- •Тема 1. Общие вопросы расчета и конструирования деталей машин
- •1.3. Основные понятия и определения
- •1.4. Общие требования к машинам, их деталям и узлам
- •1.5. Основные критерии работоспособности деталей.
- •1.6. Критерии прочности
- •1.6.1. Расчеты на прочность
- •1.6.2. Расчеты на усталостную прочность (выносливость)
- •1.7. Краткие сведения о материалах, применяемых в машиностроении
- •Примеры по темам модуля 2
МОДУЛЬ 2
Тема 1. Общие вопросы расчета и конструирования деталей машин
1.3. Основные понятия и определения
Любая машина (механизм) состоит из деталей.
Деталь – такая часть машины, которую изготавливают без сборочных операций. Примеры деталей: гладкий вал (рис. 1.23), пружинная шайба (рис. 1.24), гайка (рис. 1.25).
Рис. 1.23. Вал Рис. 1.24. Шайба Рис. 1.25. Гайка
На рис. 1.26 и 1.27 изображены более сложные детали: ступенчатый вал (на конце вала изображена резьба) и вал-шестерня, т.е. вал, на котором нарезаны зубья.
Рис. 1.26. Ступенчатый вал Рис. 1.27. Вал-шестерня
Детали объединяют в узлы.
Узел – это законченная сборочная единица, состоящая из нескольких деталей, имеющих общее функциональное назначение.
Примеры узлов:
- на рис. 1.28 показана поводковая муфта, соединяющая валы;
Рис. 1.28. Муфта поводковая: 1, 2 – полумуфты, 3 – палец
- подшипник качения;
- вал с насаженным на него зубчатым колесом (см. модуль 1 рис. 1.4, а).
Детали (узлы) общего назначения – это такие детали (узлы), которые применяют почти во всех машинах (например, валы, муфты, механические передачи), в отличие от деталей специального назначения (например, лопатки турбин и т.п.).
1.4. Общие требования к машинам, их деталям и узлам
Основное требование, предъявляемое к машине, ее узлам и деталям, это высокое качество. Качество оценивается высокими эксплуатационными показателями, работоспособностью, высокой надежностью, безопасностью в эксплуатации, технологичностью и экономичностью машины, ее узла, детали.
Работоспособность – это свойство машины, узла, детали выполнять заданные функции с сохранением прочности, неизменяемости размеров и формы, износостойкости, устойчивости, теплостойкости и т.п.
Под надежностью понимают свойство сохранять в течение всего времени эксплуатации свою работоспособность.
Технологичность – это обеспечение наименьших затрат труда и времени при изготовлении детали, узла, машины.
Экономичность определяется стоимостью материала и затратами на производство и эксплуатацию.
1.5. Основные критерии работоспособности деталей.
К основным критериям работоспособности относят: прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, коррозионную стойкость.
Прочность – это способность детали сопротивляться объемному разрушению под нагрузкой.
Жесткость - это способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под нагрузкой.
Износостойкость – это способность детали сопротивляться поверхностному разрушению под нагрузкой.
Теплостойкость – это способность детали сопротивляться вредным последствиям перегрева.
Коррозионная стойкость – способность детали сопротивляться разрушению поверхности в результате окисления металла.
При конструировании деталей их работоспособность обеспечивают выбором соответствующего материала, рациональной конструкцией и расчетом размеров по главным критериям.
1.6. Критерии прочности
Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей. Основы расчетов на прочность изучают в курсе сопротивления материалов. В курсе деталей машин и основ конструирования общие методы расчетов на прочность рассматривают в приложении к конкретным деталям и придают им форму инженерных расчетов.
Работоспособность деталей машин по критерию прочности обеспечивается условием прочности
или (1.13)
где или–напряжение, рассчитанное в опасном сечении детали; или–опасное напряжение, превышение которого в данных условиях работы приводит деталь к выходу из строя; – допускаемыйкоэффициент запаса прочности, который определяется по правилам, выработанным в машиностроении для конкретных деталей и условий эксплуатации; или–допускаемое напряжение.
Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности и потери сопротивления усталости [6].