5. Основы расчета на прочность типовых деталей машин

5.1. Задачи науки

В этом разделе излагаются основы методов расче­та деталей машин общего назначения на прочность. На базе ранее изученной теории, содержащей законы механики твердого и дефор­мируемого тела, даются основные положения и принципы построе­ния конструктивных форм типовых деталей, составляющих машину.

При проектировании деталей машин, как и при проектировании целых машин, конструктору приходится для подбора прочных раз­меров данной конструкции решать следующее задачи:

1. Выяснить величину действующих на конструкцию сил и най­ти их комбинации, могущие невыгодно отозваться на конструкции в целом и на ее частях.

2. Установить напряжения, которые возникают в опасных сече­ниях данной конструкции, если размеры конструкции и ее формы известны.

3. Определить запасы прочности или коэффициенты безопаснос­ти конструкции.

Иногда задача решается в обратном направлении. Заранее зада­ются запасом прочности, после чего подбирают допускаемые напря­жения (выбирая подходящий материал) и определяют необходимые прочные размеры конструкции.

В конце концов, задачу решают с учетом того, чтобы в детали или во всем сооружении была устранена вероятность разрушения, которая с инженерной точки зрения считается наступившей, если в деталях конструкции появляются остаточные деформации, наличие которых прекращает функционирование конструкции, либо нас­тупает действительная поломка.

5.2. Основные вопросы конструирования деталей

1. Придание детали наиболее целесообразной формы с точки зрения распределения нагрузки и передачи усилия.

2. Удобство эксплуатации.

3. Наименьшая трудоемкость в изготовлении детали, узла (тех­нологичность конструкции).

4. Экономия материала.

5. Красота формы (правильно спроектированная конструкция должна быть красивой).

Проектирование детали следует вести в следующем порядке:

1. Составить эскиз, отображающий первоначальную форму детали или, как говорят, выбрать форму.

2. Выбрать соответствующий материал для изготовления детали, сообразуясь с условиями ее работы, характером действия нагруз­ки, а также с наличием материала.

3. Произвести расчет прочности с целью определения основных размеров и сечений.

4. Построить контрольный чертеж для выявления всех размеров и взаимной увязки узла или деталей с общей конструкцией.

5. Составить сборочный чертеж, из которого можно было бы по­лучить полное и ясное представление о конструкции агрегата или узла, как в целом, так и в отдельных частях в смысле взаимного расположения деталей и их совместной работы.

Нужно помнить, что как бы нова и оригинальна ни была конструкция, все же она основывается на элементах, ранее употребляв­шихся или по крайней мере подобных им.

Форма многих деталей уже более или менее установилась. Значи­тельная часть их стандартизована или вошла в отраслевые норма­ли. Необходимые типоразмеры можно в ряде случаев подобрать по каталогам (электродвигатели, подшипники, крепежные детали и др.).

Дальнейшее рассмотрение сделаем на примере некоторых типо­вых, наиболее широко используемых во всех отраслях народного хо­зяйства, деталей машин.