- •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.
3.2.3. Влияние качества обработки поверхности на предел выносливости.
С увеличением шероховатости поверхности детали предел выносливости понижается. Микронеровности поверхности (зависят от качества механической обработки) создают условия для образования микротрещин и сами являются концентраторами напряжений (первичные усталостные микротрещины возникают обычно в поверхностном слое). Влияние состояния поверхности на предел выносливости учитывают коэффициентом влияния качества обработки поверхности :
,
где - предел выносливости испытуемого образца (детали) с определенной обработкой поверхности; - предел выносливости стандартного тщательно отполированного образца.
Значения для различных видов механической обработки приведены в соответствующих таблицах.
3.2.4. Влияние упрочнения поверхности на предел выносливости.
Для повышения несущей способности деталей используют разные способы поверхностного упрочнения: цементацию, закалку ТВЧ, наклеп (накаткой роликами, дробеструйной обработкой). Упрочнение поверхности детали значительно повышает предел выносливости, что и учитывают коэффициентом влияния поверхностного упрочнения :
,
где - предел выносливости образца (детали) с поверхностным упрочнением; - предел выносливости стандартного лабораторного образца.
Значения для различных видов поверхностного упрочнения приведены в соответствующих таблицах.
На практике характеристики сопротивления усталости ответственных деталей определяют экспериментально – с помощью испытаний деталей в условиях, приближенных к условиям эксплуатации. При этом используют коэффициенты снижения предела выносливости и , учитывающие все приведенные выше коэффициенты:
и .
Тогда предел выносливости детали в рассматриваемом сечении:
и ,
где - предел выносливости гладких стандартных образцов.
3.3. Контактная прочность деталей машин.
Работоспособность некоторых деталей машин (фрикционные, зубчатые, червячные и цепные передачи, подшипники качения) определяет контактная прочность, т.е. прочность их рабочих поверхностей, контактирующих под нагрузкой. Разрушение поверхностей происходит из-за действия контактных напряжений в месте контакта двух прижатых друг к другу деталей, см. рис. 3.6.
Контактные напряжения обозначают , индекс Н в честь немецкого ученого Герца (Hertz), который в 1882 г. первым дал решение задачи о напряженном состоянии в зоне контакта (контактная задача).
П
Рис. 3.6. Эпюры контактных напряжений.
Если величина контактных напряжений больше допускаемой (), то на поверхности деталей возникают вмятины, борозды, раковины и трещины.
Величина контактных напряжений определяется по формуле Герца, полученной для зоны касания двух цилиндров по общей образующей:
,
где - упругая постоянная материалов соприкасающихся тел, определяемая по формуле:
;
- удельная контактная нагрузка;
- нормальное усилие между цилиндрами;
- длина контактной линии;
- модули упругости материалов контактирующих тел;
- коэффициенты Пуассона материалов контактирующих тел;
- приведенный радиус кривизны;
- приведенный модуль упругости.
П
Рис. 3.7. Прерывистый отнулевой цикл
изменения .
Циклическое действие контактных напряжений является причиной усталостного разрушения сопряженных поверхностей (на поверхностях контакта возникают усталостные микротрещины).
Методы увеличения контактной прочности деталей машин:
- увеличение поверхностной твердости;
- уменьшение шероховатости;
- применение смазки;
- замена растягивающих напряжений сжимающими (постоянные растягивающие напряжения уменьшают сопротивление усталости, а сжимающие затрудняют зарождение и рост усталостных трещин).