20. Фрикционные передачи. Вариаторы.

22. Проверочный расчет на усталостную прочность. Для выполнения расчета валов необходимо составить расчетную схему вала. Затем строятся эпюры изгибающих и крутящих моментов. Силы действующие на вал вызывают изгиб в вертикальной и горизонтальной плоскости (косой изгиб). С учетом кручения получается сложная деформация. 1. Проверочный расчет на статическую прочность: 1ая форма: σ_ν=корень из (σ²+4τ²)≤[σ]; [σ]=σ_Т/n_Т; 2ая форма: n=((n_σ*n_τ)/корень из (n_σ²+n_τ²))≥[n_τ]; n_σ=σ_T/σ; σ=M_из/W_ос; n_τ=τ_T/τ; τ=M_кр/W_ρ. 2. проверочный расчет на усталостную прочность. Сводится к расчету коэффициента запаса усталостной прочности в опасных сечениях. n=((n_σ*n_τ)/корень из (n_σ²+n_τ²))≥[n]; n_σ=σ_-1/(K_σσ_a/ε_σ)+ψ_σm_σ. Аналогично n_τ. σ_-1; τ_-1 – пределы выносливости материала вала при симметричном цикле нагружения. σ_a=M_из/W_oc; σ_m=0; W_oc – осевой момент сопротивления. К_σ; К_τ – коэффициент концентрации напряжений нормальных и касательных в данном сечении зависит от вида концентратора и материала вала. ε_σ; ε_τ – масштабный фактор, зависит от материала вала. [n]=1,5..3,0. Опасные сечения – сечения в которых действуют значительные силовые факторы и концентраторы напряжения (шпоночный паз, резьба, канавка, галтель, отверстие, шлицы, посадка с натягом).

26. Резьбовые соединения: достоинства и недостатки, классификация резьб, основные виды стандартных резьб их характеристики. Резьба – винтовая канавка нарезанная на цилиндрической или конической поверхности. Классификация резьб: 1. По виду поверхности: наружная, внутренняя, цилиндрическая, коническая. 2. По направления: правая, левая. 3. По числу заходов: однозаходные и многозаходные. 4. По форме профиля: треугольные. Трапециидальные, прямоугольные, упорные. 5. По области применения и по назначению: ходовые и крепежные. Параметры крепежной треугольной резьбы (метрическая). d – наружный диаметр, d₁ – внутренний по впадине; d₂ – средний; α – угол профиля; р –шаг – расстояние м/д одноименными сторонами; γ – угол подъема винтовой линии на среднем диаметре. tg γ=zp/пd₂; H=pz – высота подъема, z – число витков. Метрическая резьба бывает при одном и том же наружном диаметре различного шага. Резьбы с крупным шагом менее чувствительны к изнашиванию, но обладает меньшей усталостной прочностью в следствии высокой концентрации напряжения, с малым шагом все наоборот. Условное обозначение: Мd х р, если шаг крупный, то не указывается в обозначении. Виды резьбовых соединений: 1. болтовое: состоит из болта, гайки, шайбы и упругой шайбы. Область применения: соединение деталей малой и средней толщины при частых сборочно-разборочных операциях. 2. Винтовые: винт, шайба. Внутренняя резьба нарезана в одной из деталей. Область применения – соединение деталей любой толщины без частых сборочно-разборочных операций. 3. Шпилечное – состоит из шпильки, гайки, шайба. При сборке шпилька одним концом вворачивается в резьбовое отверстие одной из деталей до появления пластической деформации в сбеге резьбы. Область применения: соединение деталей любой толщины с возможностью сборки-разборки. Самым совершенным соединением является шпилечное вследствие отсутствия головки => ниже концентрация напряжения. При работе болт испытывает в основном растяжение, а гайка сжатие. В следствии этого внешняя нагрузка не равномерно распределяется по виткам гайки. В итоге работают 6-8 витков. Для более равномерного распределения нагрузки по виткам гайки применяют гайки: растяжения с переменным шагом или с переменной податливостью витков. Способы стопорения резьбы: 1. Создание дополнительного трения в резьбе – применение контргаек, упругой шайбы. 2. Применение для стопорения специальных деталей: шплинты, специальные шайбы с лапками, проволока. 3. Создание пластической деформации в резьбе – перевод соединения в практически не разборное. Критерии работоспособности: 1. Нарушение прочности: обрыв болта по резьбе, иногда нарушением герметичности стыка. Деформации болта при работе: 1. Растяжение. 2. Кручение. 3. Сдвиг. 4. Изгиб.

27. Расчет резьбового соединения, нагруженного растягивающей силой и крутящим моментом. F – внешняя нагрузка, F_з – сила затяжки, F_р – расчетная сила. А) F>0; F_з=0. Резьбовой конец грузового крюка подъемного крана. Материал хвостовика испытывает только растяжение. За расчетный принимаем внутренний диаметр резьбы d₁. Условие прочности σ=4F/пd₁<[σ]; d₁≥…Б) F=0; F_з>0. Крепление крышек редукторов, смотровых лючков, вакуумных камер. При работе болт испытывает растяжение+кручение от затяжки. Болт испытывает сложную деформацию, эквивалентное напряжение рассчитывается по 4 теории прочности. σ=корень из (σ²+3τ²)≤[σ]. После подстановки в выражение для расчета напряжения формула упрощается и на практике кручение учитывается 30% увеличением нагрузки. σ=F_p/A≤[σ]; F_p=1,3F_з; A=z*п*d₁²/4. В) F>0; F₃>0. Крепление крышек и фланцевые соединения сосудов высокого давления. Деформации: растяжение + кручение. Нагрузка на болт F_б=F₃+χF; χ=0,2..0,3 – прокладка жесткая; χ=0,4..0,5 – податливая прокладка. Остаточные усилия в стыке будут равны: F_CT=F₃-(1-χ)F>0; F₃>(1-χ)F; F₃=К_сц(1-χ)F; К_сц - коэффициент затяга =1,25..2,0. F_б=К_сц(1-χ)F+χF. Расчетная нагрузка на 1 болт F_p=1,3 К_сц(1-χ)F+χF. Условие прочности для болта: σ=F_p/A≤[σ].

28. Расчет болтов, нагруженных поперечной силой. При установки их в отверстие с зазором и без зазора. А) болт установлен без зазора. Испытывают деформацию сдвига. Τ=4F/nzПd₀². Б) Болты установлены с зазором. Неподвижность деталей обеспечивается силами трения в стыке. Условие неподвижности F_TP>F; F_TP=К_сцF – сила трения. F_TP=Nf; N=F₃; F₃f=К_сцF; F₃=К_сцF/f. Условие прочности болта: σ=4*1,3F₃/Пd₁²≤[σ].

31. Виды сварных соединений, их достоинства и недостатки, расчет на прочность. Относятся к неразъемным, образуются в результате сил молекулярного сцепления, которые появляются в следствии местного нагрева детали до температуры плавления или совместного деформирования. Виды сварки: 1. Газовая сварка. Температура плавления достигается в пламени газовой горелки. Толщина листов неограничен. В основном сваривают углеродистые стали. 2. Дуговая - электросварка плавлением. Источник энергии – электродуга. 3. Контактная электросварка. 4. Сварка трением. Производится за счет тепла, которое выделяется при трении одной детали о другую. 5. Сварка давлением. Достоинства: 1. Низкая стоимость в следствии простоты конструкции. 2. Возможность автоматизации процесса соединения. 3. Герметичность. Недостатки: 1. Свойства материала сварного шва отличается от свойств основного материала. 2. Коробление деталей в следствии местного нагрева. 3. Низкая надежность при знакопеременных нагрузках. Расчет на прочность: 1. Стыковой шов: параметры: толщина и длина. По свойствам стыковой шов приближается к основному материалу. При расчете считают, что материал сварного шва испытывает ту же деформацию что и основные детали. 2. Угловой шов. Характеристики: длина и размер катета. При работе считается, что материал угловых швов испытывает сдвиг. Поверхность разрушения располагается примерно по биссектрисе прямого угла. τ_cд=F/A_сш≤[τ]; A_сш=(Σl_Л+Σl_ф)*0,7*к. Катет к=min(δ₁;δ₂)≥3 мм. Допускаемые напряжения а) при расчете стыковых соединений [σ]’=(0,9..1,0)[σ]; б) при расчете на сдвиг [τ]’=0,6[σ].

33. Основные машиностроительные материалы. В качестве конструкционных материалов используются: 1. Стали. 2. Чугуны. 3. Сплавы цветных металлов. 4. Не металлические материалы. 1.1. Стали обыкновенного качества Ст1, Ст3, Ст6 – оси, шкивы, звездочки, прокат, малоответственные детали. 1.2. Углеродистые качественные конструкционные стали. Используются для более ответственных деталей: зубчатые колеса, валы и др. Сталь 45, Сталь 40. 1.3. Легированные стали. Содержат легированные добавки, улучшающие свойства сталей. Используются в особо ответственных случаях, когда на равнее с прочностью нужна легкость. 1.4. Инструментальные стали: для инструментов или деталей, работающих в особых условиях. 2.1. Серый чугун: литьевые качества. 2.2 Белый чугун: в узлах трения и при высоких температурах: колодки. 2.3. Высокопрочный чугун. 3.1. Бронза Cu+Sn, Pb, Al. Узлы трения: подшипники, муфты. 3.2. Латуни Cu+Zn: в узлах трения и паро-водопроводной арматуре. 3.3. Баббит в узлах трения для уменьшения коэффициента трения. 3.4. Дюралюминий. 4.1. Пластмассы. 4.2. Прессованная древесина. 4.3. Кожа и резина. 4.4. Графит.