Детали машин. Детали машин №1. Лекция план Классификация механизмов, узлов и деталей машин. Требования к машинам и деталям
 Скачать 28.4 Kb.
|
|
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ ЛЕКЦИЯ 1. План: 1.1. Классификация механизмов, узлов и деталей машин. 1.2. Требования к машинам и деталям. 1.3. Критерии работоспособности и влияющие на них факторы. Детали машин и основы конструирования – научная дисциплина, в которой рассматриваются основы расчета и конструирования деталей и узлов общего назначения, встречающиеся в различных механизмах, установках и машинах Целью курса ”Детали машин и основы конструирования ” является изучение устройства, принципа работы, расчета и проектирования деталей машин и механизмов общего назначения. Задача курса заключается в том, чтобы, исходя из заданных условий работы деталей и сборочных единиц общего назначения, получить навыки их расчета и конструирования, изучить методы, правила и нормы проектирования, обеспечивающие изготовление надежных и экономичных конструкций. 1.1. Классификация механизмов, узлов и деталей машин Механизм - искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного из них или нескольких в требуемые движения других тел. Машина - механизм или сочетание механизмов, которые служат для облегчения или замены физического или умственного труда человека и повышения его производительности. В зависимости от назначения различают: энергетические машины- двигатели, компрессоры; рабочие машины – технологические, транспортные, информационные. Все машины состоят из деталей, которые объединены в узлы. Деталь - это часть машины, изготовленная без применения сборочных операций. Узел - крупная сборочная единица, имеющая вполне определенное функциональное назначение. Различают детали и узлы общего и специального назначения. Детали и узлы общего назначения делят на три основные группы: соединительные детали; передачи вращательного и поступательного движения; детали, обслуживающие передачи. Создание машин и их звеньев из различных деталей вызывает необходимость соединения последних между собой. Этой цели служит целая группа соединительных деталей (соединения), которые, в свою очередь, делятся на: - неразъемные - заклепочные, сварные, клеевые; с натягом; - разъемные – резьбовые; шпоночные; шлицевые. Любая машина состоит из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов. Наиболее общими для всех машин являются передаточные механизмы. Передачу энергии удобнее всего производить при вращательном движении. Для передачи энергии во вращательном движении служат передачи, валы и муфты. Передачи вращательного движения являются механизмами, предназначенными передавать энергию с одного вала на другой, как правило, с преобразованием (уменьшением или увеличением) угловых скоростей и соответствующим изменением крутящих моментов. Передачи подразделяют на передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные) и трением (ременные, фрикционные). Вращательные детали передачи - зубчатые колеса, шкивы, звездочки устанавливают на валах и осях. Валы служат для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания указанных выше деталей. Для поддержания вращающихся деталей без передачи крутящего момента служат оси. Валы соединяют с помощью муфт. Различают муфты постоянные и сцепные. Валы и оси вращаются в подшипниках. В зависимости от вида трения их подразделяют на подшипники качения и скольжения. В большинстве машин необходимо использовать упругие элементы - пружины и рессоры, назначение которых аккумулировать энергию или предотвращать вибрации. Для повышения равномерности хода, уравновешивания деталей машин и накопления энергии в целях повышения силы удара применяют маховики, маятники, бабы, копры. Долговечность машин в значительной степени определяется устройствами для защиты от загрязнений и для смазки. Важную группу составляют детали и механизмы управления. Кроме того, весьма значительные группы составляют специфические детали: для энергетических машин - цилиндры, поршни, клапаны, лопатки и диски турбин, роторы, статоры и другие; для транспортных машин - колеса, гусеницы, рельсы, крюки, ковши и другие. 1.2. Требования к машинам и деталям К большинству проектируемых машин предъявляются следующие требования: высокая производительность; экономичность производства и эксплуатации; равномерность хода; высокий кпд; точность работы; компактность, надежность и долговечность; удобство и безопасность обслуживания; транспортабельность; соответствие внешнего вида требованиям технической эстетики. При конструировании и изготовлении машин должны строго соблюдаться ГОСТы. Применение в машине стандартных деталей и узлов уменьшает количество типоразмеров, обеспечивает взаимозаменяемость, облегчает ремонт машин. Одним из главных требований, предъявляемых к деталям, является технологичность, которая значительно влияет на их стоимость. Следует предусматривать максимально возможное применение стандартных узлов и деталей. Существенными показателями технологичности конструкции являются ее материалоемкость, трудоемкость изготовления и себестоимость. Технологичной считают такую конструкцию, для которой характерны минимальные затраты при производстве и эксплуатации. 1.3. Критерии работоспособности и влияющие на них факторы Быть работоспособными - значит находиться в таком состоянии, в котором детали могут выполнять заданные функции в пределах технических требований. Без учета работоспособности детали нельзя говорить о её надежности. Работоспособность деталей оценивают: прочностью; жесткостью; износостойкостью; теплостойкостью; вибрационной устойчивостью. Значение того или иного параметра возрастает или уменьшается в зависимости от функционального назначения детали. Например, для крепежных винтов - прочность, ходовых деталей - износостойкость. Работоспособность обеспечивают выбором соответствующего материала и расчетом детали по основным критериям работоспособности. Рассмотрим критерии работоспособности: Прочность - главный критерий. Различают статическую и усталостную прочность. При статической - разрушение наступает при превышении предела прочности. При усталостной - при превышении предела выносливости. Усталостная прочность значительно снижается при наличии концентраторов напряжений или дефектов производства. Факторы, влияющие на величину коэффициента запаса усталостной прочности, степень ответственности детали, однородность материала и надежность его испытаний, точность расчетных формул, влияние технологии изготовления детали и т.д. В каждой отрасли машиностроения, основываясь на своем опыте, выбирают свои нормы запаса прочности для конкретных деталей. Эти нормы не являются стабильными. Их периодически корректируют по мере накопления опыта и роста уровня техники. В деталях машин существенным является и разрушение от контактных напряжений. Они возникают в месте соприкосновения двух деталей в тех случаях, когда размеры площади касания малы по сравнению с размерами деталей. Если они больше допускаемых, то на поверхности деталей появляются вмятины, борозды, трещины или мелкие раковины. Подобные явления наблюдаются у фрикционных, зубчатых, червячных и цепных передач, а также в подшипниках качения. Жесткость. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих деформаций деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы, например: условия работы сопряженных деталей (правильность зацепления зубчатых колес); технологические условия (точность станка и т.д.); Значение расчетов на жесткость возрастает в связи с широким внедрением высокопрочных материалов, у которых увеличиваются характеристики прочности, а модуль упругости практически не меняется. Износ - процесс постепенного уменьшения размеров деталей в результате трения. Детали, изношенные больше нормы, бракуют и заменяют при ремонте. Интенсивность износа зависит от величины давления на поверхности соприкосновения деталей, коэффициента трения и износостойкости материала. Различают несколько видов изнашивания деталей: абразивный износ (имеет основное значение);- износ при заедании; - износ при коррозии. Для повышения износостойкости широко используют смазку трущихся поверхностей, применяют антифрикционные материалы, специальные виды химико-термической обработки поверхностей, уменьшают нагрузки и т.д. Износостойкость значительно понижается при коррозии. Что надо учитывать при проектировании деталей, работающих в агрессивных средах. Теплостойкость. Нагрев способствует: понижению механических свойств и появлению ползучести; понижению защищающей способности масленых пленок, и, следовательно, увеличению износа; изменению зазоров в сопрягаемых деталях (заклинивание);- понижению точности машин. Для определения температуры работы деталей проводят тепловые расчеты и, если необходимо, вносят соответствующие конструктивные изменения (применяют специальные устройства для охлаждения). Виброустойчивость. Вибрации понижают усталостную прочность деталей, т.к. возникают дополнительные переменные напряжения. В некоторых случаях они снижают качество работы машины (например, в металлорежущих станках снижают точность обработки и ухудшают качество обрабатываемой поверхности). Особое значение имеют резонансные явления. |