Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1Требования, предъявляемые к деталям и узлам механизмов. Стадии конструирования.
Деталь – это элемент конструирования, который изготовлен из одного материала, без применения сборочных операций.
Узел- это совокупность деталей собранных на предприятие и предназначены для выполнения совместных работ(подшипник).
Конструирование – процесс создания изделия в чертежах на основе техн. расчетов. К создаваемым машинам предъявляют следующие требования:
высокая производительность
Стадии конструирования:
2 Основные критерии работоспособности деталей машин.
Основными критериями являются:
3 Виды передаточных механизмов. Обозначение на кинематических схемах.
Механические передачи служат для передачи энергии от двигателя к рабочим органам, обычно с преобразованием скоростей, сил и крутящих моментов. Некоторые механические передачи служат для преобразования вращательного движения двигателя в поступательное движение или в движение рабочего органа машины по заданному закону.
Механические передачи можно подразделить на три типа:
1) передачи с вращением ведущего и ведомого звеньев (зубчатые, червячные, цепные, ременные и фрикционные);
2 ) передачи с преобразованием вращательного движения ведущего звена в поступательное движение ведомого (винтовые, реечные);
3) передачи с преобразованием вращательного движения ведущего звена в движение ведомого звена по заданному закону (рычажные, кулачковые, кулисные, мальтийские и т.д.).
Передачи первого типа по принципу действия делятся:
по способу соединения ведущего и ведомого звеньев
Зубчатые, червячные и цепные передачи по конструктивному исполнению могут быть открытыми и закрытыми. Закрытая червячная передача и закрытая понижающая зубчатая передача называются редукторами. Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют мультипликаторами.
основные характеристики:
Могут быть заданы в явном и неявном виде. Кроме того должны даны условия эксплуатации
4 Основные кинематические и силовые отношения.
КПД передачи η=P_2/P_1 η_общ=η_1 η_2 η_3
окружная скорость v=ω∙d/2
окружная сила F=P/v=2T/d
вращающий момент T=P/ω=F_t d/2
передаточное число u=z_2/z_1
передаточное отношение i=ω_1/ω_2
5. Энергетический и кинематический расчеты привода. Порядок расчета.
Подбор электродвигателя.
1. Общий КПД привода.
2. Необх. мощность двигателя.
3. Предварительно назначаем передат. отнош. Для пердач.
4. Выбираем двигатель (по частота вращ., и по мощности двигателя).
Кинематический расчет.
1) Уточняем общее передаточное число привода
2) Уточняем передаточное отношение открытой передачи
3) Определяем частоты вращения валов
4) Определяем угловые скорости валов
5) Определяем мощности на валах
6) Определяем вращающие моменты на валах.
6. Ременные передачи. Классификация, достоинства, недостатки, материалы ремней.
Относятся к передачам трения с гибкой связью. Состоят из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга на которые надет ремень с натяжением.
достоинства:
недостатки:
Ремен. передачи применяют для передачи мощности до 50 кВт, когда межосевое расстояние должно быть большим, а передаточное отношение не строго постоянным
Классификация:
3. по способу натяжения ремня
3.1 периодическая подтяжка ремня
3.2 автоматическая подтяжка ремня
типы плоских ремней:
Клиновые ремни) состоят из трех слоев: несущего, резинового и оберточного. Несущий слой расположен на нейтральной оси и выполнен в виде кордткани или кордшнура Корд
(крученая нить высокой прочности) изготавливают в основном из химических волокон: вискозы, капрона, лавсана. Резиновый слой расположен над и под несущим слоем. Оберточный слой выполнен из прорезиненной ткани и расположен по краям сечения ремня.
7. Ременные передачи. Основные хар-ки, критерии работоспособности. Расчет клиноременной передачи.
Основными критериями работоспособности ременных передач явл.тяговая способность и долговечность ремней. Расчет ременных передач по тяговой способности явл.проектным, по нему определяется ширина ремня, а расчет на долговечность ремней явл.проверочным.
Коэф.тяги
Для клино-ременных передач при расчете необ. определить число ремней.
8. Цепные передачи. Классификация, достоинства, виды цепей. Критерии работоспособности. Расчет цепной передачи.
Относятся к передачам с зацеплением с гибкой связью. Состоит из двух звездочек располож на расст друг от друга на которые надета приводная цепь.
Достоинства (по сравнению с зубчатыми):
по сравн с ременными
недостатки:
цепные передачи применяются в станках, транспортерах и др. машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные не надежны.
Классификация:
3.2 закрытая
Критерии работоспособности.
1. Износостойкость цепи (увелич.шаг)
S-площадь проекции опорной поверхности шарнира цепи.
2. Прочность цепи
Fp-разрушающая нагрузка для цепи.
Порядок расчета.
9 Зубчатые передачи: Общие сведения, классификация. Цилиндрические, прямозубые, и косозубые: геометрические параметры.
Зубчатая передача относится к передачам с зацеплением с непосредственным контактом между ведущим и ведомым звеньями. Зубья ведущего колеса входят в зубья ведомого. Меньшее – шестерня, большее – колесо.
Достоинства: компакность, выс КПД, постоянное передаточное число, долговеченость и надежность в работе, небольшая нагрузка на валы,.
Недостатки: высокие требования к точности, повышенный шум при работе на выс скоростях.
Классификация:
- По взаимному расположению осей (цилиндрические, конические, винтовые цилиндрические
- По расположению зубьев ( прямозубые, косозубые, шевронные, круглый зуб)
- По форме профиля (эвольвентные. Прямобочные, треугольные)
- С внешним зацеплением и внутренним
Открытые и закрытые.
Цилиндрическая прямозубная:
Прямозубные – зубья расположены параллельно образующим делительного цилиндра.
Параметры:
Делительная окружность:
Модуль: (шаг делить на ПИ)
Межосевое расстояние:
Диаметр вершин и впадин зубьев: и
Передаточное число:
Окружная и радиальная сила: и ()
Косозубые – зубья этой передачи расположены под углом к образующим делительного цилиндра.
Параметры:
Делительная окружность:
Диаметр окружности вершин и впадин зубьев:
Окружная:
Радиальная:
Осевая:
10. Конические зубчатые передачи.
Их применяют когда оси валов пересекаются под углом (чаще всего это 90)
Осн достоинство – возможность передачи вращающего момента под углом.
Недостатки – сложны в изготовлении и при монтаже; расположение консольно снижает жесткость вала, неравномерное распределение нагрузки по длине зуба; шум при работе.
Осн геом параметры:
Внешний делительный диаметр:
Внешний диаметр вершин и впадин зуба: и
Внешнее конусное расстояние:
Средний делительный диаметр:
Угол делительного конуса шестерни и колеса: и
Окружная:
Осевая:
Радиальная:
11.Кинематические и силовые характеристики зубчатых цилиндрических передач. Виды разрушений.
Цилиндрическая прямозубная:
Прямозубные – зубья расположены параллельно образующим делительного цилиндра.
Параметры:
Делительная окружность:
Модуль: (шаг делить на ПИ)
Межосевое расстояние:
Диаметр вершин и впадин зубьев: и
Передаточное число:
Окружная и радиальная сила: и ()
Косозубые – зубья этой передачи расположены под углом к образующим делительного цилиндра.
Параметры:
Делительная окружность:
Диаметр окружности вершин и впадин зубьев:
Окружная:
Радиальная:
Осевая:
Виды разрушений:
12. Основные критерии работоспособности зубчатых передач. Определение допускаемых напряжений при расчете зубьев. Расчет открытой цилиндрической передачи.
Основные критерии:
- Контактная прочность
- Изгибная прочнсть
Допускаемое напряжения при расчете зубьев на усталостную контактную прочность:
При расчете на усталостную изгибную прочность
Расчет открытой.
Определение сил:
Силы в зацеплении:
окружная
Радиальная
Осевая
13. Основные критерии работоспособности зубчатых передач. Определение допускаемых напряжений при расчете зубьев на усталостную изгибную и усталостную контактную прочность. Порядок расчета закрытой цилиндрической зубчатой передачи.
Основные критерии работоспособности – это:
1). Изгибная выносливость (усталостная прочность );
2). Контактная выносливость (контактная прочность ).
-предел выносливости зубьев при изгибе.
1).
где - предел выносливости зубьев при изгибном нагружении, МПа
- коэффициент безопасности;
- коэффициент реверсивности, при нереверсивной передаче ;
- коэффициент долговечности.
2).
где - предел контактной выносливости зубьев, МПа
- коэффициент запаса прочности;
- коэффициент долговечности.
Порядок расчета закрытой цилиндрической зубчатой передачи.
|
мм, |
где - вращающий момент на валу шестерни, Нм;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба;
- коэффициент формы зуба, определяется для шестерни и колеса по таблице;
- число зубьев шестерни, принимается ;
- коэффициент ширины зубчатого венца, принимается по таблице;
- коэффициент учитывающий повышение прочности зубьев на изгиб косозубых колёс по сравнению с прямозубыми, .
Назначается стандартный модуль по ГОСТу.
()
где - коэффициент учитывающий наклон зубьев, для прямозубых зубчатых колёс ;
- коэффициент , учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, для прямозубых колёс ;
- коэффициент динамической нагрузки, определяется по таблице
Допускается перегрузка до 5%
14. Валы и оси: общие сведения, классификация, конструктивные элементы. Материалы. Проверочные расчеты валов и осей.
Основные понятия
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.
Вал – деталь машин, предназначенная для поддержания сидящих на нем деталей и передачи крутящего момента. При работе вал испытывает деформации кручения и изгиба, иногда – растяжения-сжатия.
Ось – деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент, а, следовательно, не испытывает кручения.
Классификация валов и осей
Виды валов:
1) коренные,
2) шпиндели,
3)трансмиссионные.
По форме геометрической оси валы бывают:
1) прямые,
2) коленчатые;
3) гибкие.
По типу сечения валы бывают:
1) сплошные;
2) полые.
Оси бывают вращающиеся и неподвижные.
Прямые валы и оси изготавливают гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напряженностью отдельных сечений, а также с условиями изготовления и сборки.
Материалы, применяемые для изготовления валов и осей
Материалы валов и осей должны быть прочными, хорошо обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Основными материалами для валов служат углеродистые и легированные стали. Для большинства валов применяют термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряжённых валов ответственных машин применяют легированные стали 40ХН, 20Х, 12ХНЗА. Для осей обычно применяют сталь углеродистую обыкновенного качества. Заготовки валов и осей – это круглый прокат или специальные поковки.
Конструктивные элементы валов и осей
Опорная часть вала или оси называется цапфой (рис.3.1.1).
Шипом 1 называется цапфа, расположенная на конце вала и передающая преимущественно радиальную нагрузку.
Шейкой 2 называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси.
Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими, сферическими.
Рисунок 3.1.1-Конструктивные элементы вала
Опорами для шипов и шеек служат подшипники.
Пятой рис. 3.1.2.а, 3.1.2.б называют цапфу, передающую осевую нагрузку.
Опорной частью для пяты является подпятник рис.3.1.2.в .
Рисунок 3.1.2-Пяты
Кольцевое утолщения вала, составляющее с ним одно целое, называется буртиком (рис.3.1.3).
Рисунок 3.1.3 - буртики
Переходная поверхность от одного сечения к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей, называется заплечником (рис. 3.1.4).
Рисунок 3.1.4 - Заплечник
Переходные участки между двумя ступенями валов выполняют канавкой (поднутрением) или галтелью (рис. 3.1.5).
Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью рис. 3.1.5.б. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечника, называют поднутрением рис. 3.15.а. Галтели способствуют снижению концентрации напряжений.
Рисунок 3.1.5-Переходные участки вала
Проверочные расчеты валов и осей.
Алгоритм:
1. Привести действующие на вал нагрузки к его оси, освободить вал от опор, заменив их действие реакциями в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
2. По заданной мощности Р и угловой скорости определить вращающие моменты, действующие на вал.
3. Вычислить нагрузки F1, Fr1, F2, Fr2, приложенные к валу.
4. Составить уравнения равновесия всех сил, действующих на вал, отдельно в вертикальной плоскости и отдельно в горизонтальной плоскости и определить реакции опор в обеих плоскостях.
5. Построить эпюру крутящих моментов.
6. Построить эпюры изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях (эпюры Mx и Мy).
7. Определить наибольшее значение эквивалентного момента
8. Определить требуемый осевой момент сопротивления Wx.
15. Основные критерии работоспособности валов и осей. Проектные расчеты валов и осей.
Критерии работоспособности валов и осей
Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основным критерием их работоспособности являются сопротивление усталости и жесткость. Сопротивление усталости оценивается коэффициентом запаса прочности, а жесткость – прогибом в местах посадки деталей и углами закручивания сечений. Практикой установлено, что основной вид разрушения валов и осей быстроходных машин носит усталостный характер. Расчетными силовыми факторами являются крутящие и изгибающие моменты.
Расчёты валов и осей
Основным критерием работоспособности валов и осей являются сопротивление усталости материала и жёсткость. Расчёт валов выполняется в два этапа: предварительный (проектный) и окончательный (проверочный).
Проектировочный расчёт вала выполняют как условный расчёт только на кручение для ориентировочного определения посадочных диаметров.
Ориентировочный расчет (кручение)
Из условия прочности:
Диаметр вала определяется по формуле:
Приближенный расчет (изгиб + кручение)
Строим эпюру эквивалентных моментов:
|
, Н·мм Определяем диаметры вала в сечениях. , мм, где - допускаемое напряжение изгиба, МПа, , МПа, где - предел выносливости материала вала при симметричном цикле нагружения, МПа; - требуемый коэффициент запаса прочности; - коэффициент концентрации напряжений; 16. Подшипники скольжения: общие сведения, область применения, расчет. Общие сведения Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые определяют положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки и передают их основанию машины. Основной частью опор являются подшипники, которые могут воспринимать радиальные, радиально-осевые и осевые нагрузки; в последнем случае опора называется подпятником, а подшипник носит название упорного. Подшипники вращающихся осей некоторых транспортных средств с преобладающей вертикальной нагрузкой называют буксами. Подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности. Конструкции подшипников скольжения Подшипник состоит из корпуса 1, вкладышей 2, смазывающих устройств 3 (рис.3.2.1.а). Рисунок 3.2.1 Конструкции подшипников скольжения Основным элементом подшипника скольжения является вкладыш, который устанавливают в корпусе подшипника или непосредственно в в станине или раме машины. Достоинства подшипников скольжения 1. Надежно работают в высокоскоростных приводах. 2. Способны воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки. 3. Бесшумность работы. 4. Сравнительно малые радиальные размеры. 5. Разъемные подшипники допускают установку на шейки коленчатых валов. 6. Простота конструкции. 7. Для тихоходных машин могут иметь весьма простую конструкцию. Недостатки подшипников скольжения 1. В процессе работы требуют постоянного надзора из-за высоких требований к смазыванию и опасности перегрева; перерыв в подаче смазочного материала ведет к выходу из строя подшипника. 2. Имеют сравнительно большие осевые размеры. 3. Значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке. 4. Большой расход смазочного материала. Принцип работы подшипника скольжения В подшипниках скольжения может быть полужидкостная и жидкостная смазка, переходящая последовательно одна в другую по мере возрастания угловой скорости вала от нуля до определенного значения. Вращающийся вал увлекает смазочный материал в клиновой зазор между цапфой и вкладышем и создает гидродинамическую подъемную силу, вследствие которой цапфа всплывает по мере увеличения скорости. Область применения подшипников скольжения Подшипники скольжения применяют: - в высокоскоростных машинах (центрифуги, шлифовальные станки и др.), когда долговечность подшипников качения резко сокращается; - для валов, например коленчатых, когда по условиям сборки требуются разъёмные подшипники; - при работе в химически агрессивных средах и воде, в которых подшипники качения неработоспособны; - для валов, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки; при близко расположенных валах, когда требуются малые радиальные размеры подшипников; - в тихоходных малоответственных механизмах и машинах. Расчет подшипников скольжения |
Расчет подшипников скольжения ведут обычно упрощенно:
,
где F – радиальная нагрузка на подшипник, Н;
d – диаметр цапфы вала, мм;
l – длина вкладыша или цапфы вала, мм
p, [p] – расчетное и допускаемое среднее давления, МПа.
Значения допускаемого среднего давления для различных материалов вкладыша подшипника даны в таблице.
,
где - допускаемое произведение среднего давления на окружную поверхность цапфы.
Окружная скорость определяется по формуле:
,
где n – частота вращения вала.
17. Подшипники качения.
Плюсы: 1) малые потери на трение (небольш расход смаз материала); 2) сравнительно небольш стоим; 3) выслкая степеь взаимозаменяемости; 4) не требуют особого внимания и ухода.
Минусы: 1) неработосп-ные в воде и агресс средах, а также при низких и высок t; 2) малонад при высок скоростях; 3) чувствительны к ударным и вибрац нагрузкам.
Классиф-ция:
- по форме тел качения: ролики; короткие цилиндрические, длинные цилинд (игольчатые); сферические; витые.
- по кол-ву рядов тел качения: однорядные, двухрядные, 4-рядные.
- по хар-ру восприн нагрузки (см выше).
- по способности самоустанавливаться: самоуста-щиеся, несамоуст-щиеся.
- по габар размерам: разл серии диаметров (0,8,9,1,7,2,3,4,5) и серии ширин (7,8,9,0,1,2,3,4,5,6).
Обозначения подшипников:
Dвн от 20 до 450 мм.
Впереди от осн-го обозн-я может быть указан класс точноти, группа рад зазора, момент трения и категория подшипника. Справамогут быть проставлены мат-лы деталей, смз мат-л и др. параметры.
0 - радиальный шариковый подшипник;
1 - радиальный шариковый сферический подшипник;
2 - радиальный роликовый подшипник;
3 - радиальный роликовый сферический подшипник;
4 - радиальный игольчатый подшипник;
5 - радиальный роликовый подшипник;
6 - радиально-упорный шариковый подшипник;
7 - радиально-упорный роликовый конический подшипник;
8 - упорный или упорно-радиальный шариковый подшипник;
9 - упорный или упорно-радиальный роликовый подшипник.
Основные причины выхода из стоя: 1) осн видом разрушения явл-ся усталостное выкрашивание рабочих пов-тей осн дорожек и тел качения (набл-ся после длит работы); 2) пластич деформ-ции, вмяины ( статическая перегрузка); 3) раскалывание колец и теле качения; 4) разркшение сепараторов (под действием центробежных сил).
18. Порядок подбора подшиников качения.
18. Червячные передачи.
Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей обычно составляет 0 = 90°. В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой. Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления.
Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.
Классификация:
Червяки различают по следующим признакам:
20. Основные параметры червячного колеса.
21 Соединительные муфты: классификация, конструкции, подбор муфты
Муфты-это устройства ,которые служат для соединения соосных деталей.
В ДМ и ОК рассматриваются муфты, соединяющие концы валов и передающие вращающий момент от одного вала к другому без изменения величины и направления.
Классификация муфт
Подбор муфт
Муфты выбирают по назначению и по передаваемой заданной мощности.
При выборе типа муфты учитывают условия ее работы.
Муфту для передачи заданной мощности выбирают по расчётному крутящему моменту Тр ,который определяют по формуле
Тр=Кр Т ,
Где Кр – коэффициент режима работы
Т – вращающий момент на валу ,
,
P – передаваемая мощность, кВт ;
ω – угловая скорость вала, рад/с.
22 Шпоночные соединения. Достоинства, недостатки. Виды и расчёт соединений.
Шпоночные соединения предназначены для для передачи вращающего момента с вала ступицу и наоборот.
Достоинства:
-Простота конструкции
-Низкая стоимость
-Лёгкость монтажа и демонтажа
Недостатки:
-Шпоночный паз ослабляет вал и ступицу детали . А так же создаёт концентрацию соединений.
Виды шпоночных соединений
Ненапряжённые
-С помощью призматических шпонок
-С помощью сегментных шпонок
Напряжённые
-С помощью клиновых шпонок
-С помощью тангенциальных шпонок
Расчёт соединений
Призматические шпонки рассчитываются на смятие. На изгиб и срез шпонки не рассчитываются, т.к. размеры шпонок и пазов по ГОСТу подобраны таким образом, что если прочность при расчёте на смятие обеспечивается, то обеспечивается прочность на другие деформации.
Где Т – вращающий момент ,передаваемый шпонкой, Н ·мм;
d – диаметр вала, мм ;
h – высота шпонки, мм ;
t1 – глубина паза в валу, мм;
lр – рабочая длина шпонки, мм.
Для широко применяемых шпонок со скруглёнными торцами условие прочности имеет вид
Сегментные шпонки проверяют на смятие
И на срез
23 Шлицевые соединения. Достоинства, недостатки, классификация и область применения. Расчёт .
Шлицевые соединения представляет собой сопряжение выступов на валу и соответствующих впадин на в ступице. Передача вращающего момента осуществляется боковыми поверхностями зубьев.
Достоинства:
-Передают большой вращающий момент
-Более надёжны при реверсивных и динамических нагрузках
- Лучшее центрирование ступицы на валу
-Меньшая длина ступицы
Недостатки:
-Более сложное в изготовлении и следовательно дороже
Классификация
Область применения
Соединения с прямобочным профилем зубьев применяют в неподвижных и подвижных соединениях
Соединения с эвольвентным профилем зубьев применяются в неподвижных и подвижных соединениях
Соединения с треугольным профилем применяются в неподвижных соединениях
Расчёт
Шлицевые соединения выбирают по таблицам и затем проверяют на смятие
Где Т- передаваемый вращающий момент, Н*мм ;
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рабочим поверхностям зубьев
А см – расчётная площадь поверхности смятия, мм2 ;
Rср – средний радиус шлицевого соединения, мм .
Площадь смятия:
Для прямобочных соединений
,
Для эвольвентных соединений
Средний радиус шлицевого соединения
Для парямобочных соединений
Для эвольвентных соединений
24 Резьбовые соединения. Достоинства, недостатки. Виды и расчёт соединений
Резьбовое соединение — крепёжное соединение в виде резьбы. Используется метрическая и дюймовая резьба различных профилей в зависимости от технологических задач соединения.
Достоинства:
-технологичность;
-взаимозаменяемость;
-универсальность;
-надёжность;
-массовость.
Недостатки:
-раскручивание (самоотвинчивание) при переменных нагрузках и без применения специальных устройств (средств).
-отверстия под крепёжные детали, как резьбовые, так и гладкие, вызывают концентрацию напряжений.
-для уплотнения (герметизации) соединения необходимо использовать дополнительные технические решения.
Виды соединений
резьбовое соединение при непосредственном скручивании соединяемых деталей (резьба имеется на этих деталях);
резьбовое соединение при помощи дополнительных соединительных деталей, например, болтов, шпилек, винтов, гаек и т.д;
- болтовое соединение;
- винтовое соединение;
- шпилечное соединение.
Основные сведения о посадках деталей
Посадкой называется характер соединения сопрягаемых деталей, определяемый разностью их размеров, т. е. наличием зазора или натяга.
ГОСТом установлен определенный перечень посадок, которые разделяются на три основные группы: подвижные, неподвижные и переходные.
Если при сопряжении получается зазор, то посадка является подвижной, если же получается натяг, то посадка является неподвижной. Подвижные посадки могут иметь зазоры, а неподвижные — натяги разной величины в зависимости от разности диаметров сопрягаемых деталей.
Посадки, дающие в соединении небольшие натяги или малые зазоры, являются переходными.
Каждая посадка в любой группе имеет определенное название и условное обозначение, характеризующее в какой-то степени ее свойства.
Зазор - разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.
Натяг - разность размеров вала и отверстия, если до сборки размер вала больше размера отверстия.
Посадка с зазором - обеспечивает зазор в соединении, и характеризуется величинами наибольших и наименьших зазоров, при графическом изображении поле допуска отверстия расположен выше поля допуска вала.
Посадка с натягом - образует зазор в соединении, характеризуется величинами наибольших и наименьших натягов, при графическом поле допуска отверстия ниже поля допуска вала.
Переходная посадка - характеризуется наибольшим зазором и натягом, при графическом изображении поля допусков пересекаются частично или полностью.
Основные сведения о допусках
Номинальный размер- размер относительно которого определяют предельные размеры и отсчитывают отклонения.
Действительный размер – размер детали установленный её измерением с допустимой погрешностью.
Предельные размеры – два предельно допустимых размера между которыми должен находиться действительный.
Алгебраическая разность между наибольшим предельным и наименьшим предельным называется допуском
TD = Dmаx – Dmin допуск отверстия
Td = dmаx – dmin допуск вала
Допуск характеризует точность изготовления детали. Точностью размера называют степень приближения действительного размера к заданному (т.е.номинальному) размеру. С уменьшением погрешности точность увеличивается. Это означает, что чем меньше величина допуска, тем выше точность, тем труднее обрабатывать деталь вследствие повышения требований к точности станка, приспособлений, инструмента и квалификации рабочего.
Для упрощения чертежей введены предельные отклонения от номинального размера. Отклонением называют алгебраическую разность между размером (действительным, предельным) и соответствующим номинальным размером. Отклонения отверстий обозначают прописной буквой латинского алфавита - Е, валов - строчной буквой е. Соответственно получаем следующие виды отклонений:
Действительное отклонение: Er = Dr –D ; er = dr -d
Верхнее отклонение: ES = Dmаx – D ; es = dmax - d
Нижнее отклонение: EI = Dmin – D ; ei = dmin - d
Среднее отклонение: Еср = 0,5(ES + EI); еср = 0,5(es + ei)
Расчет сварных соединений
Расчет стыковых соединений
1) Нагружаем растягивающей силой F
2) Нагружаем изгибающим моментом
3) Нагружаем растягивающей силой и изгибающим моментом
Расчет угловых швов
1)
2)
3)
Сварные соединения
Сварка — это технологический процесс получения неразъемного соединения металлических или неметаллических деталей с применением нагрева (до пластического или расплавленного состояния), выполненного таким образом, чтобы место соединения по механическим свойствам и своему составу по возможности не отличалось от основного материала детали.
Сварным соединением называют неразъемное соединение деталей с помощью сварных швов. Если в заклепочном соединении соединяющим элементом является заклепка, то в сварных - расплавленный металл, создающий при остывании неразъемное соединение, то есть такое, которые не может быть разобрано без повреждения деталей.
Достоинства:
Экономия металла, малостоимость соединения, возможность автоматизации процесса, возможность сварки толстых деталей
Недостатки:
Недостаточная надежность при вибрационных нагрузках и ударных, сложность контороля качества шва, коробление детали из-за неравномерного нагрева, прочность сварного соединения зависит от квалификации сварщика.
В зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей:
1) Стыковые, 2) нахлесточные, 3) угловые 4) тавровые
Сварные швы стыковых соединений называют стыковыми, Сварные швы нахлесточных, угловых, тавровых называют угловыми
- односторонний без скоса кромок (рис. 8, б) — шов сваривается без обработки кромок листов при их толщине < 8 мм;
- односторонний со скосом одной кромки (рис. 8, в) — обрабатывается только одна кромка деталей толщиной < 12 мм;
- односторонний со скосом двух кромок (рис. 8, г) — применяется при толщине деталей < 25 мм;
- двусторонний с двумя симметричными скосами одной кромки (рис. 8, д) — кромки обрабатываются у одной детали с двух сторон, толщиной до 40 мм;
- двусторонний с двумя симметричными скосами двух кромок (рис. 8, е) — толщина свариваемых деталей >> 60 мм.
По профилю поперечного сечения угловые швы могут быть:
- нормальные (рис.10, а); катет шва принимается равным толщине листа (К= 5);
- вогнутые (рис.10, б) с катетом шва К= 0,85;
- выпуклые (рис.10, в);
- специальные (рис.10, г); их профиль представляет неравнобедренный прямоугольный треугольник (один из катетов K=δ).
Вогнутые швы применяют в особо ответственных конструкциях при переменных нагрузках, так как вогнутость обеспечивает плавный переход шва в основной металл детали, благодаря чему снижается концентрация напряжений. Вогнутый шов повышает стоимость соединения, так как требует глубокого провара и последующей механической обработки для получения вогнутости, выпуклые - вызывают повышенную концентрацию напряжений. Наиболее приемлем нормальный профиль углового шва. Специальные швы применяют при переменных нагрузках, так как значительно снижает концентрацию напряжений.
По расположению шва относительно действующей нагрузки угловые швы конструктивно разделяют на:
- лобовые, расположенные перпендикулярно к линии действия нагрузки F; длина лобовых швов не ограничивается;
- фланговые, расположенные параллельно линии действия нагрузки F); максимальная длина флангового шва принимается lш = (50...60)К;
- комбинированные, состоящие из лобовых и фланговых швов.
Шпоночные соединения
Шпоночное соединение представляет собой шпонку, входящую в продольные пазы вала и ступицы вращающейся детали (шкива, звездочки, зубчатого или червячного колеса, полумуфты). Оно служит для передачи вращающего момента, от вала к ступице вращающейся детали или наоборот.
Достоинства', простота конструкции и низкая стоимость, легкость
монтажа и демонтажа.
Недостаток - шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу детали, насаживаемой
на вал.
Общие сведения о передаче винт-гайка. Классификация, достоинства, недостатки. Материалы. Область применения.
Передачи винт — гайка применяют в различных машинах и механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное; в ряде случаев эти передачи используют для получения большого выигрыша в силе.
Классификация:
Передачи винт — гайка применяют в самых различных машиностроительных конструкциях, таких, например, как подъемно-транспортные машины (домкраты, механизмы изменения вылета кранов, печные толкатели), станки (механизмы подачи рабочих инструментов и осуществления точных делительных перемещений), измерительные приборы (механизмы для точных перемещений, регулирования и настройки), прокатные станы (нажимные винты, регулировочно-установочные механизмы подшипников), винтовые прессы и др.
Винты передач без термообработки изготовляют из стали 45, 50 и др., а с закалкой — из сталей 65Г, 40Х, 40ХГ и др. Для уменьшения трения и износа резьбы гайки передач изготовляют из бронз БрОФ10-1, БрОЦС6-6-3, БрАЖ9-4 и др. Для экономии бронзы гайки передач больших диаметров делают биметаллическими (стальной или чугунный корпус заливают бронзой). По тем же соображениям гайки передач при небольших нагрузках и скоростях изготовляют из антифрикционного чугуна.
Винтовая пара скольжения:
Достоинства:
получения большого выигрыша в силе;
точность перемещения;
плавность работы.
Недостатки:
большие потери на трение.
Винтовая пара скольжения:
Достоинства:
малые потери на терние;
возможность получения точных перемещений;
высокий ресурс.
Недостатки:
сложность изготовления;
необходимость защиты от загрязнений.
Винтовые передачи используют, где необходимо получать выигрыш в силе, в нагрузочных устройствах и испытательных машинах, в механизмах для точных перемещений.
Шариковинтовые передачи. Используют в станках и авиации.
Основная причина выхода из строя – изнашивание гайки. В проектном расчете определяют сред диам резьбы из условия износостойкости:
Z – количество винтов гайки
Н – рабочая высота профиля резьбы
Отсюда определим диаметр.
Параметры передачи
КПД
условия самоторможения: ψ
Окружная скорость: [м/с]
Р – шаг
Z – число заходов
n - число заходов.
Передаточное число: S=p
S – ход винта.
Шарико-винтовые передачи.
Не конструируют, а подбирают по каталогу. Расчет ведут по динамической грузоподъемности для предотвращения усталостного выкрошивания и по статической грузоподъемности для предотвращения пластических деформаций.