикл.

;

;

.

Этот цикл является наиболее неблагоприятным для работы детали, т. к. характеризуется изменением не только значения, но и знака действующих напряжений (знакопеременный цикл).

Если , то значит действуют постоянные статические напряжения.

Рис. 3.4. Симметричный цикл.