Исторический очерк развития деталей машин. Классификация деталей машин
 Скачать 6.19 Mb.
|
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 1) Основные тенденции развития машиностроения. Исторический очерк развития деталей машин. Классификация деталей машин. История: Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей экономики, т.к. основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому технологический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения. Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрение новых машин, повышение их надежности и долговечности – основные задачи конструктора-машиностроителя. Большие возможности для совершенствования труда конструкторов дает применение ЭВМ, позволяющее оптимизировать конструкции, автоматизировать часть процесса проектирования. Как самостоятельная дисциплина ДМ оформилась к 80-м годам 19 века. Она была выделена из общего курса построения машин. До 80 годов 19 века, когда машин было мало, а их расчеты носили элементарный характер, все вопросы машиностроения изучали в общем курсе построения машин. Развитие машиностроения и теории расчета машин сделало этот курс чрезвычайно обширным. Поэтому курс построения машин был разделен на ряд общетехнических и специальных дисциплин. В России первый курс под названием ДМ был написан в 1881 г. проф. В.Л. Кирпичевым. В дальнейшем этот курс получил свое развитие в трудах проф. П.К. Худякова, А.И. Сидорова, М.А. Саверина. Из курсов, написанных зарубежными учеными, переведены на русский язык и широко использовались труды К. Баха и Ф. Ретшера. Кроме общих курсов по ДМ написано большое количество монографий и статей, посвященных специальным вопросам (Л. Эйлер, И.Е. Жуковский и др.). Классификация деталей машин: 1. Соединения: а) разъемные – можно собрать и разобрать без разрушения соединяемых деталей. б) неразъемные – нельзя разобрать и собрать без разрушения соединяемых деталей. в) условно неразъемные – соединение за счет сил трения. 2. Передачи – происходит изменение частоты вращения, изменение величины крутящего момента, иногда и вида движения. а) передачи зацеплением – непосредственный контакт (зубчатые, червячные, цепные) б) передачи трением – с непосредственным контактом (фрикционные) или с ремнем 3. Детали, обеспечивающие вращательное движение: а) валы и оси б) опоры валов и осей (подшипники) в) муфты – узел, который служит для соединения концов валов и осей и передачи движения 2) Материалы, применяемые в машиностроении. Основные их механические характеристики, определяющие прочность и жесткость Черные металлы, подразделяемые на чугуны и стали, имеют наибольшее распространение. Это объясняется тем, что они имеют высокую прочность и жесткость, а также сравнительно невысокую стоимость. Основные недостатки – большая плотность и слабая коррозионная стойкость. Цветные металлы – медь, цинк, свинец, алюминий – применяют в основном в качестве составных частей сплавов (бронз, латуней, баббитов, дюралюминия). Они значительно дороже черных металлов и используются для выполнения особых требований: снижение массы, повышение антифрикционности, антикоррозийности и т.д. Неметаллы – дерево, резина, кожа, асбест, пластмассы – материалы, которые применяют для производства корпусных деталей, шкивов, вкладышей подшипников, фрикционных накладок, втулок, маховиков, рукояток, шкивов. С их применением значительно уменьшается масса машины и эксплуатационные качества. Порошковые материалы – полученные методами порошковой металлургии. Можно получить различные свойства – высокопрочные, износостойкие, антифрикционные и т.д. Наибольшее распростанение получили детали на основе железного порошка. Детали, изготовленные методом порошковой металлургии не нуждаются в послежующей обработке резанием, что очень эффективно при массовом производстве.  3) Основные критерии работоспособности деталей машин. - прочность - жесткость - износостойкость - коррозионная стойкость - теплостойкость - виброустойчивость Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей. Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности или сопротивления усталости. Потеря статической прочности происходит тогда, когда рабочее напряжение превышает предел статической прочности материала Это обычно связано со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или с дефектами в деталях. Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала. Сопротивление усталости значительно понижается при наличии концентраторов напряжений, связанных с конструктивной формой детали или дефектами производства.        Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.  где  – угол закручивания вала, T – вращающий момент, G – модуль упругости при сдвиге, l – длина закручиваемого участка. – полярный момент инерции поперечного сечения вала4) Конструктивные разновидности соединений дуговой сваркой. Расчет стыковых соединений. Сварное соединение – неразрывное. Оно образуется путем сваривания материалов деталей в зоне стыка и не требует никаких вспомогательных элементов. Электродуговая сварка основана на использовании теплоты эл. дуги для расплавления металла. Разновидности: - сварка встык - сварка внахлест - тавровое соединение Сварка встык Стыковые соединения могут разрушаться по шву - месту сплавления и в зоне термического влияния – прилегающий к шву участок детали, в котором в результате нагревания при сварке изменяются механические свойства металла. Практикой установлено, что при качественном выполнении сварки р  азрушение соединения деталей происходит преимущественно в зоне термического влияния.  зависит того, как выполняется соединение – сжатие,  - растяжение - S – коэффициент запаса    5. Расчет сварных соединений внахлестку.   Выпуклый шов образует резкое изменение сечения деталей в месте соединения, что является причиной повышенной концентрации напряжений. Не рекомендуется в нагруженных силовых конструкциях. Вогнутый шов снижает концентрацию напряжений и рекомендуется при действии переменных нагрузок. Вогнутость шва достигается механической обработкой, что значительно увеличивает стоимость.  – наиболее опасное сечение , k – катет шва     Лобовой шов расположен перпендикулярно, а фланговый параллельно действию нагрузочной силы. 6) Соотношение осевой и окружной силы в резьбе. Условие самоторможения.   p – шаг резьбы, F – осевая сила (сила затяжки)     Если силовой поток направлен от гайки к винту     ;  - приведенный коэффициент трения Самое маленькое трение будет у резьбы с прямоугольным профилем.  - метрическая резьба - дюймовая резьбаУсловие самоторможения можно записать в виде Totv>0, где Totv определяется как:  . Если рассматривать самоторможение только в резьбе без учета трения на торце гайки, то получим  или  . Угол подъема должен быть меньше угла трения. Все крепежные резьбы – самотормозящие.7  ) Момент затяжки гайки. КЦД винтовой пары и его анализ.  ; где  – момент сил трения в резьбе,  – момент сил трения на торце гайки     – если силовой поток от гайки к винту - движущийся элемент – гайка. Работу совершает сила, связанная со стержнем. Возрастает с увеличением ψ и уменьшением φ. – если силовой поток от винта к гайке 8) Распределение осевой силы по виткам резьбы. Напряжения в элементах резьбового соединения.  Осевая нагрузка витка передается через резьбу гайки и уравновешивается реакцией её опоры. Каждый виток резьбы нагружается соответственно силами F1, F2, F3… Fz, где Z – число витков резьбы гайки.  ,  не равны между собойТак как нагрузка витков пропорциональна их прогибу или относительному перемещению соответственных точек, то нагрузка 1 витка > 2 и т.д. Все элементы винтовой пары податливы, только винт растягивается, а гайка сжимается. Г  рафик свидетельствует о нецелесообразности увеличения числа витков гайки, т.к. последние витки малонагружены.В  исячая гайка – выравнивает распределение нагрузки в резьбе (винт и гайка растягиваются). Кроме того, в наиболее нагруженной нижней зоне висячая гайка тоньше и обладает повышенной податливостью, что также способствует выравниванию нагрузки в резьбе.I)   – коэффициент неравномерности нагрузки – коэффициент полноты резьбыII)  III) смятие   – число рабочих витковIV) Разрушение болта в сечении 1-1  Если H=0.8d и если выполняется условие прочности 4, то 1, 2,3 выполняются автоматически для стандартных крепежных резьб. 9) Расчет не напряженного болтового соединения. Расчет напряженого соединения, когда внешняя сила отсутствует. Н  енапряженное соединение – это соединение, в котором до приложения внешней нагрузки отсутствуют напряжения. Примером служит резьбовой участок крюка для подвешивания груза. Опасным является сечение, ослабленное резьбой.  – d выбираем по каталогу, чтобы   Напряженное соединение – это соединение, в котором до приложения внешней нагрузки образуются напряжения. Стержень болта растягивается осевой силой Fзат, возникающей от затяжки болта, и раскручивается моментом сил трения в резьбе Tp    ;  |