«Введение в курс «Детали машин», критерии работоспособности, обзор

«Введение в курс «Детали машин», критерии работоспособности, обзор механических передач и виды редукторов » Тольяттинский государственный университет

Цель изучения модуля “Детали машин” – исходя из заданных условий работы деталей и узлов машин, усвоить методы, нормы и правила их проектирования, обеспечивающие выбор материала, форм, размеров, степени точности и качества поверхности, а также технических условий изготовления.

Основные задачи дисциплины - изучить и освоить: - основные критерии работоспособности деталей машин и виды отказов; - основы теории и расчёта деталей и узлов машин общего назначения; - основы автоматизации расчётов; - самостоятельно конструировать детали и узлы машин требуемого назначения по заданным параметрам; - оформлять графическую и текстовую конструкторскую документацию в соответствии с требованиями ЕСКД.

Рекомендуемая литература для изучения модуля «Детали машин» Решетов Д.Н. Детали машин. М.: «Машиностроение» Иванов М.Н. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей Вузов М.: Высшая школа - 336 с. Гузенков П.Г. Детали машин. М.: Высшая школа - 353 с. Методические разработки кафедры

Машина – совокупность согласованно движущихся звеньев предназначенных для преобразования одного вида энергии в другой или для преобразования параметров движения. Звено – комплекты подвижных или взаимно неподвижных, соединенных между собой деталей Деталь – это изделие, изготовленное из однородного материала без применения сборочной операции. Эти изделия подвергаются ТО (термической обработке) и ХТО (химико-термической обработке), а также различным покрытиям. Основные понятия

Классификация деталей и передач, изучаемых в курсе «Детали Машин» 1. Соединения 1.1. Неразъемные соединения – если в процессе эксплуатации не требуется разборка; 1.2. Разъемные соединения – в случае если необходимо разобрать (ремонт, осмотр). 2. Передачи Передачи вращательного движения применяются для передачи энергии с одного вала на другой с изменением частот вращения и крутящих моментов. 2.1. Передачи зацепления: зубчатые, червячные, цепные, винтовые. 2.2. Передачи трением: ременная, фрикционная 3. Валы 4. Подшипники 5. Муфты 6. Пружины, рессоры 7. Устройства для смазки. Уплотнения.

Главные показатели качества конструкций: 1. Экономичность; 2. Прочность; 3. Надежность; 4. Малая масса, габариты, энергоемкость; 5. Объем и стоимость ремонтных работ; 6. Расходы на зарплату операторов; 7. Простота и безопасность обслуживания; 8. Удобство управления; 9. Удобство сборки, разборки; 10. Требования технической эстетики; 11. Конструкция должна быть «ДУРАКОУПОРНОЙ».

Основные критерии работоспособности 1. Прочность В процессе эксплуатации машины под действием нагрузок, приложенных к ее деталям, в случае недостаточности их прочности могут возникать недопустимо большие деформации и разрушение частей машины. Вопрос о прочности деталей машин должен рассматриваться в связи со сроком их службы. 2. Жесткость Под этим требованием понимают ограничения, налагаемые на величину деформации деталей машин под действием внешней нагрузки. 3. Износостойкость Срок службы многих деталей машин ограничивается износом рабочих поверхностей. Износ – это результат происходящего при трении процесса постепенного разрушения рабочих поверхностей детали (изнашивания) изменяющего ее размеры и форму. 4. Теплостойкость Для нормального функционирования многих машин важным является обеспечение определенного температурного режима работы их деталей (узлов).

Основные циклы напряжений 1. Симметричный Коэффициента асимметрии цикла напряжений Знакопеременный Знакопостоянный 2. Несимметричный 3. Отнулевой Амплитуда напряжений Среднее напряжение

Общая классификация механических передач; Передачей называется устройство для передачи энергии на расстояние. В зависимости от способа осуществления передачи энергии различают следующие виды передач: 1) Электрические передачи; 2) Пневматические передачи; 3) Гидравлические передачи; 4) Механические передачи. Из механических передач самая распространенная передача вращательного движения. В курсе «Детали машин» изучаются только механические передачи

Параметры, характеризующие передачу 1) P1 = (РВВ) – мощность на входном валу; P2 = (РВых.В) – мощность на выходном валу. Р2/Р1 =  – КПД 2) n1 – частота на входном валу; n2 – частота на выходном валу; n1/n2 = u – передаточное отношение механизма 1/2 = u – передаточное отношение механизма z2/z1 = u – передаточное число зубчатой передачи Если n1  n2, то u  1 – такой механизм называется редуктором. Редуктор – это механизм, служащий для понижения частоты вращения от вала к валу и повышения крутящих моментов (заключенный в отдельный корпус). Если n1  n2, то u  1 – такой механизм называется мультипликатором. Передачи выполняются с постоянным и переменным передаточным числом. Если передаточное число изменяется ступенчато, такие механизмы называются коробками. Изменение передаточного числа бесступенчато (плавно), такие механизмы называются вариаторами.

Основные передачи изучаемые в курсе детали машин Цепная передача Ременная передача Передачи гибкой связью Камнеуборочная машина

Основные передачи изучаемые в курсе детали машин Зубчатые передачи Цилиндрическая прямозубая и косозубая передачи Коническая передача Червячная передача

Классификация зубчатых передач I. По расположению зубьев и относительному вращению колес II. По расположению валов зубчатых колес 1) с параллельными валами - передачи зубчатые цилиндрические: с прямыми зубьями с косыми зубьями с шевронными зубьями

Классификация зубчатых передач с пересекающимися осями валов — передачи зубчатые с пересекающимися валами (конические) с прямыми зубьями с тангенциальными с круговыми зубьями

Классификация зубчатых передач 3) передачи зубчатые со скрещивающимися валами: гипоидные червячные с цилиндрическим червяком червячные с глобоидным винтовые червяком

Классификация зубчатых передач 4) передачи зубчатые реечные: общее назначение с прямым, косым и шевронным зубом

Передаточное число редуктора Передаточное число редуктора: Up = U1U2U3…Ui , где U1, U2, U3...Ui - передаточные числа отдельных ступеней Также передаточное число редуктора U=nвх/nвых nвх – количество оборотов входного вала редуктора, т.е. обороты электродвигателя, об/мин. nвых – необходимое количество оборотов выходного вала редуктора, об/мин.

Основные виды и схемы редукторов Редукторы выполняют одно-, двух- и трехступенчатыми Для получения выигрыша в массе и габаритах передачи нерационально использовать большие передаточные числа в одной ступени. Практикой выработаны следующие рекомендации для редукторов: одноступенчатых цилиндрических u=1,8...6,3 (до 8) (рис. а); конических u до 4 (рис. б); цилиндрических двух-ступенчатых u=6,3...40 (до 50) (рис. в). Одноступенчатые редукторы целесообразно применять, например, в тех случаях, когда зубчатое колесо закреплено непосредственно на вращающейся части агрегата (механизмы поворота). а) б) в)

Двухступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор может быть выполнен по развернутой (рис. а,б) или соосной схеме (рис. в). Простая развернутая схема (рис. а) встречается чаще. Редукторы, выполненные по развернутой схеме, применяют, например, в механизмах подъема кранов. а) б) в) В целях улучшения работы наиболее нагруженной тихоходной . ступени используют редукторы с раздвоенной быстроходной ступенью (рис, 6). Такие редукторы применяются значительно реже, как правило в тяжело нагруженных передачах (например, в турбозубчатых агрегатах). Редукторы, выполненные по соосной схеме (рис. в), отличаются тем, что геометрические оси входного и выходного валов совпадают. Эти редукторы более удобны о точки зрения общей компоновки привода, например в трансмиссиях.

Основные виды и схемы редукторов При необходимости обеспечения взаимной перпендикулярности входного и выходного валов применяют конические и коническо-цилиндрические редукторы. Общее передаточное число двух- и многоступенчатых редукторов распределяют между ступенями. Масса и габариты редукторов в значительной степени зависят от того, как распределено общее передаточное число между ступенями. Лучшие показатели имеют редукторы, у которых размеры диаметров колес всех ступеней близки между собой. Так как быстроходная ступень нагружена меньше, чем тихоходная, то для получения диаметров колес, размеры которых близки между собой, передаточное число первой (быстроходной) ступени рекомендуют брать больше, чем второй.

Среди редукторов общего назначения червячные редукторы имеют достаточно широкое применение (до 30%). Наибольшее распространение имеют одноступенчатые червячные редукторы с диапазоном передаточных чисел u=8...63. При больших передаточных числах применяют двухступенчатые червячные редукторы или комбинированные, состоящие из червячной и зубчатой передач.

РАСЧЕТ РЕДУКТОРА 1. Выбор типа редуктора; 2. Выбор типоразмера (габарита) редуктора; 3. Проверочные расчеты. Редукторы изготавливаются в трех климатических условиях: У - умеренный, от -45 до +40 градусов Цельсия; Т - тропический, от -15 до +50 градусов Цельсия; УХЛ - умеренно-холодный, от -60 до +45 градусов Цельсия.