Мархель И.И. Детали машин

Подождите немного. Документ загружается.

Введение

§ 1. Цели и задачи курса «Детали машин», его связь с другими предметами

0.1. Курс «Детали машин» является заключительным разделом дисциплины «Техническая

механика», изучаемого в средних специальных учебных заведениях. Курс «Детали машин» является

связующим звеном между общетехническими и специальными дисциплинами. В пределах,

предусмотренных учебным планом и программой, в этом курсе изучаются основы расчета на прочность

и жесткость деталей машин общего назначения, выбор материалов, конструирование деталей с учетом

технологии изготовления и эксплуатации машин. Теоретические знания закрепляются курсовым

проектом.

На каких предметах базируется курс «Детали машин»?

0.2. В предлагаемом учебном пособии рассмотрены теоретические основы расчета и

конструирования деталей и сборочных единиц (узлов) общего назначения. Изучаемые детали и узлы

общего назначения делятся на три основные группы:

• детали соединений (болты, шпильки, винты и др.);

• механические передачи (зубчатые, червячные, винт-гайки, цепные, ременные, фрикционные и

др.);

• детали и узлы передач (валы, подшипники, муфты и др.).

Детали и узлы, которые встречаются только в специальных типах машин, называют деталями и

узлами специального назначения (клапаны, поршни, шатуны, шпиндели станков и т. п.); их изучают в

специальных курсах («Двигатели внутреннего сгорания», «Металлорежущие станки» и т. д.).

С учетом ранее изученных общетехнических дисциплин дайте определение, что такое деталь.

0.3. Машина — механическое устройство, предназначенное для выполнения требуемой полезной работы,

связанной с процессом производства или транспортирования или же с процессом преобразования энергии, или

информации.

Машину собирают из механизмов, деталей и узлов. Из ответа на вопрос, поставленный в шаге 0.2

(см. стр. 17), Вы знаете, что называется деталью.

Механизмом называется система подвижно соединенных тел, предназначенная для преобразования

движения одного или нескольких тел в целесообразные движения других тел (например, кривошипно-

ползунный механизм, механические передачи и т. п.).

Узел — сборочная единица, которую можно собирать отдельно от изделия в целом, выполняющая

определенную функцию в изделиях одного назначе-ния только совместно с другими составными

частями изделия (муфты, подшипники качения и др.).

По характеру рабочего процесса и назначению машины можно разделить на три класса:

I класс — машины-двигатели, преобразующие тот или иной вид энергии в механическую работу

(двигатели внутреннего сгорания, турбины и др.);

II класс — машины-преобразователи (генераторы), преобразующие механическую энергию

(полученную от машины-двигателя) в другой вид энергий (например, электрические машины —

генераторы тока);

III класс — машины-орудия (рабочие машины), использующие механическую энергию, получаемую

от машины-двигателя, для выполнения технологического процесса, связанного с изменением свойств,

состояния и формы обрабатываемого объекта (металлообрабатывающие станки, сельскохозяйственные

машины и др.), а также машины, предназначенные для выполнения транспортных операций (конвейеры,

подъемные краны, насосы и т. д.). К этому же классу можно отнести машины, частично заменяющие

интеллектуальную деятельность человека (например, ЭВМ).

По характеру рабочего процесса и назначению, к какому классу можно отнести такие машины, как

компрессор, электродвигатель, пресс?

§ 2. Основные направления в развитии машиностроения. Требования,

предъявляемые к проектируемым машинам, узлам и деталям

При проектировании новых и модернизации старых машин, узлов и деталей необходимо учитывать

новейшие достижения в области науки и техники.

0.4. Требования, предъявляемые к проектируемым машинам:

• увеличение мощности при тех же габаритных размерах;

• повышение скорости и производительности;

• повышение коэффициента полезного действия (КПД);

• автоматизация работы машин;

• использование стандартных деталей и типовых узлов;

• минимальная масса и низкая стоимость изготовления. Примеры реализации требований шага 0.4 в

машиностроении.

1. Мощность одного электрогенератора Волховской электростанции, построенной в 1927 г.,

составляет 8000 кВт, Красноярской (1967 г.) — 508 000 кВт, т. е. увеличение мощности в 63 раза.

2. Сравните скорость самолетов сороковых годов со скоростью современного сверхзвукового

лайнера.

3. На железнодорожном транспорте паровозы, имевшие низкий КПД, заменены тепловозами и

электровозами, КПД которых во много раз выше.

4. Комплексная автоматизация становится основой организации всех отраслей народного хозяйства.

Созданы заводы-автоматы по изготовлению подшипников качения; контроль технологических

процессов и управление производством механизируются и автоматизируются.

5. Любая машина (механизм) состоят из стандартных деталей и узлов (болтов, винтов, муфт и т. д.),

что упрошает и удешевляет изготовление.

0.5. Основными требованиями, которым должны удовлетворять детали и узлы машин, являются:

• прочность (подробно см. шаг 0.6);

• износостойкость (см. шаг 0.8);

• жесткость (см. шаг 0.7);

• теплостойкость (см. шаг 0.9);

• виброустойчивость (см. шаг 0.10).

Дополнительные требования:

• коррозионная стойкость. Для предохранения от коррозии детали изготовляют из коррозионно-

стойкой стали, цветных металлов и сплавов на их основе, биметаллов — металлических материалов,

состоящих из двух слоев (например, из стали и цветного металла), а также применяют различные

покрытия (анодирование, никелирование, хромирование, лужение, эмалирование и покрытие

красками);

• снижение массы деталей. В самолетостроении и некоторых других отраслях промышленности

выполнение этого требования является одной из главных расчетно-конструкторских задач;

• использование недефицитных и дешевых материалов. Это условие должно быть предметом

особого внимания во всех случаях при проектировании деталей машин. Необходимо экономить цветные

металлы и сплавы на их основе;

• простота изготовления и технологичность деталей и узлов должны быть предметом всемерного

внимания;

• удобство эксплуатации. При проектировании необходимо стремиться, чтобы отдельные узлы и

детали можно было снять или заменить без нарушения соединения смежных узлов. Все смазочные

устройства должны работать безотказно, а уплотнения — не пропускать масла. Движущиеся детали, не

заключенные в корпус машины, должны иметь ограждения для безопасности обслуживающего

персонала;

• транспортабельность машин, узлов и деталей, т. е. возможность и удобство, их переноски и

перевозки. Например, электродвигатели и редукторы должны иметь на корпусе рым-болт, за который их

поднимают при перемещении. Крупные детали, корпуса гидротурбин, статоры крупных генераторов

электрического тока на месте изготовления выполняют из отдельных частей, а на месте установки

собирают в одно целое;

• стандартизация имеет большое экономическое значение, так как обеспечивает высокое

качество продукции, взаимозаменяемость деталей и позволяет вести сборку в условиях серийного

производства;

• красота форм. Оформление узлов и деталей, определяющих внешние очертания машины, должно

быть красивым и отвечать требованиям художественного конструирования (дизайн). Формы наружных

деталей для создания привлекательного их вида разрабатывают с участием дизайнеров. Специально

подбираются цвета для окраски;

• экономичность конструкции определяется широким использованием стандартных и

унифицированных деталей и узлов, продуманным выбором материалов, проектированием деталей с

учетом технологических возможностей изготовляющего их предприятия.

Перечислите требования, предъявляемые при проектировании деталей и узлов машин

{запишите в конспект).

§ 3. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин

Работоспособность — состояние детали, при котором она способна выполнять заданные функции

с параметрами, установленными требованиями нормативно-технической документации.

Основными критериями работоспособности деталей машин являются прочность, жесткость,

износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Кратко рассмотрим эти требования.

0.6. Прочность является главным критерием работоспособности деталей. Методы расчетов на

прочность изучают в курсе «Сопротивление материалов».

Прочность — свойство материалов детали в определенных условиях и пределах, не разрушаясь,

воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, неравномерные температурные поля и др.).

В большинстве технических расчетов под нарушением прочности понимают не только разрушение,

но и возникновение пластических деформаций.

Наиболее распространенным методом оценки прочности деталей машин является сравнение

расчетных (рабочих) напряжений, возникающих в деталях машин под действием нагрузок, с

допускаемыми.

Условие прочности выражают неравенством

σ≤ [σ] или τ ≤ [τ], (0.1)

где σ, τ — расчетные нормальное и касательное напряжения в опасном сечении детали; [σ], [τ] —

допускаемые напряжения.

Кроме обычных видов разрушения деталей (поломок) наблюдаются также случаи, когда под

действием нагрузок, прижимающих детали одну к другой, возникают местные напряжения и

деформации. Наличие контактных напряжений может привести к разрушению деталей. Поэтому для

многих деталей (а зависит это от конструкции, воспринимаемых нагрузок, условий работы и других

факторов) проводится расчет по условию контактной прочности:

≤ [σ]

; (0.2)

0,418

ï ð

 



(формула Герца), (0.3)

где



— расчетное контактное напряжение; q — нагрузка на единицу длины контакта; E

пр

—

приведенный модуль упругости;

ï ð



— приведенный радиус кривизны; [σ]

— допускаемое контактное

напряжение.

Эта формула получена для двух круговых цилиндров бесконечно большой длины, материалы

которых имеют коэффициент Пуассона µ = 0,3.

Что понимается под прочностью детали?

0.7. Жесткостью называют способность деталей сопротивляться изменению их формы под

действием приложенных нагрузок.

Наряду с прочностью это один из важнейших критериев работоспособности машин. Иногда размеры

деталей (таких, как длинные оси, валы и т. п.) окончательно определяются расчетом на жесткость.

Запишите условие, обеспечивающее жесткость работающей детали (вспомните из курса

«Сопротивление материалов»).

0.8. Износостойкость — сопротивление деталей машин и других трущихся изделий изнашиванию.

Изнашивание — процесс разрушения поверхностных слоев при трении, приводящий к постепенному

изменению размеров, формы, массы и состояния поверхности деталей (износу).

Износ — результат процесса изнашивания.

При расчетах деталей на износ либо определяют условия, обеспечивающие для них трение со

смазочным материалом, либо назначают для трущихся поверхностей соответствующие допускаемые

давления.

Изнашивание деталей можно уменьшить следующими конструктивными, технологическими и

эксплуатационными мерами:

• создать при проектировании деталей условия, гарантирующие трение со смазочным материалом;

• выбрать соответствующие материалы для сопряженной пары;

• соблюдать технологические требования при изготовлении деталей;

• наносить на детали покрытия;

• соблюдать режимы смазывания и защиты трущихся поверхностей от абразивных частиц.

Что такое износ? Укажите пути уменьшения изнашивания трущихся деталей.

0.9. Под теплостойкостью понимают способность деталей сохранять нормальную

работоспособность в допустимых (заданных) пределах температурного режима, вызываемого

рабочим процессом машин и трением в их механизмах.

Тепловыделение, связанное с рабочим процессом, имеет место в тепловых двигателях,

электрических машинах, литейных машинах и в машинах для горячей обработки материалов.

Нагрев деталей машин может вызвать следующие вредные последствия:

• понижение прочности материала и появление остаточных деформаций, так называемое явление

ползучести (наблюдается в машинах с очень напряженным тепловым режимом, например, в лопатках

газовых турбин);

• понижение защищающей способности масляных пленок, а следовательно, увеличение износа

трущихся деталей;

• изменение зазоров в сопряженных деталях;

• в некоторых случаях понижение точности работы машины;

• для деталей, работающих в условиях многократного циклического изменения температуры, могут

возникнуть и развиться микротрещины, приводящие в отдельных случаях к разрушению деталей.

Для обеспечения нормального теплового режима работы деталей и узлов машин в ряде случаев

выполняют специальные расчеты, например, тепловой расчет червячных редукторов.

Что произойдет с деталью, если в процессе работы температура будет выше предельно допустимой?

0.10. Под виброустойчивостью понимают способность деталей и узлов работать в нужном режиме без

недопустимых колебаний (вибраций).

Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и могут привести к усталостному

разрушению деталей. Особенно опасными являются резонансные колебания. В связи с повышением

скоростей движения машин опасность вибрации возрастает, поэтому расчеты параметров вынужденных

колебаний приобретают все большее значение.

Приведите пример ухудшения работы машин при вибрации.

§ 4. Проектировочные и проверочные расчеты

В курсе «Детали машин» два вида расчета — проектировочный и проверочный.

0.11. Проектировочным расчетом называют определение размеров деталей по формулам,

соответствующим основным критериям работоспособности по допускаемым напряжениям. Расчет

принимает в большинстве случаев форму предварительного для принятой или намечаемой конструкции.

Используя знания, полученные из курса «Сопротивление материалов», выведем формулу

проектировочного расчета для стержня круглого сечения, работающего на растяжение. Для круглого

стержня, работающего на растяжение, условие прочности (0.1):

 

/ 4

   



(0.4)

Отсюда диаметр опасного сечения

 

d 

 

, (0.5)

где

— продольная сила в опасном сечении стержня.

0.12. Проверочный расчет отличается от проектировочного тем, что по известным размерам детали

конструктор проверяет выполнение основного условия прочности. Иногда конструктору заданы строго

ограниченные га-баритные размеры, и он должен «вписать» деталь или узел в них. Тогда проверочным

расчетом он выбирает размеры и материал детали.

Уточните последовательность проверочного расчета.

§ 5. Предельные и допускаемые напряжения. Коэффициент запаса прочности

0.13. Правильный выбор допускаемых напряжений обеспечивает долговечность детали при

минимальных массе и габаритных размерах.

В зависимости от деформации допускаемые напряжения определяют по формулам

[σ] = σ

lim

/[s]; (0.6)

[τ] = τ

lim

/[s], (0.7)

где [σ] и [τ] — допускаемые нормальное и касательное напряжения; σ

lim

, τ

lim

— предельные

напряжения; [s] — допускаемый коэффициент запаса прочности. В качестве предельного напряжения

принимают одну из следующих механических характеристик материала:

• предел текучести (физический или условный) — при статическом на-гружении детали из

пластичного или хрупкопластичного материала;

• временное сопротивление — при статическом нагружении детали из хрупкого материала;

• предел выносливости — при возникновении в детали напряжений, переменных во времени.

Для деталей машин широко распространены расчеты не по допускаемым напряжениям, а по

коэффициентам запаса прочности. Взамен условия прочности (0.1) используют тождественные ему

условия:

 

lim

;s s



 



(0.8)

 

lim

,s s



 



(0.9)

где s — действительный (расчетный) коэффициент запаса прочности; σ, τ — расчетные нормальное

и касательное напряжения.

От каких основных факторов зависит предельное напряжение? В каких случаях за предельное

напряжение принимают предел выносливости?

0.14. Для выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности в машиностроении

принимают следующие два метода:

• табличный — допускаемые напряжения и коэффициенты запаса прочности выбирают по

специальным таблицам (см., например, табл. 0.1). Этот метод менее точен, так как не учитывается

ответственность детали, точность определения нагрузок и другие важные факторы, но он удобен для

практического пользования;

• дифференциальный — допускаемое напряжение или допускаемый коэффициент запаса прочности

определяют по соответствующей формуле, которая учитывает различные факторы, влияющие на

прочность рассчитываемой детали.

Таблица 0.1. Ориентировочные значения допускаемых коэффициентов запаса прочности [s]

Материал

Предел текучести

Временное сопротив-

ление σ

Предел

выносливости

-1

Пластичные стали (углеродистые и легированные при

высокой температуре отпуска)

1,2—1,8 — 1,3-1,5

Высокопрочные стали с пониженными пластическими

свойствами (низкой температурой отпуска) и высоко-

прочные чугуны

1,5-2,2 2,0-3,5 1,5—1,7

Стальные отливки 1,6-2,5 — 1,7-2,2

Чугуны (серые и модифицированные) — 3,0-3,5 —

Цветные сплавы (медные, алюминиевые,

магниевые) — кованые и прокатные

1,5-2,0 — 1,5-2,0

Цветные сплавы (литье) 2,0-2,5 2,5-3,0 2,0-2,5

Особо хрупкие материалы (пористые хрупкие

отливки, порошковые материалы)

— 3,0-6,0 —

Пластмассы — 3,0-5,0 —

Примечание. Меньшие значения [s] относят к расчетам с весьма точными параметрами нагружения. Для ответственных

деталей, выход из, строя которых связан с серьезными авариями, табличные значения следует увеличить на 30—50 %.

Так, например, допускаемый коэффициент запаса прочности определяют по формуле

[s]=[s]

[s]

, (0.10)

где [s]

, — коэффициент, отражающий влияние точности определения действующих на деталь

нагрузок, достоверность найденных расчетом внутренних сил и моментов и т. д. (при применении

достаточно точных методов расчета [s]

, = 1 ÷ 1,5; при менее точных расчетах [s]

, = 2 ÷ 3 и более);

[s]

—- коэффициент, отражающий однородность материала, чувствительность его к недостаткам

механической обработки, отклонения механических свойств материала от нормативных в результате

нарушения технологии изготовления детали (для пластичного материала [s]

= 1,2 ÷ 2,2; для

хрупкопластичного [s]

= 1,6 ÷ 2,5; для хрупкого [s]

= 2 ÷ 6);

[s]

— коэффициент, обеспечивающий повышенную надежность особо ответственных и

дорогостоящих деталей ([s]

= 1 ÷ 1,5).

На практике применяют как дифференциальный, так и табличный методы.

Определите допускаемый коэффициент запаса прочности для детали (стальная отливка).

§ 6. Краткие сведения о машиностроительных материалах и основах их выбора

0.15. В машиностроении для изготовления деталей общего назначения широко применяют сталь

(табл. 0.2), чугун (табл. 0.3), сплавы цветных металлов (табл. 0.4), пластмассы (табл. 0.5), резину.

Свойства, методы получения, обозначения этих материалов рассмотрены в курсе «Технология ме-

таллов».

Таблица 0.2. Углеродистая и легированная конструкционная сталь

Марка

стали

, МПа

МПа

нв

Применение

Сталь углеродистая обыкновенного качества

Ст2 340 220 133 Заклепки, болты, валики, оси, не испытывающие больших

напряжений

СтЗ 380 240 132 Болты, гайки, тяги, крюки, шатуны, оси, валики,

свариваемые детали

Ст4 420 260 152 Валы, оси

Ст5 500 280 160 Ответственные болты, оси, валы, пальцы, зубчатые колеса

Ст6 600 310 200 Шпонки, детали кулачковых и фрикционных муфт,

пластины цепей, тормозные ленты, зубчатые колеса, валы

Сталь углеродистая качественная конструкция

10 333 206 137 Детали, изготовляемые штамповкой в холодном состоянии,

свариваемые, а также детали, подлежащие цементации, в

частности шайбы, трубки, вилки

15 373 226 143 Детали, изготовляемые ковкой и штамповкой в горячем

состоянии, штамповкой в холодном состоянии (с вытяжкой),

детали, подлежащие цементации, свариваемые детали, болты,

винты, гайки, ключи, рычаги, фланцы

20 412 245 156 То же, что из стали 15, а также кованые и штампованные

тяги, крюки, рычаги, серьги

25 451 275 170 То же, что из стали 20, а также оси, валы, соединительные

муфты, болты, шпильки, гайки, винты и шайбы, не

испытывающие высоких напряжений

30 490 294 179 Детали, изготовляемые ковкой и штамповкой в горячем

состоянии оси, валы, тяги

35 490 260 187 Кованые тяги, оси, валы, зубчатые колеса, ответственные

болты, гайки

40 530 265 190 Оси, коленчатые валы, зубчатые колеса, фланцы

45 580 290 200 Зубчатые колеса и рейки, муфты, валы, фрикционные

диски, болты, шпильки

50 590 310 210 Оси, валы, зубчатые колеса, неответственные пружины

Окончание табл. 0.2

Марка

стали

МПа

НВ Применение

Отливки из углеродистой стали

35Л

40Л

45Л

50Л

55Л

490

520

540

569

589

274

294

314

333

343

>143

>147

>153

>174

155-217

Зубчатые колеса, работающие в тяжелых эксплуата-

ционных условиях, валы, оси и т. д.

Сталь легированная конструкционная

зохгс

981-795 835-637 229-215 Ответственные зубчатые колеса, штампованные и

сварные узлы

35Х 934-686 736-441 241 — 190 Зубчатые колеса, кулачковые муфты

40Х 981-686 785-441 241-190 Валы, зубчатые колеса, оси, коленчатые валы, упорные

кольца

40ХН 981-736 785-550 250-220 Валы, зубчатые колеса, шлицевые валики

Таблица 0.3. Отливки из серого чугуна

Марка

чугуна

, МПа σ

МПа

НВ Применение

СЧ10

СЧ15

СЧ18

СЧ20

СЧ21

СЧ24

СЧ25

СЧЗО

СЧ35

147

176

196

206

235

245

294

343

274

314

358

392

421

451

490

539

143-229

163-229

170-229

170-241

180-250

181-255

197-269

Грузы, подставки, стойки

Литые станины и основания

Корпуса и коробки, опорные детали (крон-

штейны, столы, суппорты), кожухи и крыш-

ки, шкивы и маховики, тихоходные зубчатые

колеса, рычаги и маховички управления; дета-

ли подшипников скольжения, муфт и т. д.

СЧ40 392 588 207-285

Таблица 0.4. Механические характеристики бронз и латуней некоторых марок

Материал σ

, МПа Применение

БрО6,5Ф1

БрО4Ц4С2,5

БрА9Ж4

ЛЦ23А6ЖЗМц2

200-350

150-180

400-500

500-600

Подшипники скольжения, гайки ходовых и грузовых

винтов, червячные колеса

Таблица 0.5. Физико-механические свойства пластмасс

Материал q, кг/м

, МПа σ

, МПа Применение

Волокнит

Текстолит Пт

Текстолит ПТК

Древесно-слоистые пластинки

Капрон

13,5-14,5

13-14

11,3

30-40

100

110-260

60-84

50-80

145

160

100-280

Вкладыши, детали фрик-

ционных передач, сепара-

торы подшипников сколь-

жения, зубчатые колеса

В табл. 0.2—0.5 приведены маркировка, механические характеристики материалов, а для некоторых

материалов дано их примерное применение. Правильный выбор материала может быть сделан на основе

расчетов, а также сопоставления механических характеристик материалов нескольких вариантов

деталей-аналогов. В дальнейшем при изучении конкретных деталей будет отмечаться, из каких

материалов возможно их изготовление, а также будут даны рекомендации по выбору.

Используя изложенные во введении некоторые требования и рекомендации при проектировании деталей

машин, перечислите основные требования, которым должен удовлетворять материал детали.

0.16. Вам необходимо ответить на вопросы контрольной карточки 0.1. Код правильных ответов дан

в конце книги.

Контрольная карточка 0.1

Вопрос Ответ Код

Укажите детали машин общего назначения Ротор

Поршень

Патрон токарного станка

Клапан

Детали общего назначения не пере-

числены

Из перечисленных деталей назовите детали, ко-

торые относятся к группе детали-соединения

Муфты

Шпонки

Заклепки

Подшипники

Валы

Перечислите основные критерии работоспособ-

ности деталей общего назначения

Прочность

Жесткость

Долговечность

Теплостойкость

Виброустойчивость

Как называется расчет, определяющий факти-

ческие характеристики (параметры) детали

Проектировочный расчет

Проверочный расчет

Определите табличным способом допускаемый

коэффициент запаса прочности (материал детали —

высокопрочная сталь)

1,5-2,2

2,0-3,5

1,5-1,7

Ответы на вопросы

0.1. Курс «Детали машин» базируется на предметах: математика, физика, химия, технология

конструкционных металлов, теоретическая механика, сопротивление материалов, взаимозаменяемость,

стандартизация и технические измерения, черчение.

0.2. Деталью называют изделие из однородного материала, изготовленную без применения

сборочных операций (иногда деталью называют отдельную, не подлежащую разборке элементарную

часть машины, изготовленную из нескольких элементов, соединенных^сваркой, клепкой и т. п.).

0.3. По характеру рабочего процесса и назначению компрессор можно отнести ко II классу,

электродвигатель к I, пресс к III классу.

0.5. Прочность деталей, жесткость, долговечность, теплостойкость, виброустойчивость,

коррозионная стойкость, снижение массы деталей, использование недефицитных материалов, удобство

изготовления и технологичность конструкции, удобство в эксплуатации, транспортабельность детали,

эстетичность и экономичность.

0.6. Под прочностью понимают способность материала детали в определенных условиях и пределах,

не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (сопротивляться разрушению или

возникновению пластических деформаций под действием приложенных к ней нагрузок).

0.7. Условие жесткости детали: возникающие (рабочие) упругие перемещения (прогибы, углы

поворота поперечных сечений и т. д.) в деталях под действием рабочих нагрузок должны быть меньше

или равны допускаемым.

0.8. Износ — изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности деталей вследствие

разрушения (изнашивания) поверхностного слоя при трении. Хорошее смазывание, увеличение

твердости, применение покрытий, правильный выбор материалов сопряженной пары и другие меры

уменьшают изнашивание.

0.9. Понизится несущая способность детали, возможно появление остаточных деформаций и т. п.;

нарушится жидкостный режим смазывания и усилится изнашивание деталей; уменьшатся зазоры в

сопряженных трущихся деталях, в связи с чем возможно заклинивание деталей, а следовательно, выход

их из строя, снижение точности.

0.10. В металлорежущих станках вибрации снижают точность обработки и ухудшают качество

поверхности обрабатываемых деталей.

0.12. По формуле (0.4) определяют рабочее напряжение растяжения, возникающее в круглом

стержне, и, сравнивая его с допускаемым напря-. жением для данного материала, делают заключение о

прочности. Для известных размеров детали (по рассчитанному ст

) подобрать по таблице материал.

Формула (0.4) — для проверочного расчета.

0.13. Предельное напряжение (предел выносливости) зависит от материала детали, типа

напряженного состояния и характера изменения напряжений во времени. Предел выносливости также

зависит от конструктивной формы детали, ее размеров, агрессивности среды и т. д. (состояние поверх-

ности, упрочняющей обработки).

При возникновении в детали напряжений, переменных во времени.

0.14. Для стальных отливок (второй случай нагружения): [s] = 1,7 ÷ 2,2 (см. табл. 0.1).

0.15. При выборе материала для проектируемой детали обычно исходят из следующих основных

требований:

• эксплуатационных — материал должен удовлетворять условиям работы детали;

• технологических — материал должен удовлетворять возможности изготовления детали при

выбранном технологическом процессе;

• экономических — материал должен быть выгодным с точки зрения стоимости детали.

ЧАСТЬ I

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

Глава 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕДАЧАХ

§ 1. Назначение и роль передач в машинах

1.1. Для приведения в движение машин-орудий необходима механическая энергия: эта энергия

получается в электрических, тепловых и других машинах-двигателях. Чаще всего механическая энергия,

используемая для привода в движение машины-орудия, представляет собой энергию вращательного

движения вала двигателя.

Как правило, вал двигателя имеет иную, обычно большую, угловую скорость (частоту вращения),

чем вал приводимой машины. В сравнительно редких случаях ведомый вал может быть

непосредственно связан с ведущим валом (примером является вентилятор); обычно между валами

двигателя /, машины-орудия 3 вводят промежуточные устройства 2, которые называют передачами (рис.

1.1).

Рис. 1.1. Механизм барабанной лебедки

В современных машинах передача энергии может осуществляться механическими,

гидравлическими, пневматическими и другими устройствами. В курсе «Детали машин» рассматривают

только механические передачи.

Механическими передачами, или просто передачами, называют механизмы для передачи энергии от

машины-двигателя к машине-орудию, как правило, с преобразованием скоростей, моментов, а иногда

— с преобразованием видов движения.

Передачи между машиной-двигателем и машиной-орудием вводят по следующим причинам:

• энергию целесообразно передавать при больших частотах вращения;

• скорость исполнительного органа в процессе работы машины-орудия необходимо изменять

(например, у автомобиля, грузоподъемного крана, токарного станка), а скорость машины-двигателя

чаще постоянна (например, у электродвигателей);

• нередко от одного двигателя необходимо приводить в движение несколько механизмов с

различными скоростями;

• в отдельные периоды работы исполнительному органу машины требуется передать вращающие

моменты, превышающие моменты на валу машины-двигателя, а это возможно выполнить за счет

уменьшения угловой скорости вала машины-орудия;

• в тех случаях, когда рабочие органы машины совершают возвратно-поступательное движение

(например, суппорт строгального станка), а двигатель имеет вращающийся вал (электродвигатель и др.).

В отличие от рассмотренной на рис. 1.1 схемы машины возможны и другие схемы.

Чем отличается машина-орудие от машины-двигателя?

Покажите на рис. 1.2 передачу.

Рис. 1.2. Кинематическая схема велосипеда:

7 — руль; 2 — рама; 3 — ведущая звездочка; 4 — ведомая звездочка;

5 — крыло; 6 — цепь; 7 — колесо; 8 — ось

§ 2. Классификация механических передач

1.2. Механические передачи, применяемые в машиностроении, классифицируют (рис. 1.3 и 1.4):

по принципу передачи движения:

• передачи трением (фрикционная — рис. 1.3, а и ременная — рис. 1.4, а);

• зацеплением (зубчатые — рис. 1.3, б, червячные — рис. 1.3, в; цепные — рис. 1.4, б; передачи

винт-гайка — рис. 1.3, г, д);

Рис. 1.3. Механические передачи с непосредственным контактом тел вращения:

а — фрикционная передача; б — зубчатая передача; в — червячная передача;

г, д — передачи винт-гайка