Особенности расчета деталей машин

Структура расчета:

· выбор критерия работоспособности ( КР );

· составление расчетного условия (РН).

· получение расчетного уравнения (РУ);

· вывод расчетной формулы (РФ).

Для того, чтобы составить математическое описание объекта расчета и по возможности просто решить задачу, в инженерных расчетах реальные конструкции заменяют идеализированными моделями или расчетными схемами. Например, при расчетах на прочность, по существу несплошной и неоднородный материал деталей рассматривают как сплошной и однородный, идеализируют опоры, нагрузки и форму деталей. При этом расчет становится приближенным. В приближенных расчетах большое значение имеют правильный выбор расчетной модели, умение оценить главные и отбросить второстепенные факторы.

Неточности расчетов на прочность компенсируют в основном за счет запасов прочности. При этом выбор коэффициентов запасов прочности становится весьма ответственным этапом расчета. Заниженное значение запаса прочности приводит к разрушению детали, а завышенное—к неоправданному увеличению массы изделия и перерасходу материала. В условиях большого объема выпуска деталей общего назначения перерасход материала приобретает весьма важное значение.

В инженерной практике встречаются два вида расчета: проектный и проверочный.

Проектный расчет - предварительный, упрощенный расчет, выполняемый в процессе разработки конструкции детали (машины) в целях определения ее размеров и материала.

Проверочный расчет - уточненный расчет известной конструкции, выполняемый в целях проверки ее прочности или определения норм нагрузки.

При проектном расчете число неизвестных обычно превышает число расчетных уравнений. Поэтому некоторыми неизвестными параметрами задаются, принимая во внимание опыт и рекомендации, а некоторые второстепенные параметры просто не учитывают. Такой упрощенный расчет необходим для определения тех размеров, без которых невозможна первая чертежная проработка конструкции. В процессе проектирования расчет и чертежную проработку конструкции выполняют параллельно. При этом ряд размеров, необходимых для расчета, конструктор определяет по эскизному чертежу, а проектный расчет приобретает форму проверочного для намеченной конструкции. В поисках лучшего варианта конструкции приходится выполнять несколько вариантов расчета.

Расчетные нагрузки. При расчетах деталей машин различают расчетную и номинальную нагрузку. Расчетную нагрузку, например вращающий момент , определяют как произведение номинального момента на динамический коэффициент режима нагрузки К:

. (14)

Номинальный момент соответствует паспортной (проектной) мощности машины. Коэффициент К учитывает дополнительные динамические нагрузки, связанные в основном с неравномерностью движения, пуском и торможением. Значение этого коэффициента зависит от типа двигателя, привода и рабочей машины

Выбор материалов для деталей машин является ответственным этапом проектирования. Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество и стоимость детали и машины в целом.

Выбирая материал, учитывают в основном следующие факторы: соответствие свойств материала главному критерию работоспособности (прочность, износостойкость и др.); требования к массе и габаритам детали и машины в целом; другие требования, связанные с назначением детали и условиями ее эксплуатации (противокоррозионная стойкость, фрикционные свойства, электроизоляционные свойства и т. д.); соответствие технологических свойств материала конструктивной форме и намечаемому способу обработки детали (штампуемость, свариваемость, литейные свойства, обрабатываемость резанием и пр.); стоимость, дефицитность материала.

Пути повышения прочности деталей

Конструктивные мероприятия

Основные принципы образования конструктивных форм деталей машин:

1 Форма детали должна обеспечивать, по возможности, равнопрочность всех ее сечений. Поскольку построение таких конструкций связано с технологическими сложностями, то «равнопрочные» детали заменяют более технологичными – ступенчатыми, которые описывают их теоретические контуры.

2 Не следует допускать резких изменений форм и размеров сечений. В противном случае в зоне сопряжения смежных участков детали наблюдается значительная концентрация напряжений. Следует выбирать эффективные формы переходных кривых.

3 Для равномерного распределения силового потока по объему детали следует отводить его из зон возможной концентрации напряжений, придавая деталям соответствующую форму.

4 С целью достижения равномерного распределения нагрузки в местах возможной концентрации напряжений деталям придают такую форму, чтобы под нагрузкой, из-за деформации, контакт был оптимальным.

5 Объемная прочность тесно связана с поверхностной прочностью. В большинстве случаев поверхностный слой является более нагруженным и причиной разрушения детали служит повреждение поверхности. В связи с этим следует стараться уменьшить неравномерность распределения нагружения и увеличивать сопротивляемость контактных поверхностей внешним силам.

6 Подбирая формы контактирующих поверхностей, можно достигнуть более равномерного распределения давления. Например, в неподвижных соединениях большую площадь контакта целесообразно разделить на несколько участков. В других случаях контактирующим поверхностям заранее придается расчетное отклонение от правильной формы для компенсации изменения взаимного их положения при деформации под нагрузкой.

Технологические пути

Используют два основных вида технологических методов увеличения прочности деталей:

Ø повышение твердости поверхностных слоев с помощью термической и химико-термической обработки;

Ø увеличение объемной прочности за счет механической, термической и химико-термической обработки.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: