49

Схема процесса проектирования

Задача: Повышение кол-ва машин и приборов. Решение осуществл. в процессе проектирования( конструкция – материал – форма и размеры- …). Проектирования начинают с разработки принципиально, структурной и функциональных схем приборного устройства. Подбор эл-тов осущ. с помощью функциональной схемы. Определяют входящие в схему элементы и предусматривают последовательность и способ соединения. Затем преход к конструктивному решению( кинематические, эл-ты схем) В этих схемах уже установлена конкретная элементная база, указаны хр-ки эл-тов. Эл-ты изображают в соотв-ии с ЕСКД обозначениями.

Разъемные соединения.

Разъемными называют соединения, предназначенные для период.разборки и сборки.

Разъемное соединение должно сохранять неизменным взаимное расположение деталей как при повторных сборках так и при работе со сложными динамическими нагрузками. К разъемнымым соединениям относят: резьбовые, штифтовые, штыковые, шпоночные

Расчет резьбового соед-я на прочность.

Расчет резьбового соед-я на прочность проводят не по истинным, а по условным напряжениям, т.е считают, что все витки резьбы нагружены равномерно. Резьбу рассчитывают по напряжениям смятия на винтовой поверхности или по напряжению среза в сечении винта или ее гайки.

d – пар. диам. винта. d₁ – вн. диам. винта. d₂ – ср. диам. винта. z – число раб. витков

Площадь смятия 1 витка принимается равным проекции винтовой поверхности на площадь перп-ю оси резьбы: А_СМ=π(d²-d₁²)(z/4) или А_СМ=πd₂hz, тогда σ_СМ=F_a/A_СМ=F_A/(πd₂hz) ≤{σ_СМ}

Если обе соед. детали. из одинак металлов, то резьба разруш, но внутр. диаметр d₁ и площадь среза витков Aср=πd₁kPz, k – коэф-т полноты резьбы; 0,5 для прямоуг. 0,8 для треуг. P- шаг.

Если винт – сталь, а гайка из бронзы, чугуна, пластмассы, то разрушение может произойтипо нар. диаметру d. Условие прочности по напряжениям среза r= F_a/A_СМ=F_A/(πd₂hz) ≤{r}

Основные критерии работоспособности.

(прочности, жесткость, износостойкость, вибропрочность, теплостойкость, точность и надежность.)

1. Прочность В процессе эксплуатации под действием нагрузок – деформация и разрыв. При проектировании обеспечивают равнопрочность. Переменные напряжения и переменные нагрузки хар-ся опр. закономерностями и при расчетах учитываются спец. коэфф. Расчеты на прочность производят с учетом коэф. зап. прочности или по номинальным допускаемым напряжениям. Различают: номинальные(условные), расчетные(статические) нагрузки. Выбор коэф. запаса прочности – отв. задача.

Поверхностная прочность – недостаточная прочность пов-ностей в мессе их соприкосновения. небольшие нагрузки вызывают в зоне контакта большие контактные напряжения σ -> износ. В результате износ уменьшается прочность из-за уменьшения сечений, но увеличиваются динамические нагрузки. Нарушается герметичность. Срок службы делят на три периода.

1. ОА – приработка(зацепление больших неровностей)

2. АБ Нормальная экспл. – установившееся изнашивание dU/dt

3. БС Повышенное изнашивание – вызывает недопустимое увеличение в сопряжениях. Уменьшаются условия смазывания.

2. Жесткость – способность детали сопротивляться изменению формы под действием нагрузки и сохранять деформацию в пределах нормы

3. Виброустойчивость – спос-ть констр. работать в нужном диапазоне частот вибраций без недопустимых колебаний.

4. Теплостойкость – для опред. t детали в целях огр-я ее знач-я допуск. пределами.

5. Точность – оценивают посредством погрешностей.

6. Надежность – хар-ет безотказность, долговечность.

Винтовые и болтовые сод-я.

Винт.соед-е-одна из деталей имеет отв-я с резьбой, а другая гладкие отв-я.

а) винт с цил.головкой

б)винт с конич.потайной

в) с полупотайной

г) с полукруглой

д) с крестовидным шлицем

Болты не всегда удобны при сб. операциях, портят внеш. вид. В винтовых соед. необх. значит. сила затяжки. Разруш-е винтов и болтов при этих усл. может происх. или от разрыва стержня по резьбе или от среза или смятия винтов резьбы. При применении станд. деталей огранич. расчетом винта на растяж. 4Fa/(πd₁²)≤[σ_p]

Fa – осевая нагр-ка,d₁ – вн. диам. резьбы. d₁≥√4Fa/(π[σ_p])≈1,13√ Fa/[σ_p].

На болт. соед. может действ осевая и поперечн. нагр. след рассмотрим два варианта: 1. болт уст. с зазором или без зазора. Такие соед. не должны иметь относ. сдвига соед. деталей. Вар-т : сдвига деталей нет, если прижаты силами Fа, созд. силы трения Fтр=fFa≥Fr Сила затяжки Fa≥Fr/f => с учетом [σ’_p]; d₁=1,13√ Fa/[σ_p]’

Вар-т – обрабат. точно и болт разрушается в рез. среза силы Fr d₁=1,13√ Fa/[r]’ Условие прав. сборки: совпадение геом. осей отв-ий в соед. деталях.

Шлицевыми (зубчатыми) наз-ся соед-я, образ. между выступами (шлицами) вала и соотв. им впадинами в детали, закр. на валу. Передают большие крутящие моменты. Могут быть неподвиж. и подвиж. По форме попре. сеч-я шлицы:а)прямобочными б)эвольв. в)треугольные

Соед-я с прямобочным профилем выполняют с центрированием по внутр. диам. d, наружному диам. D, боковым пов-тям. Центр. по D, d более точное. d_СР= (d+D)/2 Sсм=zhlψ, z –число шлицев. h – высота шлицев. l – раб. длина. ψ – коэф-т (0.7-0.8)

σ_СМ=2M_K/(zhld_СРψ)≤[σ_СМ]

Сварка – местный нагрев деталей в месте их соед-я, сварный шов образует как бы однородное общее тело.

Виды:

Стыковая: все Ме и многие сплавы, под действием электродов подводится ток к месту сварки, образ. сварные точки.

Шовная: осущ. вращ. дисковыми электр., образ. непрерывный сварной шов(герм. соед.)

Конд. сварка: для приваривания деталей сверхмалой толщ. Ток виде короткого импульса – разряд конденсатора. Применяют дуговую сварку – для большой толщины. Электролучевую – поток эл-ов высокой энергии. Газовую – для оплавления кромок соед. деталей и вводимого в шов присадочного мат-ла виде проволоки.

Трение; сдавливание;Ультрозвуковая

Виды сварных соед-ий.

Стыковые а), нахлест б),в) угловые, тавровые.

При расчете сварного соед-я за основное допуск. напряж. принимаю допуск. напряж при растяжении [σ_р]. Допуск. напряж. при срезе [τ’]=0.5...0.65[σ_р]. В стык. соед швы σ=F/A=F/(σ)(расч. тол. шва)≤[σ] – допуск. напр.

В нахлес. соед. τ=F/lh≤[τ’] – допуск. напр. по срезу. h=0.70

Термобиметал. пружины. =hhhhhhhhsdfdgfhhhhss

Термобиметал. пружины сост. из 2-х пластин соед сваркой, пайкой, клеем и т.д. Слой с большим коэф. линейного расширения=hhhhhhhhsdfdgfhhhhss – активный. С меньшим – пассивный. α₁ – t кофф. линейного расширения актиного E₁ – модуль упр.

α₂ – t кофф. линейного расширения актиного E₂ – модуль упр.

При изм. t термобиметалл. пружина изгибается. При нагревании в сторону пассивного, при охлаждении - в сторону активного. Если деформации пружины затруднены, она начинает давить на препятствие. Используют в биметалл. термометрах. Простота констр. высокая надежность, низкая стоимость.