![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Классификация деталей машинСтр 1 из 8Следующая ⇒
Не существует абсолютной, полной и завершённой классификации всех существующих деталей машин, т.к. конструкции их многообразны и, к тому же, постоянно разрабатываются новые. Для ориентирования в бесконечном многообразии детали машин классифицируют на типовые группы по характеру их использования [1, 10, 11]. è ПЕРЕДАЧИ передают движение от источника к потребителю. è ВАЛЫ и ОСИ несут на себе вращающиеся детали передач. è ОПОРЫ служат для установки валов и осей. è МУФТЫ соединяют между собой валы и передают вращающий момент. è СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ (СОЕДИНЕНИЯ) соединяют детали между собой. è УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ смягчают вибрацию и удары, накапливают энергию, обеспечивают постоянное сжатие деталей. è КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ организуют внутри себя пространство для размещения всех остальных деталей, обеспечивают их защиту. Рамки учебного курса не позволяют изучить все разновидности деталей машин и все нюансы проектирования. Однако знание, по крайней мере, типовых деталей и общих принципов конструирования машин даёт инженеру надёжный фундамент и мощный инструмент для выполнения проектных работ практически любой сложности. 31 Принцип действия и классификация зубчатых передач. Применение. Зубчатой передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения с одного вала на другой и изменения частоты вращения посредством зубчатых колес и реек. Зубчатое колесо, сидящее на передающем вращение валу, называется ведущим, а на получающем вращение — ведомым. Меньшее из двух колес сопряженной пары называют шестерней; большее — колесом; термин «зубчатое колесо» относится к обеим деталям передачи. Зубчатые передачи представляют собой наиболее распространенный вид передач в современном машиностроении. Они очень надежны в работе, обеспечивают постоянство передаточного числа, компактны, имеют высокий КПД, просты в эксплуатации, долговечны и могут передавать любую мощность (до 36 тыс. кВт). К недостаткам зубчатых передач следует отнести: необходимость высокой точности изготовления и монтажа, шум при работе со значительными скоростями, невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа. В связи с разнообразием условий эксплуатации формы элементов зубчатых зацеплений и конструкции передач весьма разнообразны. Зубчатые передачи классифицируются по признакам, приведенным ниже. 1. По взаимному расположению осей колес: с параллельными осями (цилиндрическая передача — рис. 172, I—IV); с пересекающимися осями (коническая передача — рис. 172, V, VI); со скрещивающимися осями (винтовая передача — рис. 172, VII; червячная передача — рис. 172, VIII). 2. В зависимости от относительного вращения колес и расположения зубьев различают передачи с внешним и внутренним зацеплением. В первом случае (рис. 172, I—III) вращение колес происходит в противоположных направлениях, во втором (рис. 172, IV) — в одном направлении. Реечная передача (рис. 172, IX) служит для преобразования вращательного движения в поступательное. 3. По форме профиля различают зубья эвольвентные (рис. 172, I, II) и неэвольвентные, например цилиндрическая передача Новикова, зубья колес которой очерчены дугами окружности. 4. В зависимости от расположения теоретической линии зуба различают колеса с прямыми зубьями (рис. 173, I), косыми (рис. 173, II), шевронными (рис. 173, III) и винтовыми (рис. 173, IV). В непрямозубых передачах возрастает плавность работы, уменьшается износ и шум. Благодаря этому непрямозубые передачи большей частью применяют в установках, требующих высоких окружных скоростей и передачи больших мощностей. 5. По конструктивному оформлению различают закрытые передачи, размещенные в специальном непроницаемом корпусе и обеспеченные постоянной смазкой из масляной ванны, и открытые, работающие без смазки или периодически смазываемые консистентными смазками (рис. 174).
2 Основные требования, предъявляемые к конструкции деталей машин. Основными требованиями, предъявляемыми к деталям, являются простота их форм, экономичность (стоимость материала, затраты на изготовление и эксплуатацию) и надежность (способность сохранять во времени свою работоспособность). Работоспособность же определяют, как по отдельным, так и совместным показателям прочности, износостойкости, теплостойкости, жесткости, устойчивости и виброустойчивости. Значения необходимых показателей зависят от условий работы деталей (для крепежных деталей — прочность, для ходового винта — износостойкость). Однако главным показателем для большинства деталей является прочность — свойство детали сопротивляться изменению формы (разрушению) под воздействием внешних нагрузок. При расчетах деталей машин на прочность при постоянных или переменных напряжениях в качестве предельного напряжения принимают соответствующие пределы прочности и выносливости (при растяжении, сжатии, изгибе и кручении), а также коэффициенты запаса прочности по табличным данным. Для определения требуемых размеров детали выполняют проектный расчет по допускаемым напряжениям, а затем уточненный проверочный расчет по коэффициентам запаса прочности. Надежность деталей зависит от изготовления (точность обработки), и качества используемого материала, а также правильного выбора видов и режимов работы деталей. 32 Критерии работоспособности и расчета зубчатых передач. Размеры зубчатых зацеплений определяют из расчетов на прочность. При этом исходные положения для всех типов зубчатых передач в общем одинаковы. Основными элементами, определяющими работоспособность передачи являются зубья колес. При передаче вращающего момента T 1 в зацеплении двух прямозубых колес возникает сила нормального давления Fn, действующая вдоль линии зацепления NN. Перенося Fn по линии ее действия в точку на оси симметрии зуба и раскладывая ее на окружную силу Ft и радиальную Fr, получим: Кроме того, так как перекатывание зубьев сопровождается скольжением одного профиля по другому, в зацеплении также возникает сила трения Ff = fFn, где f - коэффициент трения. Под действием сил Fn и Ff зуб находится в сложном напряженном состоянии. Основными напряжениями, определяющими работоспособность зацепления, являются контактные напряжения σ H и напряжения изгиба σ F. Для каждого зуба они изменяются во времени по некоторому пульсирующему циклу. Время действия σ F за один оборот колеса равно продолжительности зацепления одного зуба. Контактные напряжения σ H действуют еще меньшее время, равное продолжительности пребывания данной точки зуба в зацеплении. Переменные напряжения и трение вызывают усталостное разрушение зубьев: поломки, вакрашивание, абразивный износ, заедание. Выход зубьев из строя предупреждается технологическими и эксплуатационными мерами (повышение точности обработки и монтажа, рациональный выбор материалов и термообработки, подбор смазки и т.д.). Кроме того работоспособность передач зависит от правильного расчета и конструирования зубчатых колес. Те или иные повреждения и разрушения характерны для определенных условий работы передач. Так, в закрытых передачах, работающих с обильной смазкой, основным видом повреждения является усталостное выкрашивание рабочих поверхностей от контактных напряжений, поэтому закрытые передачи расчитываются на контактную усталость и проверяются на изгиб. Открытые передачи, работающие без смазки и незащищенные от внешней среды, выходят из строя в результате абразивного износа, приводящего к излому зубьев. Поэтому основным критерием работоспособности открытых передач является прочность зубьев на изгиб.
3 Критерии работоспособности деталей машин. Критериями работоспособности деталей является их прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость, теплостойкость. Под надежностью деталей и сборочных единиц понимают их свойство сохранять работоспособность в течение заданного срока эксплуатации. В зависимости от назначения детали ее расчет ведут по одному или нескольким критериям. Например, валы рассчитывают на прочность, жесткость, виброустойчивость, а для резьбовых и сварных соединений главным критерием является их прочность. Прочность – важнейший критерий работоспособности детали, характеризует ее способность сопротивляться действию нагрузок без разрушения или пластических деформаций. Непрочные детали не могут работать. Различают поломки деталей при статическом нагружении и при повторно-переменном нагружении, когда рабочие напряжения достигают соответственно предела прочности σ в (предела текучести σ т) и пределов выносливости σ -1, τ -1. Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Упругие перемещения деталей не должны превышать допустимых перемещений, устанавливаемых на основании опытов и расчетов. Например, при больших прогибах валов в редукторе резко ухудшается работа зубчатых колес и подшипников. Износостойкость. В результате изнашивания выходят из строя большинство подвижно соединенных деталей. При этом происходит увеличение зазоров в соединении, что приводит к потере точности работы механизма, возрастанию динамических нагрузок и даже поломке деталей. 33 Основные требования, материалы и конструкции зубчатых колес. современных машинах преимущественное распространение получили зубчатые колеса с эвольвентным зацеплением. В зависимости от условий выполняемой работы и назначения к зубчатым передачам предъявляются следующие требования: Перечисленные требования объясняются высокими окружными скоростями, контактными давлениями, изгибающими циклическими нагрузками.
4Методы изготовления и технологичность деталей машин. Детали машин — изделия, изготовленные из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Изготовление деталей машин производиться на металлообрабатывающих станках. Сборочная единица - изделие, составные детали которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями. Наилучшее решение достигается выбором конструкции, которая обеспечивает решение поставленной задачи в конкретных условиях при минимальных затратах ресурсов с учетом ограничений производственного, технологического характера при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Технологичность деталей машин в основном зависит от материала, формы и способа получения ее заготовки; требуемой точности изготовления и шероховатости обрабатываемых поверхностей. При проектировании всегда следует предпочитать детали цилиндрической или конической формы, как наиболее простые и дешевые для обработки. Большое техническое и экономическое значение имеет технологичность машин и их деталей. Технологичной называется такая конструкция, которая обеспечивает заданные эксплуатационные качества и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами труда, материалов, средств и времени. Технологичность деталей машин в основном зависит от формы, материала, требуемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей. При выборе формы учитывают условия работы и назначение детали, способы изготовления и тип производства. 34Способы изготовления зубчатых колес. Метод обкатки
5Виды нагрузок и их распределение. Переменные нагрузки (растяжение - г - сжатие) и одновременное действие агрессивной среды вызывают коррозионно-усталостные разрушения металлов. В обычных условиях, ниже определенных значений переменного напряжения (числа циклов N), так называемого предела усталости, металл не разрушается. Переменные нагрузки, действующие на большинство деталей двигателя, вызывают в них переменные, периодически изменяющиеся напряжения. Период Т изменения этих напряжений равен периоду изменения сил Рг давления газов и сил PJ инерции и зависит от режима работы двигателя. Переменные нагрузки вызывают развитие усталостных трещин с последующим разрушением труб и других элементов колонны. Переменная нагрузка изменяется циклически, т.е. увеличивается от определенного значения, проходит через максимум и затем уменьшается до исходного значения. В дальнейшем такой цикл повторяется. Переменные нагрузки существенно влияют на прочность и износ элементов машин. При оценке статической прочности максимальные значения этих нагрузок входят в суммарную расчетную нагрузку как простые слагаемые, а при расчете на усталостную прочность их влияние является решающим и учитывается различными способами. Переменные нагрузки при испытаниях создают либо путем возбуждения колебаний в образцах ПС, либо традиционными способами - изгибом вращающихся ПС, изгибом и кручением вращающихся ПС и т.п. Несмотря на общую природу разрушения ПС при переменных нагрузках, не зависящую от способа их создания, в литературе принято отдельно рассматривать прочность ПС при вибрациях и при переменных нагрузках.
|