Особенности курса и его изучения

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 24Следующая ⇒

Весьма сложные зависимости работоспособности реальных элементов машин от величины и характера нагрузки, размеров и формы деталей, материалов и их обработки, потребного срока службы и других условий вызывают необходимость введения допущений и поправочных коэффициентов при их расчетах. В этом основное отличие инженерных методов расчета от теоретических.

Многовариантность конструкторских решений и различные методы расчета вызывают необходимость находить оптимальную конструкцию в соответствие с заданными условиями работы не только механико-математическим путем, но и с учетом эстетики.

При расчете число неизвестных может превосходить число уравнений, поэтому расчет приходится вести методом последовательных приближений. Это обязывает уметь выбирать исходные величины близкие к действительным, уметь использовать современные компьютерные программы, облегчающие нахождение оптимального варианта.

Преемственность и место курса в системе обучения.

В курсе «Детали машин и основы конструирования» используются знания студентов по предшествующим курсам: сопромату, технологии металлов, взаимозаменяемости, теории механизмов и машин, инженерной графике, прикладной математике, экономике и др., составляющим общеинженерную ступень высшего образования.

Метод изучения курса.

Основа метода — самостоятельность, ритмичность, научно—исследовательский характер изучения.

Без самостоятельной работы нельзя научиться составлять расчетные схемы, оценивать условия работы, обосновать поправочные коэффициенты и допущения, нельзя овладеть методом совершенствования конструкции. Без ритмичной работы нельзя освоить огромное многообразие приемов конструирования и разновидностей методов расчета. Несовременная проработка материала прогрессивно увеличивает время самостоятельной работы. Научно – исследовательский характер изучения складывается из изучения рекомендованной литературы [1, 2], глубокого представления физического смысла изучаемых вопросов, непрерывного стремления к совершенствованию компьютерного программного обеспечения, включая модель 3D.

Тенденции современного машиностроения.

Общая тенденция — повышение качества машин:

1. Увеличение мощности и скорости, точности работы, удобства ремонта и эксплуатации;

2. Повышение надежности и автоматизации работы;

3. Технологичность и экономичность;

4. Степень стандартизации и унификации;

5. Эргономические показатели.

Все эти показатели связаны между собой, например, степень стандартизации влияет на экономичность, технологичность, надежность, эксплуатацию и ремонт.

Современный конструктор должен сочетать оригинальность конструкции с максимальным использованием стандартных деталей и унифицированных узлов.

Машина - сложная композиция отдельных элементов.

Главный показатель качества - надежность, которая складывается из безотказной работы, долговечности, ремонтопригодности и сохранности. Недостаточная надежность сдерживает развитие автоматизации - цели научно-технического прогресса.

Надежность закладывается при проектировании и должна обеспечиваться высоким уровнем производства и сохраняться грамотной эксплуатацией с учетом заданного срока службы.

Любой отказ – нарушение работоспособности. Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с установленными параметрами.

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Работоспособность элементов машин, в зависимости от условий их работы, определяется одним или несколькими из основных критериев.

Прочность и, особенно. циклическая прочность – главный критерий.

Определяется из сравнения действующих и допускаемых напряжений или запасов прочности.

Точность расчетов не только гарантирует прочность, но уменьшает габариты и массу деталей, что экономит материалы и снижает динамические нагрузки.

Жесткость. Часто работоспособность механизма определяется жесткостью валов, корпусов и других деталей. Жесткость обеспечивается формой и размерами деталей. Потребность в расчетах на жесткость возрастает по мере увеличения прочности сталей.

Износостойкость. Известно, что 80% деталей выходят из строя из-за износа. Износ вызывает потерю точности, герметичности, снижает прочность и КПД, увеличивает шум и вибрации.

Теплостойкость. Нагрев снижает пределы прочности, текучести, выносливости, повышает ползучесть и релаксацию напряжения, понижает эффектность смазки, уменьшает необходимые зазоры в подвижных соединениях. Все это вызывает необходимость расчетов на нагрев, применения теплостойких материалов и смазки.

Виброустойчивость. Вибрации вызывают шум, дополнительные переменные напряжения и усталость материалов. Они становятся опаснейшим врагом прочности, т.к. с увеличением скоростей опасность вибраций и возможности наступления резонанса колебаний возрастают.

Коррозионная стойкость. Потери от коррозии составляют десятки миллионов тонн стали в год, а убытки исчисляются десятками миллиардов рублей. Действие коррозии ограничивается применением антикоррозионной защиты (покрытия, специальные смазки и др.), применением нержавеющих сталей и другими средствами.

Общая классификация деталей машин.

Передачи – механизмы, предназначенные для передачи энергии с одного вала на другой, как правило, с увеличением или уменьшением их угловых скоростей и соответствующим изменением крутящих моментов.

Детали, обслуживающие вращение (детали передач).

Соединения служат для изготовления машин из различных деталей, вызываются необходимостью соединения их между собой.

Передачи.

Машина состоит из двигателя, передачи, исполнительного механизма и системы управления.

Двигатели, исполнительные механизмы и элементы управления имеют много специфического и изучаются в специальных курсах. Наиболее общей частью всех машин является передача. Она служит для передачи движения от двигателя к исполнительному механизму, изменения скорости, направления и характера движения, изменения и распределения крутящего момента и др. функций.

В современном машиностроении применяются механические, гидравлические, электрические и пневматические передачи. В курсе «Детали машин и основы конструирования» рассматриваются механические передачи, которые имеют наибольшее распространение. Они широко применяются как отдельно, так и в составе гидромеханических, электромеханических и других сложных передач.

В свою очередь механические передачи разделяются на:

1. Передачи зацеплением;

2. Передачи трением.

Передачи могут быть с постоянным передаточным числом (редукторы, ускорители) и с переменным передаточным числом (коробки перемены передач и др.).

Редукторы более распространены, чем ускорители.

Коробки передач могут быть со ступенчатым и бесступенчатым регулированием передаточного числа (автоматические).

Исходные параметры, характеризующие кинематику и динамику передачи: N_д, n_д, u, η . (рис 1).

Рис. 1

Другие, интересующие конструктора параметры, являются производными:

Основные направления развития механических передач:

1. повышение и расширение диапазона передаваемой мощности и скорости;

2. повышение надежности и долговечности;

3. повышение КПД, снижение массы и габаритов;

4 расширение автоматизации работы и управления.

Зубчатые передачи. Основные достоинства:

1. высокая нагрузочная способность;

2. надежность и высокий КПД;

3. постоянство передаточного числа и широкий диапазон его изменения;

4. возможность передавать большие мощности и иметь большую частоту вращения;

5. компактность, малые нагрузки на валы и опоры.

Недостатки зубчатых передач:

1. потребность в высокой точности изготовления и монтажа для снижения вибраций, шума при больших скоростях вращения;

2. большие габариты при больших потребных межосевых расстояниях.

Пути совершенствования зубчатых передач:

1. оптимизация схемы передачи (тип, многопоточность и др.);

2. высокопроизводительные методы изготовления (накатка, протяжка и др.);

3. термохимическое и механическое упрочнение;

4. точность доводочных операций;

5. новые материалы и новые виды зацеплений;

6. точность расчетов и др.

Классификация зубчатых передач.

По взаимному расположению осей валов: цилиндрические, конические, гипоидные, винтовые. Наиболее распространены цилиндрические, как более простые и надежные. Конические, гипоидные и винтовые применяют для передачи вращения между перекрещивающимися или пересекающимися валами.

По форме зубьев: с прямыми, косыми, шевронными и криволинейными зубьями. Прямые зубья вытесняются косыми, шевронными и криволинейными как более перспективными.

По перемещению осей валов в пространстве: не планетарные, (простые) и планетарные. Применение планетарных передач расширяется.

Наибольшее распространение имеет эвольвентное зацепление благодаря простоте нарезания, возможности смещения по профилю, малой чувствительности к некоторому изменению межосевого расстояния.

Различают передачи также по точности изготовления, скорости, числу ступеней, материалу, наличию корпуса и др. особенностям.

Нормы точности изготовления зубчатых колес.

Точность зубчатых передач регламентируется по ГОСТ 1643-81 для цилиндрических зубчатых передач и ГОСТ 1758-81 для конических зубчатых передач (табл. 1)

Степень точности изготовления зубчатых колес

Таблица 1

Примечание. Зубчатые передачи редукторов должны изготовляться не ниже степени точности 8 - 7 - 7 - В (ГОСТ 1643 81).

Шероховатость рабочих поверхностей: зубьев шестерен с модулем до 5 мм – не ниже 7-го класса, зубьев колес – не ниже 6-го класса. При большем модуле – на один класс ниже.

Степень точности выбирается в зависимости от назначения и условий работы передач. Основной критерий – окружная скорость. Для общепромышленных передач с прирабатывающимися колесами (НВ≤ 350) степени точности выбирается по табл. 2.

Значения степени точности Таблица 2

Передача	Окружная скорость, [м/с]
< 5	5…8	8…12, 5	12, 5…20
Степень точности
Цилиндрические прямозубые
Цилиндрические косозубые
Конические прямозубые				-

Прямозубые передачи можно применять при V< 2 м/с, а также тогда, когда осевая сила совершенно недопустима. Нужно учитывать, что в равных условиях косозубые передачи передают нагрузку в 1, 35 раза большую, чем прямозубые.

Каждая степень точности характеризуется тремя нормами:

а) норма кинематической точности;

б) норма плавности работы;

в) норма контакта.

Норму кинематической точности можно принимать по таблице 2 на одну степень грубее. Например: при степени точности 7, норму кинематической точности можно принять 7 или 8.

Норма плавности работы определяет виброакустические характеристики передачи и её надо выбирать не ниже табличной. В редукторах - не грубее 8-й степени.

Пятно контакта определяет несущую способность передачи. Норму контакта принимают по таблице 2 или на одну степень выше. При, например, степени точности 8 норму контакта можно взять 8 или 7. В редукторах норму контакта - не грубее 8-й степени. В передачах с твердостью шестерни и колеса > НВ 350, с окружной скоростью 12, 5 м/с следует принимать степень точности не ниже 9 - 8 - 7 - В. При скорости от 12, 5 до 20 м/с не ниже 8 - 7 - 7 - В.

Независимо от степени точности стандартизирован вид сопряжения колес в порядке увеличения бокового зазора: H, E, D, С, B, A.

В сопряжениях Н – минимальный боковой зазор = 0. В передачах рекомендуют сопряжение В.

Примеры обозначения:

а) 9 - 8 - 7 - В ГОСТ 1643-81, где

9 – норма кинематической точности;

8 – норма плавности;

7 – норма контакта;

В – вид сопряжения.

б) 8 - В ГОСТ 1643-81, если по всем трём нормам назначена одна степень точности.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒