Основные детали в механизмах. Детали машин и основы конструирования

• Главная
• Грунты

Основные детали в механизмах. Детали машин и основы конструирования

В результате изучения данного раздела студент должен:

знать

• методические, нормативные и руководящие материалы, касающиеся выполняемой работы;
• основы проектирования технических объектов;
• проблемы создания машин различных типов, приводов, принципа работы, технические характеристики;
• конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств;
• источники научно-технической информации (в том числе сайты Интернет) по вопросам проектирования деталей, узлов, приводов и машин общего назначения;

уметь

• применять теоретические основы для выполнения работ в области научно-технической деятельности по проектированию;
• применять методы проведения комплексного технико-экономического анализа в машиностроении для обоснованного принятия решений;
• самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и принять их для решения поставленной задачи;
• выбирать конструкционные материалы для изготовления деталей общего назначения в зависимости от условий работы;
• осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию;

владеть

• навыками рационализации профессиональной деятельности с целью обеспечения безопасности и защиты окружающей среды;
• навыками дискуссии по профессиональной тематике;
• терминологией в области проектирования машинных деталей и изделий общего назначения;
• навыками поиска информации о свойствах конструкционных материалов;
• информацией о технических параметрах оборудования для использования при конструировании;
• навыками моделирования, проведения конструкционных работ и проектирования передаточных механизмов с учетом соответствия с техническим заданием;
• навыками применения полученной информации при проектировании машинных деталей и изделий общего назначения.

Изучение элементной базы машиностроения (детали машин) — знать функциональное назначение, образ (графическое представление), методы проектировочных и проверочных расчетов основных элементов и частей машин.

Изучение структуры и методов процесса проектирования — иметь представление об инвариантных понятиях процесса системного проектирования, знать этапы и методы проектирования. В том числе — итерации, оптимизация. Получение практических навыков проектирования технических систем (ТС) из области машиностроения, самостоятельная работа (при помощи преподавателя — консультанта) по созданию проекта механического устройства.

Машиностроение является основой научно-технического прогресса, основные производственно-технологические процессы выполняются машинами или автоматическими линиями. В связи с этим машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей промышленности.

Использование машинных деталей известно с глубокой древности. Простые детали машин — металлические цапфы, примитивные зубчатые колеса, винты, кривошипы были известны до Архимеда; применялись канатные и ременные передачи, грузовые винты, шарнирные муфты.

Леонардо да Винчи, которого считают первым исследователем в области деталей машин, были созданы зубчатые колеса с перекрещивающимися осями, шарнирные цепи, подшипники качения. Развитие теории и расчета деталей машин связаны с многими именами русских ученных — II. Л. Чебышева, Н. П. Петрова, Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина, В. Л. Кирпиче- ва (автора первого учебника (1881) по деталям машин); в дальнейшем курс «Детали машин» получил развитие в трудах П. К. Худякова, А. И. Сидорова, М. А. Савсрина, Д. Н. Решетова и др.

Как самостоятельная научная дисциплина курс «Детали машин» оформился к 1780-м гг., в это время он был выделен из общего курса построения машин. Из зарубежных курсов «Детали машин» наиболее широко использовались труды К. Баха, Ф. Ретшера. Дисциплина «Детали машин» непосредственно опирается на курсы «Сопротивление материалов», «Теория механизмов и машин», «Инженерная графика».

Основные понятия и определения. «Детали машин» является первым из расчетно-конструкторских курсов, в котором изучают основы проектирования машин и механизмов. Любая машина (механизм) состоит из деталей.

Деталь — такая часть машины, которую изготовляют без сборочных операций. Детали могут быть простыми (гайка, шпонка и т.п.) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора, станина станка и т.п.). Детали (частично или полностью) объединяют в узлы.

Узел представляет собой законченную сборочную единицу, состоящую из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (подшипник качения, муфта, редуктор и т.п.). Сложные узлы могут включать несколько простых узлов (подузлов); например, редуктор включает подшипники, валы с насаженными на них зубчатыми колесами и т.п.

Среди большого разнообразия деталей и узлов машин выделяют такие, которые применяют почти во всех машинах (болты, валы, муфты, механические передачи и т.п.). Эти детали (узлы) называют деталями общего назначения и изучают в курсе «Детали машин». Все другие детали (поршни, лопатки турбин, гребные винты и т.п.) относятся к деталям специального назначения и изучают в специальных курсах.

Детали общего назначения применяют в машиностроении в очень больших количествах, ежегодно изготовляют около миллиарда зубчатых колес. Поэтому любое усовершенствование методов расчета и конструкции этих деталей, позволяющее уменьшить затраты материала, понизить стоимость производства, повысить долговечность, приносит большой экономический эффект.

Машина — устройство, совершающее механические движения с целью преобразования энергии, материалов и информации, например двигатель внутреннего сгорания, прокатный стан, грузоподъемный кран. ЭВМ, строго говоря, не может называться машиной, так как не имеет деталей, совершающих механические движения.

Работоспособность (ГОСТ 27.002-89) узлов и деталей машин — состояние, при котором сохраняется способность выполнения заданных функций в пределах параметров, установленных нормативно-технической документацией

Надежность (ГОСТ 27.002-89) — свойство объекта (машин, механизмов и деталей) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных показателей в нужных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Отказ — это событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Наработка на отказ — время работы от одного отказа до другого.

Интенсивность отказов — число отказов в единицу времени.

Долговечность — свойство машины (механизма, детали) сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технических обслуживания и ремонтов. Под предельным понимается такое состояние объекта, когда дальнейшая эксплуатация становится экономически нецелесообразной или технически невозможной (например, ремонт обходится дороже новой машины, детали или может вызвать аварийную поломку).

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений и устранению их последствий в процессе ремонта и технического обслуживания.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять работоспособность в течение и после хранения или транспортирования.

Основные требования к конструкции деталей машин. Совершенство конструкции детали оценивают по ее надежности и экономичности. Под надежностью понимают свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность. Экономичность определяют стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию.

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин — прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Значение того или иного критерия для данной детали зависит от ее функционального назначения и условий работы. Например, для крепежных винтов главным критерием является прочность, а для ходовых винтов — износостойкость. При конструировании деталей их работоспособность обеспечивают в основном выбором соответствующего материала, рациональной конструктивной формой и расчетом размеров по главным критериям.

Особенности расчета деталей машин. 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 п 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. Факторы, влияющие на запас прочности, многочисленны и разнообразны: степень ответственности детали, однородность материала и надежность его испытаний, точность расчетных формул и определения расчетных нагрузок, влияние качества технологии, условий эксплуатации и пр.

В инженерной практике встречаются два вида расчета: проектный и проверочный. Проектный расчет — предварительный, упрощенный расчет, выполняемый в процессе разработки конструкции детали (узла) в целях определения ее размеров и материала. Проверочный расчет — уточненный расчет известной конструкции, выполняемый в целях проверки ее прочности или определения норм нагрузки.

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

Номинальный момент Т н 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. Если режим работы машины, ее упругие характеристики и масса известны, то значение К можно определить расчетом. В других случаях значение К выбирают, ориентируясь на рекомендации. Такие рекомендации составляют на основе экспериментальных исследований и опыта эксплуатации различных машин.

Выбор материалов для деталей машин является ответственным этапом проектирования. Правильно выбранный материалв значительной мере определяет качество 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 и дефицитность материала.

Детали машин(от франц. détail — подробность)

элементы машин, каждый из которых представляет собой одно целое и не может быть без разрушения разобран на более простые, составные звенья машин. Д. м. является также научной дисциплиной, рассматривающей теорию, расчёт и конструирование машин.

Число деталей в сложных машинах достигает десятков тысяч. Выполнение машин из деталей прежде всего вызвано необходимостью относительных движений частей. Однако неподвижные и взаимно неподвижные части машин (звенья) также делают из отдельных соединённых между собой деталей. Это позволяет применять оптимальные материалы, восстанавливать работоспособность изношенных машин, заменяя только простые и дешёвые детали, облегчает их изготовление, обеспечивает возможность и удобство сборки.

Д. м. как научная дисциплина рассматривает следующие основные функциональные группы.

Корпусные детали (рис. 1), несущие механизмы и другие узлы машин: плиты, поддерживающие машины, состоящие из отдельных агрегатов; станины, несущие основные узлы машин; рамы транспортных машин; корпусы ротационных машин (турбин, насосов, электродвигателей); цилиндры и блоки цилиндров; корпусы редукторов, коробок передач; столы, салазки, суппорты, консоли, кронштейны и др.

Передачи — механизмы, передающие механическую энергию на расстояние, как правило, с преобразованием скоростей и моментов, иногда с преобразованием видов и законов движения. Передачи вращательного движения, в свою очередь, делят по принципу работы на передачи зацеплением, работающие без проскальзывания, — зубчатые передачи (См. Зубчатая передача) (рис. 2, а, б), червячные передачи (См. Червячная передача) (рис. 2, в) и цепные, и передачи трением — ремённые передачи (См. Ремённая передача) и фрикционные с жёсткими звеньями. По наличию промежуточного гибкого звена, обеспечивающего возможность значительных расстояний между валами, различают передачи гибкой связью (ремённые и цепные) и передачи непосредственным контактом (зубчатые, червячные, фрикционные и др.). По взаимному расположению валов — передачи с параллельными осями валов (цилиндрические зубчатые, цепные, ремённые), с пересекающимися осями (конические зубчатые), с перекрещивающимися осями (червячные, гипоидные). По основной кинематической характеристике — передаточному отношению — различают передачи с постоянным передаточным отношением (редуцирующие, повысительные) и с переменным передаточным отношением — ступенчатые (коробки передач (См. Коробка передач)) и бесступенчатые (Вариатор ы). Передачи, преобразующие вращательное движение в непрерывное поступательное или наоборот, разделяют на передачи винт — гайка (скольжения и качения), рейка — реечная шестерня, рейка — червяк, длинная полугайка — червяк.

Валы и оси (рис. 3) служат для поддерживания вращающихся Д. м. Различают валы передач, несущие детали передач — зубчатые колёса, шкивы, звёздочки, и валы коренные и специальные, несущие, кроме деталей передач, рабочие органы двигателей или машин орудий. Оси, вращающиеся и неподвижные, нашли широкое применение в транспортных машинах для поддержания, например, неведущих колёс. Вращающиеся валы или оси опираются на Подшипник и (рис. 4), а поступательно перемещающиеся детали (столы, суппорты и др.) движутся по направляющим (См. Направляющие). Опоры скольжения могут работать с гидродинамическим, аэродинамическим, аэростатическим трением или смешанным трением. Опоры качения шариковые применяются при малых и средних нагрузках, роликовые — при значительных нагрузках, игольчатые — при стеснённых габаритах. Наиболее часто в машинах используют подшипники качения, их изготавливают в широком диапазоне наружных диаметров от одного мм до нескольких м и массой от долей г до нескольких т.

Для соединения валов служат муфты. (См. Муфта) Эта функция может совмещаться с компенсацией погрешностей изготовления и сборки, смягчением динамических воздействий, управлением и т.д.

Упругие элементы предназначаются для виброизоляции и гашения энергии удара, для выполнения функций двигателя (например, часовые пружины), для создания зазоров и натяга в механизмах. Различают витые пружины, спиральные пружины, листовые рессоры, резиновые упругие элементы и т.д.

Соединительные детали являются отдельной функциональной группой. Различают: неразъёмные соединения (См. Неразъёмное соединение), не допускающие разъединения без разрушения деталей, соединительных элементов или соединительного слоя — сварные (рис. 5, а), паяные, заклёпочные (рис. 5, б), клеевые (рис. 5, в), вальцованные; разъёмные соединения (См. Разъёмное соединение), допускающие разъединение и осуществляемые взаимным направлением деталей и силами трения (большинство разъёмных соединений) или только взаимным направлением (например, соединения призматическими Шпонка ми). По форме присоединительных поверхностей различают соединения по плоскостям (большинство) и по поверхностям вращения — цилиндрической или конической (вал — ступица). Широчайшее применение в машиностроении получили сварные соединения. Из разъёмных соединений наибольшее распространение получили резьбовые соединения, осуществляемые винтами, болтами, шпильками, гайками (рис. 5, г).

Прообразы многих Д. м. известны с глубокой древности, самые ранние из них — рычаг и клин. Более 25 тыс. лет назад человек стал применять пружину в луках для метания стрел. Первая передача гибкой связью была использована в лучковом приводе для добывания огня. Катки, работа которых основана на трении качения, были известны более 4000 лет назад. К первым деталям, приближающимся по условиям работы к современным, относятся колесо, ось и подшипник в повозках. В древности и при строительстве храмов и пирамид пользовались Ворот ами и Блок ами. Платон и Аристотель (4 в. до н. э.) упоминают в своих сочинениях о металлических цапфах, зубчатых колёсах, кривошипах, катках, полиспастах. Архимед применил в водоподъёмной машине винт, по-видимому, известный и ранее. В записках Леонардо да Винчи описаны винтовые зубчатые колёса, зубчатые колёса с вращающимися цевками, подшипники качения и шарнирные цепи. В литературе эпохи Возрождения имеются сведения о ремённых и канатных передачах, грузовых винтах, муфтах. Конструкции Д. м. совершенствовались, появились новые модификации. В конце 18 — начале 19 вв. широкое распространение получили заклёпочные соединения в котлах, конструкциях ж.-д. мостов и т.п. В 20 в. заклёпочные соединения постепенно вытеснялись сварными. В 1841 Дж. Витвортом в Англии была разработана система крепёжных резьб, явившаяся первой работой по стандартизации в машиностроении. Применение передач гибкой связью (ремённой и канатной) было вызвано раздачей энергии от паровой машины по этажам фабрики, с приводом трансмиссий и т.д. С развитием индивидуального электропривода ремённые и канатные передачи стали использовать для передачи энергии от электродвигателей и первичных двигателей в приводах лёгких и средних машин. В 20-е гг. 20 в. широко распространились клиноремённые передачи. Дальнейшим развитием передач с гибкой связью являются многоклиновые и зубчатые ремни. Зубчатые передачи непрерывно совершенствовались: цевочное зацепление и зацепление прямобочного профиля со скруглениями было заменено циклоидальным, а потом эвольвентным. Существенным этапом было появление круговинтового зацепления М. Л. Новикова. С 70-х годов 19 в. начали широко применяться подшипники качения. Значительное распространение получили гидростатические подшипники и направляющие, а также подшипники с воздушной смазкой.

Материалы Д. м. в большой степени определяют качество машин и составляют значительную часть их стоимости (например, в автомобилях до 65-70%). Основными материалами для Д. м. являются сталь, чугун и цветные сплавы. Пластические массы применяют как электроизолирующие, антифрикционные и фрикционные, коррозионно-стойкие, теплоизолирующие, высокопрочные (стеклопласты), а также как обладающие хорошими технологическими свойствами. Резины используют как материалы, обладающие высокой упругостью и износостойкостью. Ответственные Д. м. (зубчатые колёса, сильно напряжённые валы и др.) выполняют из закалённой или улучшенной стали. Для Д. м., размеры которых определяются условиями жёсткости, используют материалы, допускающие изготовление деталей совершенных форм, например незакалённую сталь и чугун. Д. м., работающие при высоких температурах, выполняют из жаростойких или жаропрочных сплавов. На поверхности Д. м. действуют наибольшие номинальные напряжения от изгиба и кручения, местные и контактные напряжения, а такжепроисходит износ, поэтому Д. м. подвергают поверхностным упрочнениям: химико-термической, термической, механической, термо-механической обработке.

Д. м. должны с заданной вероятностью быть работоспособными в течение определённого срока службы при минимально необходимой стоимости их изготовления и эксплуатации. Для этого они должны удовлетворять критериям работоспособности: прочности, жёсткости, износостойкости, теплостойкости и др. Расчёты на прочность Д. м., испытывающих переменные нагрузки, можно вести по номинальным напряжениям, по коэффициентам запаса прочности с учётом концентрации напряжений и масштабного фактора или с учётом переменности режима работы. Наиболее обоснованным можно считать расчёт по заданной вероятности и безотказной работы. Расчёт Д. м. на жёсткость обычно осуществляют из условия удовлетворительной работы сопряжённых деталей (отсутствие повышенных кромочных давлений) и условия работоспособности машины, например получения точных изделий на станке. Для обеспечения износостойкости стремятся создать условия для жидкостного трения, при котором толщина масляного слоя должна превышать сумму высот микронеровностей и др. отклонений от правильной геометрической формы поверхностей. При невозможности создания жидкостного трения давление и скорости ограничивают до установленных практикой или ведут расчёт на износ на основе подобия по эксплуатационным данным для узлов или машин того же назначения. Расчёты Д. м. развиваются в следующих направлениях: расчётная оптимизация конструкций, развитие расчётов на ЭВМ, введение в расчёты фактора времени, введение вероятностных методов, стандартизация расчётов, применение табличных расчётов для Д. м. централизованного изготовления. Основы теории расчёта Д. м. были заложены исследованиями в области теории зацепления (Л. Эйлер, X. И. Гохман), теории трения нитей на барабанах (Л. Эйлер и др.), гидродинамической теории смазки (Н. П. Петров, О. Рейнольдс, Н. Е. Жуковский и др.). Исследования в области Д. м. в СССР проводятся в Институте машиноведения, Научно-исследовательском институте технологии машиностроения, МВТУ им. Баумана и др. Основным периодическим органом, в котором публикуются материалы о расчёте, конструировании, применении Д. м., является «Вестник машиностроения».

Развитие конструирования Д. м. происходит в следующих направлениях: повышение параметров и разработка Д. м. высоких параметров, использование оптимальных возможностей механических с твёрдыми звеньями, гидравлических, электрических, электронных и др. устройств, проектирование Д. м. на срок до морального старения машины, повышение надёжности, оптимизация форм в связи с новыми возможностями технологии, обеспечение совершенного трения (жидкостного, газового, качения), герметизация сопряжений Д. м., выполнение Д. м., работающих в абразивной среде, из материалов, твёрдость которых выше твёрдости абразива, стандартизация и организация централизованного изготовления.

Лит.: Детали машин. Атлас конструкций, под ред. Д. Н. Решетова, 3 изд., М., 1968; Детали машин. Справочник, т. 1-3, М., 1968-69.

Д. Н. Решетов.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969-1978.

Смотреть что такое «Детали машин» в других словарях:

Совокупность конструкционных элементов и их комбинаций, представляющая собой основу конструкции машины . Деталью машины называют такую часть механизма, которая изготавливается без сборочных операций . Детали машин является также научной и … Википедия

детали машин — — Тематики нефтегазовая промышленность EN machine components … Справочник технического переводчика

1) отд. составные части и их простейшие соединения в машинах, приборах, аппаратах, приспособлениях и др.: болты, заклёпки, валы, шестерни, шпонки и т. п. 2) Науч. дисциплина, включающая теорию, расчёт и конструирование … Большой энциклопедический политехнический словарь

У этого термина существуют и другие значения, см. Шпонка. Монтаж шпонки в паз вала Шпонка (от польск. szponka , через нем. Spon, Span щепка, клин, подкладка) деталь машин и механизмов продолговатой формы, вставляемая в паз… … Википедия

Механизм- искусственно созданная система тел,предназначенная для преобразованиядвижения одного из них или несколькихв требуемые движения других тел. Машина- механизм или сочетание механизмов,которые служат для

ниядругих тел.

Взависимости от назначения различают:

Энергетические машины- двигатели,компрессоры;

Рабочие машины – технологические,транспортные, информационные.

Всемашины состоят из деталей, которыеобъединены в узлы. Деталь — это частьмашины, изготовленная без применениясборочных операций.

Узел- крупная сборочная единица, имеющаявполне определенное функциональноеназначение.

Различаютдетали и узлы общего и специальногоназначения.

Деталии узлы общего назначения делят на триосновные группы:

Соединительные детали;

Передачи вращательного и поступательногодвижения;

Детали, обслуживающие передачи.

Созданиемашин и их звеньев из различных деталейвызывает необхо димость соединенияпоследних между собой. Этой цели служитцелая группа

соединительныхдеталей (соединения), которые, в своюочередь, делятся на:

Неразъемные — заклепочные, сварные,клеевые; с натягом;

Разъемные – резьбовые; шпоночные;шлицевые.

Любаямашина состоит из двигательного,передаточного и исполни тельногомеханизмов. Наиболее общими для всехмашин являются передаточ-

ныемеханизмы. Передачу энергии удобнеевсего производить при вращательномдвижении. Для передачи энергии вовращательном движении служат

передачи,валы и муфты.

Передачивращательного движения являютсямеханизмами, предназна ченными передаватьэнергию с одного вала на другой, какправило, с преоб-

разованием(уменьшением или увеличением) угловыхскоростей и соответствующим изменениемкрутящих моментов.

Передачиподразделяют на передачи зацеплением(зубчатые, червячные, цепные) и трением(ременные, фрикционные).

Вращательныедетали передачи — зубчатые колеса, шкивы,звездочки устанавливают на валах иосях. Валы служат для передачи крутящегомомен-

тавдоль своей оси и для поддержанияуказанных выше деталей. Для поддержаниявращающихся деталей без передачикрутящего момента служат оси.

Валысоединяют с помощью муфт. Различаютмуфты постоянные и сцепны

Валыи оси вращаются в подшипниках. Взависимости от вида трения их подразделяютна подшипники качения и скольжения.

Вбольшинстве машин необходимо использоватьупругие элементы — пружины и рессоры,назначение которых аккумулироватьэнергию или

предотвращатьвибрации.

Дляповышения равномерности хода,уравновешивания деталей машин инакопления энергии в целях повышениясилы удара применяют маховики,

маятники,бабы, копры.

Долговечностьмашин в значительной степени определяетсяустройствами для защиты от загрязненийи для смазки.

Важнуюгруппу составляют детали и механизмыуправления. Кроме того, весьма значительныегруппы составляют специфические

Для энергетических машин — цилиндры,поршни, клапаны, лопатки и диски турбин,роторы, статоры и другие;

Для транспортных машин — колеса, гусеницы,рельсы, крюки, ковши и другие.

2.Основыпроектирования механизмов.Проектированием называется процессразработки технической документации,содержащей технико-экономическиеобоснования, расчеты, чертежи, макеты,сметы, пояснительные записки и другиематериалы, необходимые для производствамашины. По типу изображения объектаразличают чертежное и объемноепроектирование; последнее включаетвыполнение макета или модели объекта.Для деталей машин характерен чертежныйметод проектирования. Совокупностьконструкторских документов, полученныхв результате проектирования, называетсяпроектом.

Чтобыизбавить конструктора от выполнениятрудоемких расчетов, многофакторногоанализа и большого объема графическихработ используют ЭВМ. При этом конструкторставит задачу для ЭВМ и принимаетокончательное решение, а машинаобрабатывает весь объем информации иделает первичный отбор. Для такогообщения человека с машиной создаютсясистемы автоматизированного проектирования(САПР), которые способствуют повышениютехнико-экономического уровняпроектируемых объектов, сокращениюсроков, уменьшению стоимости итрудоемкости проектирования.Стадииразработки конструкторской документациии этапы работ установлены стандартом,который обобщает опыт, накопленный впередовых странах по проектированиюмеханизмов и машин.

Перваястадия – разработка техническогозадания — документа содержащегонаименование, основное назначение итехнические характеристики, показателикачества и технико-экономическиетребования, предъявляемые заказчикомк разрабатываемому изделию.

Втораястадия – разработка техническогопредложения — совокупность конструкторскихдокументов, содержащих технические и технико-экономические обоснованияцелесообразности разработки документацииизделия на основании анализа техническогозадания, сравнительной оценки возможныхрешений с учетом достижений науки итехники в стране и за рубежом, а такжепатентных материалов. Техническоепредложение утверждается заказчикоми генеральным подрядчиком.Третья стадия– разработка эскизного проекта -совокупность конструктор-ских документов,содержащих принципиальные конструктивные решения и разработки общих видовчертежей, дающих общие представленияоб устройстве и принципе работыразрабатываемых изделии, его основныхпараметрах и габаритных размерах.Четвертаястадия — разработка технического проекта- совокупность конст-рукторскихдокументов, содержащих окончательныетехнические решения, дающих полноепредставление об устройстве изделия.Чертежи проекта состоят из общих видови сборочных чертежей узлов, полученныхс учетом достижений науки и техники. Наэтой стадии рассматриваются вопросынадежности узлов, соответствие требованиямтехники безопасности, условиямтранспортирования и др.Пятая стадия -разработка рабочей документации -совокупности документов, содержащихчертежи общих видов, узлов и деталей,оформленных так, что по ним можноизготавливать изделия и контролироватьих производство и эксплуатацию(спе-цификации, технические условия наизготовление, сборку, испытание изделияи др.). На этой стадии разрабатываютсяконструкции деталей, оптимальные попоказателям надежности, технологичностии экономичности.В соответствии сразработанной в процессе проектированиярабочей документа-ции в дальнейшемсоздается технологическая документация, которая определяет тех-нологиюизготовления изделия.Рабочие,технологические, а также нормативно-технические документы (послед-ние включают стандартывсех категорий, руководящие техническиематериалы, общие технические требованияи т. п.) в совокупности составляюттехническую документацию, необходимуюдля организации и осуществленияпроизводства, испытаний, эксплуатациии ремонта предмета производства(изделия).Условия работы деталей машинбывают весьма разнообразными и труднопод-дающимися точному учету, поэтомурасчеты деталей машин часто выполняютпо при-ближенным, а иногда, эмпирическимформулам, полученными в результатеобобщения накопленного опытапроектирования, испытаний и эксплуатациидеталей и узлов машин. В процессепроектирования деталей машин встречаютсядва вида расчетов, а именно: проектныйрасчет, при котором обычно определяются основные размеры деталей или узла,проверочный расчет, когда для созданнойконструкции определяется, например,значение напряжений в опасных сечениях, тепловой режим работы, долговечностьи другие необходимые параметры.

3.Основныетребования, предъявляемые к деталяммашиннастадии проектирования.Деталимашин должны отвечать следующимтребованиям, определяющим совершенствоконструкциидетали:-работоспособность-надёжность-экономичностьI.Работоспособность-это способность детали выполнятьзаданныефункции.Обычновыделяют пять основных критериевработоспособности.-Прочность–это способность детали восприниматьнагрузки не разрушаясь.

-Жесткость –это способность детали сопротивлятьсяизменению формы под действием нагрузки(не подвергаясь остаточнойдеформации).-Износостойкость –способность детали противостоятьизменению геометрических размероввследствие износа (истирания).-Теплостойкость –это способность детали сохранятьработоспособность в заданных температурныхрежимах без снижения эксплуатационныххарактеристик. -Вибростойкость –способность детали выполнять заданныефункции без недопустимых резонансныхколебаний.

Еслидеталь удовлетворяет всем перечисленнымкритериям работоспособности, то далеенеобходимо проверить выполнениеследующего требования, предъявляемогок ее конструкции —надежность.II.Надежность -это способность конструкции выполнятьзаданные функции в течение заданноговремени или заданной наработки, сохраняяэксплуатационные показатели в нормативныхпределах.Надежностьявляется сложным свойством, котороесостоит из сочетания: безотказности,долговечности, ремонтопригодности исохраняемости.Дляповышения надежности системы используютнесколько приемов.а)-применениеболее коротких кинематических цепей(меньшего числа изделий); б)-применениедублирующих (параллельных) систем, т.е.в цепь добавляется параллельная система,которая включится при отказе штатнойсистемы.III.Экономичность -комплекс мероприятий, направленных насоздание работоспособных надежныхконструкций при минимальных затратах.4.Основныекритерии работоспособности

Цельрасчета деталей машин – определениематериала и геометрических размеровдеталей. Расчет производится по одномуили нескольким критериям.Прочность –главный критерий – способность деталисопротивляться разрушению под действиемвнешних нагрузок. Следует различатьпрочность материала и прочность детали.Для повышения прочности надо использоватьправильный выбор материала и рациональныйвыбор формы детали. Увеличение размеров– очевидный, но нежелательныйпуть.Жесткость –способность детали сопротивлятьсяизменению формы под действиемнагрузок.Износостойкость –способность детали сопротивлятьсяистиранию по поверхности силовогоконтакта с другими деталями. Повышенныйизнос приводит к изменению формы детали,физико-механических свойств поверхностногослоя.Меры по предупреждению износа:а)правильный подбор пар трения;б)снижение температуры узла трения;в)обеспечение хорошей смазки;г)предотвращение попадания частиц износав зону контакта.Теплостойкость –способность детали сохранять своирасчетные параметры (геометрическиеразмеры и прочностные характеристики)в условиях повышенных температур.Заметное снижение прочности наступаетдля черных металлов при t = 350-4000, дляцветных – 100-1500. При длительном воздействиинагрузки в условиях повышенных температурнаблюдается явление ползучести-непрерывная пластическая деформацияпри постоянной нагрузке.Для увеличениятеплостойкости используют:а) материалыс малым коэффициентом линейногорасширения;б) специальные жаропрочныестали.Виброустойчивость –способность детали работать в заданномрежиме движения без недопустимыхколебаний.Надежность –способность детали безусловно работатьв течение заданного срока службы.Кн=1-Q (1.1.1),где Кн – коэффициент надежности– вероятность безотказной работымашины,Q – вероятность отказадетали.Если машина состоит из n деталей,то Кн = 1- nQ , то есть меньше единицы, чемменьше деталей в машине, тем она болеенадежная.

5.Механическойпередачейназываютустройство для передачи механическогодвижения от двигателя к исполнительныморганам машины. Может осуществлятьсяс изменением значения и направленияскорости движения, с преобразованиемвида движения. Необходимость применениятаких устройств обусловленанецелесообразностью, а иногда иневозможностью непосредственногосоединения рабочего органа машины свалом двигателя. Механизмы вращательногодвижения позволяют осуществитьнепрерывное и равномерное движение снаименьшими потерями энергии напреодоление трения и наименьшимиинерционными нагрузками.

Механическиепередачи вращательного движения делятся:

Поспособу передачи движения от ведущегозвена к ведомому на передачи трением (фрикционные,ременные) и зацеплением (цепные,зубчатые, червячные);

Посоотношению скоростей ведущего иведомого звеньев на замедляющие(редукторы)и ускоряющие (мультипликаторы);

Повзаимному расположению осей ведущегои ведомого валов на передачис параллельными, пресекающимися и перекрещивающимися осямивалов.

Зубчатойпередачей называетсятрехзвенный механизм, в котором дваподвижных звена являются зубчатымиколесами, или колесо и рейка с зубьями,образующими с неподвижным звеном(корпусом) вращательную или поступательнуюпару.

Зубчатаяпередача состоит из двух колес, посредствомкоторых они сцепляются между собой.Зубчатое колесо с меньшим числом зубьевназываютшестерней,с большим числом зубьев – колесом.

Планетарными называютсяпередачи, содержащие зубчатые колесас перемещающимися осями (рис. 2.6). Передачасостоит из центрального колеса 1 снаружными зубьями, центрального колеса3 с внутренними зубьями, водила Н исателлитов 2. Сателлиты вращаются вокругсвоих осей и вместе с осью вокругцентрального колеса, т.е. совершаютдвижение, подобное движению планет.

Принеподвижном колесе 3 движение можетпередаваться от 1 к Н или от Н к 1; принеподвижном водиле Н – от 1 к 3 или от 3к 1. При всех свободных звеньях однодвижение можно раскладывать на два (от3 к 1 и Н) или два соединять в одно (от 1 иН к 3). В этом случае передачуназываютдифференциальной.

Червячнаяпередача применяетсядля передачи вращения от одного вала кдругому, когда оси валов перекрещиваются.Угол перекрещивания в большинствеслучаев равен 90º. Наиболее распространеннаячервячная передача (рис. 2.10) состоит изтак называемого архимедовачервяка,т.е. винта, имеющего трапецеидальнуюрезьбу с углом профиля в осевом сечении,равным двойному углу зацепления (2α =40°), и червячного колеса.

Волноваяпередачаоснована на принципе преобразованияпараметров движения за счет волновогодеформирования гибкого звена механизма.Впервые такая передача была запатентованав США инженером Массером.

Волновыезубчатые передачи (рис. 2.14) являютсяразновидностью планетарных передач, укоторых одно из колес гибкое.

Волноваяпередача включает в себя жесткое зубчатоеколесо b свнутренними зубьями и вращающеесягибкое колесо g c наружнымизубьями. Гибкое колесо входит в зацеплениес жестким в двух зонах с помощью генератораволн (например, водила h сдвумя роликами), который соединяют скорпусом передачи b.

Передачи,работа которых основана на использованиисил трения, возникающих между рабочимиповерхностями двух прижатых друг кдругу тел вращения, называют фрикционнымипередачами.

Длянормальной работы передачи необходимо,чтобы сила трения F т р былабольше окружной силы F t ,определяющей заданный вращающий момент:

F t F т р .(2.42)

Силатрения

F т р = F n f,

где F n –сила прижатия катков;

f –коэффициент трения.

Нарушениеусловия (2.42) приводит к буксованию ибыстрому износу катков.

Взависимости от назначения фрикционныепередачи можно разделить на две основныегруппы: передачи с нерегулируемымпередаточным отношением (рис. 2.15, а);регулируемые передачи, называемыевариаторами, позволяющими плавно(бесступенчато) изменять передаточноеотношение.

Ременнаяпередача состоитиз двух шкивов, закрепленных на валах,и охватывающего их ремня. Ремень надетна шкивы с определенным натяжением,обеспечивающим трение между ремнем ишкивами, достаточное для передачимощности от ведущего шкива к ведомому.

Взависимости от формы поперечного сеченияремня различают: плоскоременную,клиноременную и круглоременную (рис.2.16, а – в) передачи.

Цепнаяпередача состоитиз двух колес с зубьями (звездочек) иохватывающей их цепи. Наиболеераспространены передачи с втулочно-роликовойцепью (рис. 2.19, а) и зубчатой цепью (рис.2.19, б). Цепные передачи применяются дляпередачи средних мощностей (не более150 кВт) между параллельными валами вслучаях, когда межосевые расстояниявелики для зубчатых передач.

Передачавинт-гайка служитдля преобразования вращательногодвижения в поступательное. Широкоеприменение таких передач определяетсятем, что при простой и компактнойконструкции удается осуществитьмедленные и точные перемещения.

Вавиастроении передача винт-гайкаиспользуется в механизмах управлениясамолетом: для перемещения взлетно-посадочныхзакрылков, для управления триммерами,поворотными стабилизаторами и др.

Кпреимуществам передачи относятсяпростота и компактность конструкции,большой выигрыш в силе, точностьперемещений.

Недостаткомпередачи является большая потеря натрение и связанный с этим малый КПД.

Механизмы,в которые входят жесткие звенья,соединенные между собой кинематическимипарами пятого класса, называют рычажнымимеханизмами.

Вкинематических парах таких механизмовдавление и интенсивность изнашиваниязвеньев меньше, чем в высших кинематическихпарах.

Средиразнообразных рычажных механизмовнаиболее распространенными являются плоскиечетырехзвенные механизмы.Они могут иметь четыре шарнира (шарнирныечетырехзвенники), три шарнира и однупоступательную пару или два шарнира идве поступательные пары. Их используютдля воспроизведения заданной траекториивыходных звеньев механизмов, преобразованиядвижения, передачи движения с переменнымпередаточным отношением.

Подпередаточным отношением рычажногомеханизма понимают отношение угловыхскоростей основных звеньев, если онисовершают вращательные движения, илиотношение линейных скоростей центрапальца кривошипа и выходного звена,если оно совершает поступательноедвижение.

6.Валомназывают деталь (как правило, гладкойили ступенчатой ци­линдрическойформы), предназначенную для поддержанияустановленных на ней шкивов, зубчатыхколес, звездочек, катков и т. д., и дляпередачи вра­щающего момента.

Приработе вал испытывает изгиб и кручение,а в отдельных случаях помимо изгиба икручения валы могут испытывать деформациюрастяже­ния (сжатия).

Некоторыевалы не поддерживают вращающиеся деталии работают только на кручение.

Вал 1 (рис.1)имеет опоры 2,называемыеподшипниками. Часть вала, охватываемуюопорой, называют цапфой. Концевые цапфыименуют ши­пами 3,апромежуточные — шейками 4.

Осьюназывают деталь, предназначенную толькодля поддержания ус­тановленныхна ней деталей.

Вотличие от вала ось не передает вращающегомомента и работает толькона изгиб. В машинах оси могут бытьнеподвижными или же могут вращатьсявместе с сидящими на них деталями(подвижные оси).

Неследует путать понятия «ось колеса»,это деталь и «ось вращения», этогеометрическая линия центров вращения.

Формывалов и осей весьма многообразны отпростейших цилиндров до сложныхколенчатых конструкций. Известныконструкции гибких валов, которыепредложил шведский инженер Карлде Лаваль ещё в 1889 г.

Формавала определяется распределениемизгибающих и крутящих моментов по егодлине. Правильно спроектированный валпредставляет собой балку равногосопротивления. Валы и осивращаются, а следовательно,испытывают знакопеременные нагрузки,напряжения и деформации (рис.3). Поэтомуполомки валов и осей имеют усталостныйхарактер.

Расчетосей и валов на жесткость

Валыи оси, рассчитанные на статическую илиусталостную проч­ность, не всегдаобеспечивают нормальную работу машин.Поддействием на­грузок F(рис.12) валы и оси в процессе работы деформируютсяи полу­чаютлинейные прогибы f иугловые перемещения,что, в свою очередь,ухудшаетработоспособность отдельных узловмашин. Так, например, зна­чительныйпрогиб f валаэлектродвигателя увеличивает зазормежду рото­роми статором, что отрицательно сказываетсяна его работе. Угловые пе­ремещения валаили оси ухудшают работу подшипников,точность зацеп­ленияпередач. Отпрогиба вала в зубчатом зацеплениивозникает концентрация нагрузки подлине зуба. При больших углах поворота вподшипнике может произойти защемлениевала. В металлорежущих станках перемещениявалов (в особенности шпинделей) снижаютточность обработки и качество поверхностидеталей. В делительных и отсчетныхмеханизмах упругие перемещения снижаютточность измерений и т. д.

Дляобеспечения требуемой жесткости валаили оси необходимопроизвести расчет на изгибную иликрутильную жесткость.

Расчетвалов и осей на изгибную жесткость.

Параметрами,харак­теризующими изгибную жесткостьвалов и осей, являются прогибвала f и уголнаклона,а также угол закручивания

Условиедля обеспечения в процессе эксплуатациитребуемой жестко­сти на изгиб:

где f -действительный прогиб вала (оси),определяемый по формуле (сначалаопределяется максималь­ный прогиб вплоскости (Y)- f y ,затем в плоскости (Z) — f z ,после чего эти прогибы векторно суммируются); [f]-допускаемый прогиб (табл. 3); и-действительный и допускаемый углынаклона (табл. 3).

Расчетвалов и осей на крутильную жесткость.

Максимальныйугол закручивания определяется такжепо формулам курса «Сопротивлениематериалов».

Допускаемыйугол закрутки в градусах на метр длиныможно принимать равным:

Допускаемыеупругие перемещения зависят от конкретныхтребований к конструкции и определяютсяв каждом отдельном случае. Так, например,для валов зубчатых цилиндрическихпередач допустимая стрела прогиба подколесом ,гдет– модульзацепления.

Малоезначение допускаемых перемещений иногдаприводит к тому, что размеры валаопределяет не прочность, а жесткость.Тогда нецелесообразно изготовлять вализ дорогих высокопрочных сталей.

Перемещенияпри изгибе целесообразно определять,используя интеграл Мора или способВерещагина (см. курс «Сопротивлениематериалов»).

7. Подшипники

Подшипники применяемые в опорах машин и механизмов, делятся на два типа: скольжения и качения.В опорах с подшипниками скольжения взаимно подвижные рабочие поверхности вала и подшипника разделены только смазочным веществом, и вращение вала или корпуса подшипникапроисходит в условиях чистого скольжения.В опорах с подшипниками качения между взаимно подвижными кольцами подшипника находятся шарики или ролики, и вращение вала или корпуса происходит в основном в условиях качения. Подшипники качения, как и подшипники скольжения, в определенных условиях могут в различной степени удовлетворять требованиям, связанным с назначением механизма, условиям его монтажа и эксплуатации.Подшипники качения при одинаковой грузоподъемности имеют по сравнению с подшипниками скольжения преимущество вследствие меньшего трения в момент пуска и при умеренных частотах вращения, меньших осевых габаритов (примерно в 2-3 раза), относительно простоты обслуживания и подачи смазки, низкой стоимости (особенно при массововм производствеподшипников качения малых и средних габаритов), малые амплитуды колебания сопротивления вращению в процессе работы механизма.Кроме того, при использованиии подшипников качения в значительно большей степени удовлетворяется требование взаимозаменяемости и унификации элементов узла: при выходе его из строя замена подшипника не представляет сложности, поскольку габариты и допуски на размеры посадочных мест строго стандартизированы, в то время как при износе подшипниковскольжения приходится восстанавливать рабочую поверхность шейки вала, менять или вновь заливать антифрикационным сплавом вкладыш подшипника, подгонять его под требуемые размеры, выдерживая в заданных пределах рабочий зазор между поверхностями вала и подшипника.Недостатки подшипников качения заключаются в относительно больших радиальных габаритах и большем сопротивлении вращения по сравнению с подшипниками скольжения, работающими в условиях жидкостной смазки, когда поверхности шейки вала и вкладыша полностью разделены тонкими слоем смазывающей жидкости.На скоростные характеристики подшипников качения влияет трение скольжения, существующее между сепаратором, отделяющим тела качения один от другого, и рабочими элементамиподшипника. Поэтому при создании высокоскоростных машин иногда приходится прибегать к установке подшипников скольжения, работающих в условиях жидкостной смазки, несмотря на занчительные трудности в их эксплуатации. Кроме того, в ряде случае подшипники качения обладают меньшей жесткостью, так как могут вызвать вибрацию вала вследствие ритмичного прокатывания тел качения через нагруженную зону опоры.К недостатку опор на подшипниках качения можно отнести и более сложный монтаж их по сравнению с опорами на подшипниках скольжения разъемного типа.Конструкция подшипника качения: 1-наружное кольцо, 2-внутреннее кольцо, 3-шарик, 4-сепаратор.

Подшипник скольжения-эторазновидность подшипников вкотором трение происходит при скольжениисопряжённых поверхностей.Взависимости от смазки подшипники скольжениябывают гидродинамические, газодинамическиеи т.д.Областьприменения подшипников скольжения-двигателивнутреннего сгорания, генераторы и т.д.

Фиксированныйподшипник

Такойподшипник воспринимает радиальную иосевую нагрузку одновременно в двухнаправлениях. Он имеет осевую опору навалу и в корпусе. Для этого применяютрадиальные шарикоподшипники, сферическиероликоподшипники и двурядные илиспаренные радиально-упорныешарикоподшипники и коническиероликоподшипники.

Цилиндрическиероликоподшипники с одним безбортовымкольцом можно использовать в фиксированнойопоре в паре с другим, упорным подшипником,воспринимающим осевые нагрузки. Упорныйподшипник устанавливается в корпусе срадиальным зазором.

Плавающийподшипник

Плавающийподшипник воспринимает только радиальнуюнагрузку и допускает возможностьотносительного осевого перемещениявала и корпуса. осевое перемещениеосуществляется либо в самом подшипнике(цилиндрические роликоподшипники), либов посадке с зазором кольца подшипникаи сопряженной детали.

8.Уплотнительноеустройство -устройство или способ предотвращенияили уменьшения утечки жидкости, газапутём создания преграды в местахсоединения между деталямимашин (механизма)состоящее из одной детали и более.Существуют две большие группы: неподвижныеуплотнительные устройства (торцевые,радиальные, конусные) иподвижныеуплотнительные устройства (торцевые,радиальные, конусные, комбинированные).

Неподвижные уплотнительные устройства:

• герметик (вещество с высокой адгезией к соединяемым деталям и нерастворимое в запорной среде);

  прокладки из различных материалов и различной конфигурации;

  кольца круглого сечения из эластичного материала ;

  уплотнительные шайбы;

• применение конусной резьбы;

  контактное уплотнение.

Подвижные уплотнительные устройства (позволяют совершать различные движения, такие как: осевое перемещение, вращение (в одном или двух направлениях) или сложное движение):

• канавочные уплотнения;

  лабиринты;

  кольца круглого сечения из эластичного материала;

  войлочные кольца;

  маслоотражательные устройства;

  манжеты различной конфигурации;

  лепестковое уплотнение;

  шевронные многорядные уплотнения;

  сальниковые устройства;

  сильфонные уплотнения;

  торцевые механические уплотнения;

  торцевые газовые уплотнения.

9. Разъемными называют соединения, разборка которых проис­ходит без нарушения целостности составных частей изделия. Разъемные соединения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Наиболее распространенными в машиностроении видами разъемных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

Резьбовымназывают соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.

Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Основ­ные определения, относящиеся к резьбам общего назначения, стандар­тизованы.

Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений вообще и разъемных в частности. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60 % от общего количества деталей. Широкое применение резьбовых соединений в машинострое­нии объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надежностью, малыми габаритами и весом крепежных резьбовых дета­лей, способностью создавать и воспринимать большие осевые силы, тех­нологичностью и возможностью точного изготовления.

Шпилечное соединениесостоит из шпильки, шайбы, гайки исоединяемых деталей. Соединение деталейшпилькой применяется тогда, когда нетместа для головки болта или когда однаиз соединяемых деталей имеет значительнуютолщину. В этом случае экономическинецелесообразно сверлить глубокоеотверстие и ставить болт большой длины.Соединение шпилькой уменьшает массуконструкций. Одна из соединяемых шпилькойдеталей имеет углубление с резьбой -гнездо под шпильку, которая ввинчиваетсяв него концом l1 (см. рис. 2.2.24). Остальныесоединяемые детали имеют сквозныеотверстия диаметром d0 = (1,05…1,10)d, гдеd-диаметр резьбы шпильки. Гнездо сначалавысверливается на глубину l2, котораяна 0,5d больше ввинчиваемого конца шпильки,а затем в гнезде нарезается резьба. Навходе в гнездо выполняется фаска с =0,15d (рис. 2.2.29, а). При ввинченной в гнездошпильке соединение деталей дальшеосуществляется как в случае болтовогосоединения.Винтовые (ходовые) соединения относятсяк подвижным разъемным соединениям. Вэтих соединениях одна деталь перемещаетсяотносительно другой детали по резьбе.Обычно в этих соединениях применяютсярезьбы трапецеидальная, упорная,прямоугольная и квадратная. Чертеживинтовых соединений выполняются пообщим правилам.Зубчатое (шлицевое) соединение представляетсобой многошпоночное соединение, вкотором шпонка выполнена заодно с валоми расположена параллельно его оси.Зубчатые соединения, как и шпоночные,используются для передачи крутящегомомента, а также в конструкциях, требующихперемещения деталей вдоль оси вала,например в коробках скоростей.Соединениешпоночное состоитиз вала, колеса и шпонки. Шпонка (рис.2.2.36) представляет собой детальпризматической (шпонки призматическиеили клиновые) или сегментной (шпонкисегментные) формы, размеры которойопределены стандартом. ШпонкипримСоединениештифтами (рис.2.2.38) — цилиндрическими или коническими- используется для точной взаимнойфиксации скрепляемых деталей.Цилиндрические штифты обеспечиваютнеоднократную сборку и разборкудеталей.Шплинты применяютдля ограничения осевого перемещениядеталей (рис. 2.2.39) стопорения корончатыхгаек.Клиновыесоединения (рис.2.2.40) обеспечивают легкую разборкусоединяемых деталей. Грани клиньевимеют уклон от 1/5 до1/40.

10.Неразъемныесоединенияполучили широкое распространение вмашиностроении. К ним относятся соединениясварные, заклепочные, паяные, клеевые.Сюда относятся также соединения,полученные оп-рессовкой, заливкой,развальцовкой (или завальцовкой),кернением, сшиванием, посадкой с натягоми др.

Сварныесоединения получают с помощью сварки.Сваркой называют процесс получениянеразъемного соединения твердыхпредметов, состоящих из металлов,пластмасс или других материалов, путемместного их нагревания до расплавленногоили пластического состояния безприменения или с применением механическихусилий.

Сварнымсоединениемназываетсясовокупность изделий, соединенных спомощью сварки.

Сварнымшвом называется затвердевший послерасплавления материал. Металлическийсварной шов отличается по своей структуреот структуры металла свариваемыхметаллических деталей.

Поспособу взаимного расположениясвариваемых деталей различают соединениястыковые (рис. 242, а),угловые(рис. 242, б),тавровые(рис. 242, в)ивнахлестку (рис. 242, г).Видсоединения определяет вид сварногошва. Сварные швы подразделяются на:стыковые, угловые (для угловых, тавровыхсоединений и соединений внахлестку),точечные (для соединений внахлестку,сваркой точками).

Посвоей протяженности сварные швы могутбыть: непрерывными по замкнутому контуру(рис. 243, а)ипо незамкнутому контуру (рис. 243, б)ипрерывистыми (рис. 243, в).Прерывистыешвы имеют равные по длине проваренныеучастки с равными промежутками междуними. При двусторонней сварке, еслизаваренные участки расположены другпротив друга, такой шов называетсяцепным (рис. 244, а),еслиже участки чередуются, то шов называетсяшахматным (рис. 244, б).

Клепаныесоединенияприменяютсяв конструкциях, подверженных действиювысокой температуры, коррозии, вибрации,а также в соединениях из плохо сваривающихсяметаллов или в соединениях металлов снеметаллическими частями. Такиесоединения нашли широкое применение вкотлах, железнодорожных мостах, некоторыхавиационных конструкциях и в отрасляхлегкой промышленности.

Вто же время в ряде отраслей промышленностис усовершенствованием технологиисварного производства объем применениязаклепочных соединений постепенносокращается.

Основнымскрепляющим элементом заклепочныхсоединений является заклепка. Онапредставляет собой короткий цилиндрическийстержень круглого сечения, на одномконце которого находится головка (рис.249). Головки заклепок могут иметьсферическую, кониче-

скуюили коническо-сферическую форму. Взависимости от этого различают головкиполукруглые (рис. 249, а),потайные(рис. 249, б),полупотайные(рис. 249, в), плоские (рис. 249, г).

Насборочных чертежах головки заклепокизображают не по их действительнымразмерам, а по относительным размерам,в зависимости от диаметра стержнязаклепки d.

Технологиявыполнения заклепочного соединенияследующая. В соединяемых деталяхвыполняют отверстия сверлением илидругим способом. В сквозное отверстиесоединяемых деталей вставляют до упораголовной стержень заклепки. Причемзаклепка может быть в горячем илихолодном виде. Свободный конец заклепкивыходит за пределы детали примерно на1,5d.Егозаклепывают ударами или сильным давлениеми создают вторую головку

Соединениядеталей пайкой находят широкое применениев приборостроении, электротехнике. Привпайке соединяемые детали нагреваютсядо температуры, не приводящей к ихрасплавлению. Зазор между соединяемымидеталями заполняется расплавленнымприпоем. Припой имеет более низкуютемпературу плавления, чем соединяемыепайкой материалы. Для пайки используютмягкие припои ПОС — оловянно-свинцовыепо ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76 и твердыеприпои Пер — серебряные по ГОСТ 19738-74.

Припойна видах и разрезах изображают сплошнойлинией толщиной 2S.Дляобозначения пайки используют условныйзнак (рис. 252, а)-дугавыпуклостью к стрелке, который чертятна линии-выноске, указывающей паяныйшов. Если шов выполняется по периметру,то линию-выноску заканчивают окружностью.Номер швов указывают на линии-выноске(рис. 252, б).

Маркаприпоя записывается или в техническихтребованиях, или в спецификации в разделе«Материалы» (см. § 101).

Клеевыесоединения позволяют соединятьразнообразные материалы. Клеевой шов,как и паяный, согласно изображаетсясплошной линией толщиной 25. На линии-выноскечертят условный знак (рис. 253, а),напоминающийбукву К.Еслишов выполняется по периметру, толинию-выноску заканчивают окружностью(рис. 253, б).Маркаклея записывается или в техническихтребованиях, или в спецификации в разделе«Материалы».

Опрессовка(армирование) защищает соединяемыеэлементы от коррозии и химическоговоздействия вредной среды, выполняетизолирующие функции, позволяет уменьшитьмассу изделия (рис. 254), экономитьматериалы.

Вальцовкаи кернение осуществляется деформациейсоединяемых деталей (рис. 255, а,б).Сшиваниенитками, металлическими скобкамиприменяется для соединения бумажныхлистов, картона, различных тканей.

ГОСТ2.313-82 устанавливают условные обозначенияи изображения швов неразъемных соединений,получаемых пайкой, склеиванием, сшиванием.

Соединениедеталей путем посадки с натягомобеспечивается системой допусков ипосадок определенным температурнымрежимом перед сваркой деталей.

11.Упругимиэлементами (УЭ) — пружинами — называютдетали, упругие деформации которыхполезно используются в работе различныхмеханизмов и устройств приборов,аппаратов, информационных машин. Поконфигурации, конструктивным и расчетнымсхемам УЭ разделяют на два класса -стержневые пружины и оболочки.Стержневые- это плоские пружины, спиральные ивинтовые (рис. 4.1, а). Использование тойили иной конструктивной схемы связанос конструкцией механизма, в которомприменяют пружину. Расчет и конструированиестержневых пружин хорошо разработаныи обычно не представляют затрудненийдля конструктора.Оболочки- это плоские и гофрированные мембраны,гофрированные трубки — сильфоны итрубчатые пружины (рис. 4.1,6). Хотяопределение эксплуатационных характеристикэтих УЭ значительно сложнее, разработаныметоды расчета, в том числе с помощьюЭВМ, позволяющие получать результатыс точностью, достаточной для практическихнужд.Поназначению УЭ делят на следующиегруппы.Измерительныепружины (преобразователи), широкоприменяемые в электроизмерительныхприборах, манометрах, динамометрах,термометрах и других измерительныхприборах. Основное требование кэксплуатационным свойствам измерительныхпружин — стабильность зависимостидеформации от приложенного усилия.Натяжныепружины, обеспечивающие силовой контактмежду деталями (они, например, прижимаюттолкатель к кулачку, собачку к храповомуколесу и пр.). Основное требование к этимпружинам — усилие прижатия должно бытьпостоянным или изменяться в допустимыхпределах.Заводныепружины (пружинные двигатели), широкораспространенные в автономных приборахс ограниченными габаритами и массой(часы, лентопротяжные механизмы). Основноетребование к свойствам — способностьзапасать необходимую для работы прибораэнергию упругих деформаций (см. гл.15).Пружиныкинематических устройств — передаточныепружины, упругие опоры. Эти пружиныдолжны быть гибкими и достаточнопрочными.Пружиныамортизаторов выполняют различныхконструктивных форм. Пружины должнывыдерживать переменные нагрузки, удары,большие перемещения. Нередко конструкциясоздается такой, чтобы при деформациипружины происходили потери (рассеивание)энергии.Разделителисред, обеспечивающие возможностьпередачи усилий или перемещений изодной изолированной полости в другую(разные среды, разные давления сред).Должны обеспечивать возможность большихперемещений при незначительномсопротивлении этим перемещениям идостаточной прочности. По конструктивнымформам это оболочки (сильфоны, мембраныи т. п.).Токоведущиеупругие элементы — тонкие винтовые илиспиральные пружины или натянутая нить.Часто функцию токоподвода совмещают сфункцией измерительной пружины.,Основныетребования к эксплуатационным свойствам:малое электрическое сопротивление,высокая податливость.Пружиныфрикционных и храповых муфт — винтовыепружины кручения (редко спиральные),которые с натягом надеваются на валы(иногда внутрь втулки) и позволяютсцеплять валы (или вал и надетую на неговтулку) или расцеплять их в зависимостиот направления взаимного вращения.Важное требование к материалу этихпружин — высокая износостойкость.Эксплуатационныесвойства упругих элементов отражаютсяв первую очередь в их упругой характеристике- зависимости деформации от нагрузки(силой, моментом). Характеристика можетбыть выражена в аналитической формеили в виде графика. Она может бытьлинейной (рис. 4.2, а) — наиболеепредпочтительна, но может быть инелинейной, возрастающей, затухающей(рис. 4.2, б). Характеристика ограничиваетсяпредельной нагрузкой Fпр и соответствующимей предельным перемещением λпр (ход,осадка и т. д.), при которой становятсязаметными остаточные деформации иливыше которой пружина разрушается. Fmахи λтах — максимальная сила и перемещение,которые испытывает пружина приэксплуатации. Сила Ртах не должнапревышать допускаемых значений, поэтомуFmах = [F]; λтах = [λ].

Муфта (отнем. Muffe или голл. mouwtje) в технике, устройствадля постоянного или временногосоединения валов,труб, стальных канатов, кабелей и т. п.

Муфтапередаёт механическую энергию безизменения её величины и направления.

Примерымуфт

Муфтысоединительные

Муфты приводов машини механизмов

Муфтысоединительные, которые в зависимостиот выполняемой функции обеспечиваютпрочность соединения, герметичность,защищают от коррозии ит. п.

Муфтыприводов машин и механизмов, которыепередают вращательное движениеи вращающиймомент содного вала на другой вал,обычно соосно расположенный с первым,или с вала на свободно сидящую на нёмдеталь (шкив, зубчатоеколесо ит. п.) без изменения вращающего момента.

Функциимуфт

Компенсациянебольших монтажных отклонений,

Разъединениевалов,

Автоматическоеуправление,

Бесступенчатоерегулирование передаточного отношения,

Предохранениемашин от поломок в аварийном режиме ит. д.

Муфтыприменяют для передачи как ничтожномалых, так и значительных моментови мощностей (донескольких тыс. квт). Различные способыпередачи вращающего момента, разнообразиефункций, выполняемых муфтой, обусловилибольшой типаж конструкций современныхмуфт.

Передачамомента в муфте может осуществлятьсямеханической связью между деталями,выполняемой в виде неподвижных соединенийили кинематических пар (Муфта сгеометрическим замыканием); за счёт силтрения или магнитного притяжения (Муфтас силовым замыканием); сил инерции илииндукционным взаимодействиемэлектромагнитных полей (Муфта сдинамическим замыканием).

Данный словарь полезен начинающим автолюбителям и водителям с опытом. В нем найдете информацию об основных узлах автомобиля и их краткое определение.

Автомобильный словарь

АВТОМОБИЛЬ — транспортная машина, приводимая в движение собственным двигателем (внутреннего сгорания , электрическим). Вращение от двигателя передается коробке передач и колесам. Различают автомобили пассажирские (легковые и автобусы) и грузовые.

АККУМУЛЯТОР — устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. Аккумулятор преобразует электрическую энергию вхимическую и по мере надобности обеспечивает обратное преобразование; используют как автономный источник электроэнергии на автомобилях.

АКСЕЛЕРАТОР (педаль «газа») — регулятор количества горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Предназначен для изменения частоты вращения двигателя.

АМОРТИЗАТОР — устройство для смягчения ударов в подвеске автомобилей. В амортизаторе используют пружины, торсионы, резиновые элементы, а также жидкости и газы.

БАМПЕР — энергопоглощающее устройство автомобиля (на случай легкого удара), расположенного спереди и сзади.

ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР — служит для очистки от пыли (обработки) воздуха, используемого в двигателях.

ГЕНЕРАТОР — устройство, вырабатывающее электрическую энергию либо создающие электромагнитные колебания и импульсы.

ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА — зубчатый механизм трансмиссии автомобилей, служащий для передачи и увеличения крутящего момента от карданного вала к ведущим колесам, а следовательно, и для увеличения тягового усилия.

ДВИГАТЕЛЬ внутреннего сгорания — источник механической энергии, необходимый для движения автомобиля. В классическом двигателе тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива в его цилиндрах, преобразуется в механическую работу. Существуют бензиновые и дизельные моторы.

ДЕТОНАЦИЯ — наблюдается в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием и возникает в результате образования и накопления в топливном заряде органических перекисей. Если при этом достигается некоторая критическая концентрация, то происходит детонация, характеризующаяся необычно высокой скоростью распространения пламени и возникновением ударных волн. Детонация проявляется в металлических «стуках», дымном выхлопе и перегреве двигателя и ведёт к пригоранию колец, поршней и клапанов, разрушению подшипников, потере мощности двигателя.

ДИФФЕРЕНЦИАЛ — обеспечивает вращение ведущих колёс с разными относительными скоростями при прохождении кривых участков пути.

ЖИКЛЕР — калиброванное отверстие для дозирования подачи топлива или воздуха. В технической литературе жиклерами называют детали карбюратора с калиброванными отверстиями. Различают жиклеры: топливный, воздушный, главный, компенсационный, холостого хода. Жиклеры оценивают их пропускной способностью (производительностью), т. е. количеством жидкости, которое может пройти через калиброванное отверстие в единицу времени; пропускная способность выражается в см3/мин.

КАРБЮРАТОР — прибор для приготовления горючей смеси из топлива и воздуха для питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Топливо в карбюраторе распыляется, перемешиваясь с воздухом, после чего подается в цилиндры.

КАРДАННЫЙ МЕХАНИЗМ — шарнирный механизм, обеспечивающий вращение двух валов под переменным углом благодаря подвижному соединению звеньев (жесткий) или упругим свойствам специальных элементов (упругий). Последовательное соединение двух карданных механизмов называется карданной передачей.

КАРТЕР — неподвижная деталь двигателя, обычно коробчатого сечения для опоры рабочих деталей и защиты их от загрязнений. Нижняя часть картера (поддон) — резервуар для смазочного масла.

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ — вращающееся звено кривошипного механизма; применяется в поршневых двигателях. В поршневых двигателях число колен коленчатого вала обычно равно числу цилиндров; расположение колен зависит от рабочего цикла, условий уравновешивания машин и расположения цилиндров.

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ — многозвенный механизм, в котором ступенчатое изменение передаточного отношения осуществляется при переключении зубчатых передач, размещенных в отдельном корпусе.

КОЛЛЕКТОР — название некоторых технических устройств (например, выпускной и впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания).

ЛЮФТ — зазор между частями машины, какого-либо устройства.

МАНОМЕТР — прибор для измерений давления жидкостей и газов.

МАСЛЯНЫЙ ФИЛЬТР — устройство для очистки масла от загрязняющих его механических частиц, смол и других примесей. Масляный фильтр устанавливаются в системах смазки двигателей внутреннего сгорания.

МОМЕНТ ЗАТЯЖКИ — можно определить непосредственно в кгс·см с помощью динамометрического ключа с диапазоном измерения до 147 Н·см (15 кгс·см).

ПОДВЕСКА — система механизмов и деталей соединения колёс с корпусом машины, предназначенная для снижения динамических нагрузок и обеспечения равномерного распределения их на опорные элементы при движении. Автомобильная подвеска по конструкции бывает зависимой и независимой.

ПОДШИПНИК — опора для цапфы вала или вращающейся оси. Различают подшипники качения (внутреннее и наружное кольца, между которыми расположены тела качения шарики или ролики) и скольжения (втулка-вкладыш, вставленная в корпус машины).

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ — простейшее устройство для защиты электрических цепей и потребителей электрической энергии от перегрузок и токов короткого замыкания. Предохранитель состоит из одной или нескольких плавких вставок, изолирующего корпуса и выводов для присоединения плавкой вставки к электрической цепи.

ПРОТЕКТОР — толстый слой резины на наружной части пневматической шины с канавками и выступами, увеличивающими сцепление шины с поверхностью дороги.

РАДИАТОР — устройство для отвода тепла от жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя.

РАЗВАЛ КОЛЕС — облегчает поворот колес и разгружает внешние подшипники.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ЗАЖИГАНИЯ — прибор системы зажигания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, предназначенный для подачи электрического тока высокого напряжения к свечам зажигания.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ВАЛ — имеет кулачки, которые при вращении вала взаимодействуют с толкателями и обеспечивают выполнение машиной (двигателем) операций (процессов) по заданному циклу.

РЕДУКТОР — зубчатая (червячная) или гидравлическая передача, предназначенная для изменения угловых скоростей и вращающих моментов.

РЕЛЕ — устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне. Различают реле тепловые, механические, электрические, оптические, акустические. Реле используются в системах автоматического управления, контроля, сигнализации, защиты, коммутации.

САЛЬНИК — уплотнение, применяемое в соединениях машин с целью герметизации зазоров между вращающимися и неподвижнымидеталями.

СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ — устройство для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания искрой, образующейся между её электродами.

СТАРТЕР — основной агрегат двигателя, раскручивающий его вал до частоты вращения, необходимой для его запуска.

СТУПИЦА — центральная, обычно утолщенная часть колеса. Имеет отверстие для оси или вала, соединена с ободом колеса спицами или диском.

СЦЕПЛЕНИЕ — механизм для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач. Сцепление обеспечивает кратковременное разъединение вала двигателя и вала трансмиссии, безударное переключение передач и плавное трогание автомобиля с места.

ТАХОМЕТР — прибор для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя.

ТОРМОЗНОЙ ПУТЬ — расстояние, проходимое транспортным средством от момента привода в действие тормозного устройства до полной остановки. Полный тормозной путь включает в себя также расстояние, проходимое за время от момента восприятия водителем необходимости торможения до приведения в действие органов управления тормозами.

ТРАМБЛЕР — прерыватель-распределитель зажигания, прибор системы зажигания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, предназначенный для подачи электрического тока высокого напряжения к свечам зажигания.

ТРАНСМИССИЯ — устройство или система для передачи вращения от двигателя к рабочим механизмам (на колеса автомобиля).

ШИНА — резиновая оболочка с протектором, надеваемая на обод колеса автомобиля. Обеспечивает сцепление колес с дорогой, смягчает удары и толчки.

ЭКОНОМАЙЗЕР — приспособление в карбюраторе для обогащения горючей смеси при полном открытии дроссельной заслонки или положениях, близких к этому.

Любая машина, механизм или прибор состоит из отдельных деталей, объединяемых в сборочные единицы.

Деталью называют такую часть машины, изготовление которой не требует сборочных операций. По своей геометрической форме детали могут быть простыми (гайки, шпонки и т. п.) или сложными (корпусные детали, станины станков и т. п.).

Сборочной единицей (узлом) называют изделие, составные части которого подлежат соединению между собой свинчиванием, сваркой, клепкой, склеиванием и т. п. Детали, входящие в состав отдельных сборочных единиц, соединяются между собой подвижно или неподвижно.

Из большого разнообразия деталей, применяемых в машинах различного назначения, можно выделить такие, которые встречаются почти во всех машинах. Эти детали (болты, валы, детали передач и т. п.) называются деталями общего назначения и являются предметом изучения курса «Детали машин».

Другие детали, являющиеся специфичными для определенного типа машин (поршни, лопатки турбин, гребные винты и т. п.) называются деталями специального назначения и изучаются в соответствующих специальных дисциплинах.

Курс «Детали машин» устанавливает общие требования, предъявляемые к конструкции деталей машин. Эти требования должны учитываться три конструировании и изготовлении различных машин.

Совершенство конструкции деталей машин оценивается по их работоспособности и экономичности. Работоспособность объединяет такие требования, как прочность, жесткость, износостойкость и теплостойкость. Экономичность определяется стоимостью машины или отдельных ее деталей и эксплуатационными расходами. Поэтому основными требованиями, обеспечивающими экономичность, являются минимальная масса, простота конструкции, высокая технологичность, применение недефицитных материалов, высокий механический КПД и соответствие стандартам.

Кроме того, в курсе «Детали машин» даются рекомендации по выбору материалов для изготовления деталей машин. Выбор материалов зависит от назначения машины, назначения деталей, способов их изготовления и ряда других факторов. Правильный выбор материала в значительной мере влияет на качество детали и машины в целом.

Соединения деталей в машинах делятся на две основные группы — подвижные и неподвижные. Подвижные соединения служат для обеспечения относительного вращательного, поступательного или сложного движения деталей. Неподвижные соединения предназначены для жесткого скрепления деталей между собой или для установки машин на основаниях и фундаментах. Неподвижные соединения могут быть разъемными и неразъемными.

Разъемные соединения (болтовые, шпоночные, зубчатые и др.) допускают многократную сборку и разборку без разрушения соединительных деталей.

Неразъемные соединения (заклепочные, сварные, клеевые и др.) могут быть разобраны лишь путем разрушения соединяющих элементов — заклепок, сварного шва и др.

Рассмотрим разъемные соединения.