Критерии работоспособности / Лекция 1_Критерии работоспособности

Детали Машин

и

Основы Конструирования

Лектор: Поляков Роман Николаевич канд. техн. наук, старший преподаватель каф. «Динамика и прочность машин»

ПНИЛ «Моделирование гидромеханических систем» /ауд. 110/

Лекции: 40 часов. Практические занятия: 20 часов. Лабораторные работы: 40 часов. I семестр: Зачет.

II семестр: защита курсового проекта, экзамен.

Предметом изучения дисциплины «ДМ и ОК» являются:

–процессы и явления, происходящие в технических устройствах;

–оценка напряженного состояния элементов;

–критерии работоспособности деталей машин;

–методы расчета и конструирования элементов машин с целью определения размеров и рациональных форм, обеспечивающих заданную надежность, ресурс, массогабариты и высокие технико-экономические показатели машин.

Целью преподавания дисциплины «ДМ и ОК» является обучение студентов современным методам конструирования и выполнения инженерных расчетов элементов машины.

В результате изучения курса студенты должны

ЗНАТЬ:

1)основы классификации и типовые конструкции деталей и узлов машин;

2)методы проектирования, обеспечивающие разработку рациональных конструкций, исходя из заданных технических требований, условий работы технической системы и производственно-экономических возможностей;

3)критерии работоспособности деталей машин;

4)основы инженерного расчета деталей машин.

УМЕТЬ:

1)на основании технических заданий выполнять синтез кинематических и конструктивных схем механизмов;

2)выполнять кинематический расчет механических приводов и рациональный выбор двигателей;

3)выявлять главные критерии работоспособности для конкретной детали;

4)выполнять проектировочные и проверочные расчеты деталей на статическую прочность, выносливость, жесткость и износостойкость;

5)проводить тепловые и динамические расчеты;

6)рационально выбирать конструктивные материалы и термообработку деталей для выполнения заданных функций;

7)формулировать техническое задание на проектирование исходя из конкретных условий работы механизмов;

8)выполнять проектные, проверочные и оптимизационные расчеты деталей машин с использованием ЭВМ;

9)выполнять (разрабатывать) и читать чертежи и схемы;

10)разрабатывать конструкцию простых типовых деталей машин и механизмов.

Изучение дисциплины «ДМ и ОК» базируется

на знании следующих учебных курсов:

высшая и прикладная математика; физика; теоретическая механика; теория упругости; сопротивление материалов; теория машин и механизмов, гидромеханика и газовая динамика; теория колебаний; триботехника; материаловедение и технология металлов; основы метрологии и взаимозаменяемости; программирование; электротехника; инженерная графика и машиностроительное черчение; теория надежности; теплопередача.

Полученные при изучении курса «Деталей машины» знания и практические навыки могут быть использованы для выполнения курсовых и дипломных проектов, при изучении специальных курсов учебной программы, а также в производственно-технической деятельности.

Основные понятия (ключевые слова) дисциплины «ДМ и ОК»:

–машины и механизмы, структурный, кинематический, динамический и силовой анализ; синтез механизмов;

–особенности проектирования изделий: виды изделий, требования к ним, стадии разработки; принципы инженерных расчетов;

–расчетные модели типовых деталей машин, допущения и схематизация, материала и предельного состояния, типовые элементы изделий; напряженное состояние детали и элементарного объема материала; механические свойства конструкционных материалов; расчет несущей способности типовых элементов; сопряжения деталей;

–допуски и посадки, размерные цепи;

–механические передачи трением и зацеплением; валы и оси, соединения вал-втулка; опоры скольжения и качения; уплотнительные устройства; упругие элементы; муфты; соединения деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, паяные, клеевые; корпусные детали.

Теоретические основы дисциплины

1.Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для вузов. Изд. 6-е. М.: Высшая школа, 1998.

2.Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для вузов. Изд. 4-е. М.: Машиностроение, 1989.

3.Иосилевич Г.Б. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1988.

4.Орлов П.И. Основы конструирования.-М.: Машиностроение, т.1,т.2, 1988.

5.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. − 7-е изд., испр. − М.: Высш. шк., 2001. − 447 с.: ил.

6.Шелофаст В.В. Основы проектирования машин. М.: Изд-во АПМ,2000–472 с.

7.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчет допусков размеров. – М.: Машиностроение, 2001.

8.Джонс Д.К. Методы проектирования. –М; Мир, 1986-326 с.

9.Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1982.

10.Заблонский К.И. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. − Киев.:Вища. школа, 1985. − 518 с.

11.Иосилевич Г.Б. Строганов Г.Б., Маслов Г.С. Прикладная механика

Дополнительно

12.Кудрявцев В.Н. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1980.

13.Кузьмин К.Н. Расчеты деталей машин. - М.: ВШ, 1988.

14.Проников А.С. Надежность машин-М: Машиностроение., 1998 –592 с.

15.Решетов Д.Н. Расчет деталей машин на ЭВМ. Учебное пособие для вузов. Высшая школа, 1985.

16.Ряховский О.А., Иванов С.С. Справ. по муфтам. - Л.: Политехника, 1991.

17.Снесарев Г.А. Конструирование редукторов. Методические рекомендации по технической механике. Выпуск 6.-М.: Высшая школа, 1982.

18.Чернавский С.А, Снесарев Г.А.и др. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие. - М.: Машиностроение,1984.

Литература по выполнению курсового проекта и расчетно-графических работ

1.Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. Учеб. пособие для машиностроит. Вузов. М., «Высшая школа», 1975. [и более поздние издания]

2.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов. – М.:

Высш. шк., 1991. – 432.: ил.

3.Дунаев П.Ф.. Леликов. О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. Учеб. пособие для вузов. – М. Машиностроение, 2004 г. – 560 с.

4.Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Машиностроение.

Справочная литература

1.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Изд. 8-е в 3-х тт. - М.: Машиностроение,1999.

2.Детали машин. Атлас конструкций. Под ред. Решетова Д.Н. Изд. 5-е в двух частях. М.: Машиностроение, 1992.

3.Конструкционные материалы: Справочник. Под общ. Редак. Б.Н.Арзамасова.-М: Машиностроение, 1990. –688 с.

4.Машиностроение. Энциклопедия. М.: Машиностроение, 1995. Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка. Т. IV-1/Под общ. ред. Д.Н. Решетова.

5.Электротехнический справочник. Под. Ред. Орлова И.Н. Т2-М: Энергоатомиздат, 1985, -711 с.

6.Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие для инженеров и конструкторов в 5 томах. –М; Наука, 1979 г.

Методические указания

1.Савин Л.А., Соломин О.В. Автоматизированный расчет механических передач. Учебное пособие. – Орел: ОрелГТУ, 2001. – 212 с.

2.Савин Л.А. Компьютерный практикум по инженерным расчетам. Учебное пособие. – Орел: ОрелГТУ, 2001. – 61 с.

3.Савин Л.А., Борисенков В.А., Куликов Р.Н. Кинематический расчет механических приводов. Метод. указания. – Орел: ОрелГТУ, 1997. - 16с.

4.Долотов А.М. Расчет элементов редуктора. Учебное пособие по курсовому проектированию по дисциплине "Детали машин". В 2-х т. – Орел: ОрелГТУ, 1996.

Эра homo sapiens (40 тыс. лет назад). Прообразы отдельных деталей машин в применении к ручному инструменту, оружию и другим приспособлениям древних людей (рычаг, клин, передача гибкой связью, пружина).

В начале 3 тысячелетия до н.э. в Древнем Египте появляются первые простые механизмы (клин, рычаг, блок, ворот, катки), которые применяли при строительстве пирамид.

Чуть позже, в Индии, создаются первые повозки – появляются первые детали, работающие в условиях, близким к условиям работы в машинах (колесо, ось и подшипник).

Длительное время источником энергии служили человек и домашние животные. В 3 веке до н.э. начинают использовать энергию падающей воды, построили водяное колесо для мукомольных машин и первые передачи механического движения. 3.5 в. до н.э. Платон «Государство», Аристотель «Механические проблемы»: зубчатые колеса, кривошипы, катки, полиспасты, металлические цапфы.

287 г. до н.э. Архимед применил для водоподъемной машины винт.

16…13 л. до н.э. Поллион Витрувий «Арихтектура»: описание водоподъемной машины с ковшами, укрепленными на цепи.

284–305 г. Папп Александрийский: описание редуктора из зубчатых (в виде цевочных) и червячных передач.

В 10...11 веках во Фландрии и Англии были построены первые ветровые мельницы, в состав которых уже входили сложные передачи и тормозные устройства.

Эпоха Возрождения. Леонардо да Винчи (1452–1519 г.): винтовые зубчатые колеса с перекрещивающимися осями, зубчатые колеса с вращающимися цевками, подшипники качения, шарнирные цепи, а также многочисленные механизмы и машины.

Создание в 1774г. Дж. Уаттом универсальной паровой машины положило начало технической революции и все более ускоряющемуся техническому прогрессу.

Появляются сложное оборудование и двигательные установки, такие как изобретенные в 1889 г. К. Лавалем паровая турбина, в 1870...1890 гг. двигатель внутреннего сгорания (газовый – Н. Отто, бензиновый – Г. Даймлера и К. Бенца, дизельный – Р. Дизеля), в 1889 г. М. О. ДоливоДобровольским – электродвигатель переменного тока. Функционирование новых машин начинает широко использовать явления механики, термодинамики, электромагнетизма.

Теория и расчет деталей машин разрабатывались по мере появления и совершенствования конструкций.

Леонардо да Винчи рассматривал вопросы о сопротивлении вращению колес, шкивов и блоков, о зоне износа подшипников и др.

Леупольд «Театр машинный» – первая попытка систематического описания частей машины.

1840 г. Витворт (Англия) разрабатывает систему крепежных резьб (первая работа по стандартизации в машиностроении).

Когда машин было мало, а их расчеты носили элементарный характер, студенты-механики изучали все вопросы изучали все вопросы в общем курсе построения машин.

Технические объекты становятся сложными физически. Сложность разрабатываемых объектов уже не позволяла одному человеку целиком решать всю техническую задачу. С 19 века наступает дифференциация наук и специализация в области исследований, разработки и производства.

Р. Виллис, Х.И. Гохман – общая теория зубчатых зацеплений. Л. Эйлер разработал теорию эвольвентного зацепления.

В. Льюис, Е. Бакингем, Х. Мерит – прочность зубчатых передач.

М.Л. Новиков – круговинтовое зацепление высокой несущей способности.

Н.П. Петров, О. Рейнольдс, А. Зоммерфельд – гидродинамическая теория смазки (подшипники скольжения и др.).

Р. Штрибек, А. Пальмгрен – подшипники качения.

Н.Е. Жуковский – резьбовое соединение, ременная передача.

Д.Н. Гаркунов, И.В. Крагельский – триботехника (разработана теория избирательного переноса в парах трения, обеспечивающий в определенных условиях почти безизносную работу).

А.И. Петрусевич – контактно-гидродинамическая теория смазки.

Машина – устройство для преобразования энергии и (или) движения, накопления и переработки информации.

Машины существенно облегчают физический и умственный труд человека. Машины условно подразделяют на три группы:

•Энергетические машины преобразуют какой-либо вид энергии в механическую работу и наоборот;

•Транспортные (энергия преобразуется в двигательную силу);

•Технологические машины предназначены для выполнения производственных процессов по изменению формы, свойств и положения объектов труда;

•Информационные машины, преобразующие и обрабатывающие информацию для контроля, регулирования и управления процессами и объектами;

•Специальные (вспомогательные, бытовые и пр.)

Механизм – часть машины, в которой рабочий процесс реализуется путем выполнения определенных механических движений.

Механизм осуществляет:

1.Передачу энергии (движения), как правило, с преобразованием сил и характеристик закона движения от источника к одному или нескольким рабочим органам;

2.Преобразование и регулирование механического движения;

3.Заданную компоновку машины.

Основные характеристики: назначение и область применения, способ управления, мощность и производительность, коэффициент полезного действия, масса, габаритные размеры, стоимость.

Основные требования:

¾Работоспособность – способность технической системы нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией;

¾Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам в условиях использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

¾Технологичность – свойство конструкции, обусловливающее минимальные затраты средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

¾Экономичность – свойство конструкции, обусловленное снижением затрат на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт.

¾Эргономичность – свойство конструкции, связанное с совершенством и красотой внешних форм и удобством обслуживания и эксплуатации.