Тема 3.1. Основные понятия и определения
При изучении темы обратите внимание на классификацию машин по назначению вопросов стандартизации и системы документации. Изучая критерии работоспособности и расчета деталей машин, следует уяснить, что эти расчеты имеют ряд особенностей. В частности, широко используются эмпирические зависимости и формулы, являющиеся результатом обобщения опыта проектирования и расчета деталей машин.
Проектирование требует всестороннего анализа поставленной задачи, учета ряда специфических факторов и условий работы детали, узла, машины. Окончательные размеры деталей машины определяются не только расчетами, но и требованиями стандартов, принятой технологией производства, условиями эксплуатации и техникой безопасности.
Вопросы для самоконтроля
1. Что рассматривается в разделе курса «Детали механизмов и машин»?
2. Какая разница между машиной и механизмом?
3. Какие детали называются деталями общего назначения?
4. Каковы условия, определяющие рациональность конструкции машин и ее узлов?
5. Каково значение взаимозаменяемости и стандартизации в машиностроении?
6. Что такое унификация деталей и сборочных единиц и каково ее значение в машиностроении?
7. Каковы основные критерии работоспособности и расчета деталей машин?
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление о классификации машин по назначению, о стандартизации и взаимозаменяемости механизмов;
знать требования предъявляемые к машинам и их деталям; основные критерии их работоспособности.
Тема 3.2. Передаточные механизмы
Вращательное движение наиболее распространено в технике. Поэтому для передачи от машин — двигателей к исполнительным механизмам применяют механические передачи главным образом вращательного движения.
Механические передачи классифицируют по принципу действия (передачи трением и зацеплением).и взаимному расположению звеньев (передачи непосредственного контакта и передачи гибкой связью). Независимо от типа передачи общим для всех является наличие ведущих и ведомых звеньев, единство кинематических и силовых соотношений. Следует уяснить основные параметры, характеризующие любую передачу. Определение основных размеров цилиндрических фрикционных передач производится по межосевому расстоянию: из условия контактной усталости — для металлических катков и из расчета по удельной нагрузке — для неметаллических катков.
Необходимо усвоить классификацию зубчатых передач по расположению геометрических осей в пространстве и на поверхности колес, по окружной скорости и по конструктивным признакам (закрытые и открытые передачи).
Расчет закрытых зубчатых передач на контактную усталость ведется по нормальным контактным напряжениям. Контактная усталость зубьев определяется межосевым расстоянием или диаметрами колес. При расчете на изгиб обратите внимание на коэффициент формы зуба, его зависимость от числа зубьев и в связи с этим на различную прочность зубьев шестерни и колеса.
При изучении косозубых и шевронных цилиндрических передач сопоставьте расчеты на прочность с расчетами прямозубых цилиндрических передач и выявите особенности соответствующего расчета.
Обратите внимание на конструкцию червяков и червячных колес. Размеры червячного колеса определяются в среднем сечении. Необходимо усвоить методику выбора числа витков червяка и числа зубьев колеса, связав их с передаточным числом червячной передачи. С увеличением числа витков червяка одновременно увеличивается и износ рабочих элементов передачи, поэтому не рекомендуется применять червяки с числом витков более четырех. Расчет червячных передач имеет много общего с расчетом зубчатых передач, но расчет червячной передачи на контактную прочность — это и косвенный расчет на предотвращение заедания.
В процессе изучения ременной передачи следует усвоить сравнительные характеристики различных типов передач и области их применения, а также конструкцию ремней и ознакомиться со стандартами на ремни. Рассматривая методику расчета ременной передачи по тяговой способности, обратите внимание на то, что прочность ремня не является достаточным условием, определяющим работоспособность передачи. Для обеспечения достаточной долговечности ремня необходимо правильно выбирать отношение его толщины к диаметру малого шкива, а также такое расстояние, при котором число пробегов ремня в секунду не выше допустимого.
При изучении цепных передач необходимо понять и усвоить достоинства и недостатки цепных передач, область их применения, ознакомиться с классификацией приводных цепей, рассмотреть их конструкции, выяснить преимущества и недостатки различных типов цепей. Необходимо обратить внимание на выбор основных параметров цепных передач, на их кинематику и силовые зависимости с учетом динамических нагрузок в приводных цепях.
В связи с тем, что износ элементов передачи отрицательно сказывается на ее работе, основным видом расчета цепных передач является расчет на давление в шарнирных цепях.
Вопросы для самоконтроля
1. Чем вызвана необходимость механических передач?
2. По каким признакам классифицируют механические передачи?
3. Какими основными параметрами характеризуются передачи?
4. Что называется передаточным отношением?
5. В каких случаях целесообразно применять фрикционные передачи?
6. Какими достоинствами и недостатками обладают фрикционные передачи?
7. Какие устройства называются вариаторами?
8. Каковы достоинства и недостатки зубчатых передач?
9. Как классифицируются зубчатые передачи?
10. Какие передачи называют открытыми и какие закрытыми?
11. Какие основные требования предъявляются к профилям зубьев?
12. Почему преимущественно применяется эвольвентное зацепление?
13. В чем заключаются преимущества и недостатки косозубых передач по сравнению с прямозубыми?
14. В каких случаях применяют конические зубчатые передачи? Каковы недостатки передачи коническими зубчатыми колесами?
15. Назовите достоинства и недостатки червячных передач по сравнению с зубчатыми. В каких случаях применяется червячная передача?
16. Какими достоинствами и недостатками обладают ременные передачи по сравнению с другими видами передач?
17. Укажите достоинства и недостатки цепных передач и области их применения.
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление о назначении механизмов передач, их классификацию, устройство, принцип работы и область применения;
знать сущность кинематического и геометрического расчета передач.
Тема 3.3. Валы, оси. Направляющие вращательного движения
При изучении темы уясните разницу между осью и валом и различие в их расчете на прочность. Изучите конструкции осей и валов и их опорных частей — шеек, шипов, пят.
При изучении подшипников скольжения подробно рассмотрите основные типы конструкций подшипников и подпятников скольжения, выясните область их применения, ознакомьтесь с материалами вкладышей и способами смазки. Следует знать, что расчет подшипников скольжения по давлению и на прогрев носит условный характер.
Изучая подшипники качения, обратите особое внимание на конструктивные особенности и области применения каждого типа подшипника.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем заключается разница между валом и осью?
2. Какие различают виды валов?
3. Что называется шипом, шейкой и пятой?
4. Какими недостатками обладают подшипники скольжения?
5. Какова роль смазки в подшипниках скольжения?
6. Каковы достоинства и недостатки подшипников качения по сравнению с подшипникам скольжения?
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление о расчете валов и осей на прочность и жесткость; износостойкость, теплостойкость, динамическую грузоподъемность;
знать устройство валов и осей; опор скольжения и качения.
Тема 3.4. Муфты
При изучении темы ознакомьтесь с разновидностями основных типов муфт и областями их применения, конструкциями муфт и особенностями их работы. Особое внимание уделите конструкциям муфт, применяемым в той отрасли промышленности, которая соответствует вашей специальности.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие различают типы муфт по назначению?
2. Приведите сравнительную характеристику основных типов муфт.
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление о методике подбора стандартных и нормализированных муфт;
знать устройство муфт.
Тема 3.5. Соединение деталей
При изучении неразъемных соединений, среди которых наибольшее распространение получили сварные, необходимо восстановить в памяти физическую суть сварки и ее разновидности. Ознакомиться с типами сварных швов и способами подготовки кромок соединяемых деталей в зависимости от их толщины.
Клеевые соединения применяются весьма широко: от соединения простых небольших изделий до весьма внушительных по своим размерам. Одним из наиболее распространенных видов разъемных соединений, применяемых во всех областях машиностроения, являются резьбовые соединения. При изучении их нужно внимательно рассмотреть типы и назначение резьб и крепежных деталей, средства стопорения (гаечные замки).
Изучая резьбовые соединения, необходимо уяснить, что в большинстве случаев расчет болтов (винтов) сводится к расчету на растяжение с учетом соответствующих поправочных коэффициентов.
Вопросы для самоконтроля
1. Выполните эскизы характерных типов сварных швов.