- •1.2. Основные определения курса. Классификация механизмов, узлов и деталей.
- •1.3. Качество. Критерии качества.
- •1.4. Критерии экономичности.
- •1.5. Критерии надежности.
- •Лекция 2. Требования к деталям, критерии работоспособности.
- •2.1. Основные критерии работоспособности деталей и узлов машин.
- •2.2. Взаимозаменяемость.
- •2.3. Стадии разработки при проектировании деталей и узлов машин.
- •Лекция 3. Прочность при переменных напряжениях.
- •3.1. Циклы напряжений в деталях машин.
- •3.2.Усталость материалов деталей машин.
- •3.2.1. Влияние концентрации напряжений на предел выносливости.
- •3.2.2. Влияние абсолютных размеров детали на предел выносливости.
- •3.2.3. Влияние качества обработки поверхности на предел выносливости.
- •3.2.4. Влияние упрочнения поверхности на предел выносливости.
- •3.3. Контактная прочность деталей машин.
- •Лекция 4. Сварные соединения.
- •4.1. Общие сведения о сварке.
- •4.2. Классификация сварных соединений.
- •4.3. Расчет на прочность сварных соединений.
- •4.3.1. Расчет сварных стыковых соединений.
- •4.3.2. Расчет сварных нахлесточных соединений.
- •4.3.3. Расчет сварных тавровых соединений.
- •4.4. Допускаемые напряжения для сварных швов.
- •Лекция 5. Соединения с натягом.
- •5.1. Общие сведения.
- •5.2. Расчет соединений с натягом.
- •5.3. Определение расчетного натяга.
- •5.4. Проверочный расчет на прочность соединяемых деталей.
- •Лекция 6. Шпоночные и шлицевые соединения.
- •6.1. Шпоночные соединения.
- •6.2. Напряженные шпоночные соединения.
- •6.3. Ненапряженные шпоночные соединения.
- •6.4. Расчет шпоночных соединений.
- •6.5. Шлицевые соединения.
- •6.6. Соединения с прямобочным профилем зубьев.
- •6.7. Соединения с эвольвентными зубьями.
- •6.8. Соединения с треугольным профилем.
- •6.9. Расчет шлицевых соединений.
- •Лекция 7. Резьбовые соединения.
- •Винтовая линия.
- •Метрическая резьба.
- •Соотношение сил в винтовой паре.
- •Условие самоторможения резьбы.
- •Кпд винтовой пары.
- •Распределение нагрузки по виткам резьбы.
- •Лекция 11. Резьбовые соединения.
- •Классы прочности и материалы резьбовых соединений.
- •Допускаемые напряжения в болтах при постоянной нагрузке.
- •Расчет резьбы на прочность.
- •Расчет ненапряженного болтового соединения (стержень болта нагружен только внешней растягивающей силой без предварительной затяжки).
- •Напряженное резьбовое соединение (расчет винта на совместное действие растяжения и кручения).
- •Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке.
- •Эффект эксцентричного нагружения болта.
- •Болт затянут, внешняя нагрузка раскрывает стык деталей.
- •Обозначение стандартизированной резьбы.
- •Лекция 10. Механические передачи.
- •10.1. Общие сведения о механических передачах.
- •Основные кинематические и силовые соотношения в передачах.
- •10.2. Зубатые передачи.
- •10.2.1. Общие сведения о зубчатых передачах.
- •10.2.2. Геометрия прямозубых цилиндрических колес.
- •10.2.3. Особенности геометрии цилиндрических косозубых и шевронных колес.
- •10.3. Точность зубчатых передач.
- •13.2. Ременные передачи.
- •Детали ременных передач.
- •Геометрические зависимости.
- •Силы в передаче.
- •Скольжение ремня и передаточное число.
- •Напряжения в ремне.
- •Расчет ременных передач.
- •Лекция 14. Фрикционные передачи.
- •Основные типы фрикционных передач и вариаторов.
- •Цилиндрическая фрикционная передача.
- •Коническая фрикционная передача.
- •Лобовой вариатор.
- •Торовый вариатор.
- •Клиноременный вариатор (вариатор с раздвижными конусами).
- •Дисковые вариаторы.
- •Лекция 15. Цепные передачи.
- •Детали цепных передач.
- •Причины выхода из строя цепных передач.
- •Натяжение и смазывание цепи. Кпд цепных передач.
- •Основные параметры цепных передач.
- •Силы в ветвях цепи.
- •Расчет цепных передач.
Расчет ненапряженного болтового соединения (стержень болта нагружен только внешней растягивающей силой без предварительной затяжки).
Рис. 11.2.
Примером служит резьбовой участок крюка для подвешивания груза (рис. 11.2.). Расчет ведут в предположении осевого нагружения растягивающей статической нагрузкой . Опасным является сечение, ослабленное резьбой. Площадь этого сечения оценивают приближенно по внутреннему диаметру резьбы .
Условие прочности по напряжениям растяжения в стержне:
;
и расчетный внутренний диаметр резьбы:
,
где А – площадь опасного сечения.
Напряженное резьбовое соединение (расчет винта на совместное действие растяжения и кручения).
Рис. 11.3. Винтовая стяжка.
В результате предварительной затяжки, еще до приложения нагрузки в соединении возникают напряжения и деформации.
Примером таких соединений может служить винтовая стяжка или затянутый болт без внешней нагрузки.
Эквивалентное напряжение в винте (болте) определяется по 4-й теории прочности:
,
где или - напряжение растяжения;
- напряжение от скручивания стержня винта (болта) при затяжке.
Здесь – момент сил трения в резьбе под действием осевого усилия или , который вызывает в витках напряжение кручения , влияние которого учитывается коэффициентом 1,3.
Для стандартных резьб при коэффициенте трения :
,
где 1,3 – коэффициент, учитывающий влияние моментов трения на витках резьбы.
.
Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке.
Рис. 11.4.
Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выполнена в двух вариантах.
Болт поставлен с зазором (рис. 11.4.). При этом внешнюю нагрузку F уравновешивают силами трения в стыке, которое образуется от затяжки болта. Без затяжки болтов детали могут сдвигаться в пределах зазора, что недопустимо.
или ,
где i – число плоскостей стыка деталей, f =0,15-0,2– коэффициент трения в стыке,
K – коэффициент запаса (K=1,3-1,5 при статической нагрузке, K=1,8-2 при переменной нагрузке).
Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению:
.
В соединении с зазором внешняя нагрузка не передается на болт, поэтому болт рассчитывают только на статическую прочность по силе затяжки даже при переменной внешней нагрузке. Влияние переменной нагрузки учитывают путем увеличения коэффициента запаса.
Болт поставлен без зазора.
Рис. 11.5.
Такая установка болта в отверстие соединяемых деталей обеспечивает восприятие внешней нагрузки стержнем болта (рис. 11.5.). Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.
Условие прочности по напряжениям среза:
,
где d – номинальный диаметр.
Закон распределения напряжений смятия по цилиндрической поверхности контакта болта и детали трудно установить точно. В значительной степени зависит от точности размеров и формы деталей соединения.
,
.
Из двух величин напряжений в этих формулах расчет прочности выполняют по наибольшей, а допускаемое напряжение определяют по более слабому материалу болта и детали.
Вариант установки болтов с зазором дешевле, чем без зазора, т.к. не требует точных размеров болта и отверстия, однако, условия работы болта, поставленного с зазором, хуже, чем без зазора.