- •Проектирование и расчёт деталей общего назначения Учебное пособие
- •Проектирование и расчёт деталей общего назначения
- •Введение
- •1.Основные положения
- •1.1.Термины и определения. Классификация
- •1.2.Основные сведения о проектировании и конструировании
- •1.3.Стадии разработки конструкторской документации
- •2.Требования к деталям машин
- •2.1.Виды нагрузок, действующих на детали машин
- •2.2.Циклы напряжений и их параметры
- •2.3.Диаграмма усталости. Процесс усталостного разрушения
- •2.4.Развитие усталостных повреждений
- •2.5.Учет переменного характера режима нагружения
- •2.6.Методы определения допускаемых напряжений
- •3.Соединения. Типы соединений и их характеристика
- •3.1.Общая характеристика соединений
- •3.2.Заклепочные соединения. Общие сведения
- •3.3.Классификация заклепок и заклепочных швов
- •3.4.Расчет прочных заклепочных швов
- •3.5.Условное изображение заклепочных швов на чертеже
- •4.Сварные соединения
- •4.1.Общие сведения
- •4.2.Принцип действия дуговой сварки
- •4.3.Классификация способов сварки
- •4.4.Классификация сварных соединений и швов
- •4.5.Расчет стыковых сварных швов
- •4.6.Расчет угловых сварных швов
- •4.7.Уточненный расчет комбинированного сварного шва
- •4.8.Условное изображение сварных швов на чертеже
- •Буквенно-цифровое обозначение швов
- •5.Шпоночные и шлицевые соединения
- •5.1.Типы шпоночных соединений
- •5.2.Расчет шпоночных соединений
- •5.3.Сегментные шпонки
- •5.4.Конструкция и расчет шлицевых соединений
- •6.Соединения с натягом
- •6.1.Общие сведения
- •6.2.Расчет цилиндрических соединений с натягом
- •7.Клиновые и штифтовые соединения
- •7.1.Назначение и классификация соединений
- •7.2.Классификация
- •7.3.Расчеты на прочность
- •8.Резьбовые соединения
- •8.1.Назначение и конструкция резьбовых соединений
- •8.2.Классификация резьбовых соединений
- •8.3.Распределение нагрузки между витками резьбы
- •8.4.Виды разрушений в резьбовом соединении
- •8.5.Силы, действующие в винтовой паре
- •8.5.1.Величина окружной действующей силы(q)
- •8.5.2. Момент завинчивания гайки или винта
- •8.5.3.Момент отвинчивания винта или гайки
- •8.5.4.Расчет ненапряженных болтовых соединений
- •8.6.Расчет напряженных болтовых соединений
- •9.Передачи. Общие вопросы
- •9.1.Назначение и классификация передач
- •9.2.Классификация передач
- •9.3.Основные кинематические характеристики передач
- •9.4.Передачи с постоянным передаточным числом
- •9.5.Передачи с переменным передаточным числом
- •10.Ременные передачи
- •10.1.Общие вопросы
- •10.2.Классификация ременных передач
- •10.3.Плоскоременная передача
- •10.4.Типы приводных ремней
- •10.5.Шкивы (гост 17383-72).
- •10.6.Кинематические силовые зависимости
- •10.6.1.Относительное скольжение ремня.
- •10.6.2.Динамика ременной передачи
- •10.6.3.Напряжения в ремне
- •10.7.Расчет передач по кривым скольжения
- •10.8.Клиноременная передача
- •10.8.1.Клиновые ремни (гост 1284 – 68).
- •10.8.2.Шкивы клиноременной передачи
- •10.8.3.Расчет кинематических передач
- •11.Цепные передачи
- •11.1.Общие вопросы
- •11.2.Классификация цепных передач
- •11.3.Достоинства и недостатки цепных передач
- •11.4.Детали цепных передач
- •11.4.1.Цепи
- •11.4.2.Звездочки
- •11.5.Основные параметры цепных передач
- •11.6.Основы работы передачи
- •11.7.Расчет передачи
- •11.8.Конструирование цепных передач
- •12.Зубчатые передачи
- •12.1.Общие сведения
- •12.2.Классификация зубчатых передач
- •12.3.Точность зубчатых передач
- •12.4.Материалы зубчатых колес
- •12.5.Методы изготовления зубчатых колес
- •12.5.1.Методы изготовления зубчатых колес без снятия стружки
- •12.5.2.Методы изготовления зубчатых колес путем снятия стружки.
- •13.Виды разрушения зубьев. Критерии работоспособности и расчета
- •13.1.Виды разрушения зубьев
- •13.2.Расчет основных геометрических параметров цилиндрических прямозубых колес
- •13.3.Расчет зубьев цилиндрических прямозубых зубчатых колес на изгиб
- •14.Расчет зубьев цилиндрических зубчатых колес на контактную прочность
- •14.1.Расчет на контактную прочность
- •14.2.Особенности расчета и конструкции косозубых и шевронных зубчатых колес
- •15.Общие сведения о конических зубчатых передачах
- •15.1.Расчет основных геометрических параметров конических прямозубых колес
- •15.2.Расчет зубьев прямозубых конических передач
- •16.Расчет допускаемых напряжений
- •16.1.Расчет допускаемых напряжений
- •16.2.Силы, действующие на валы от зубчатых колес
- •16.2.1.Прямозубые цилиндрические колеса
- •16.2.2.Косозубые цилиндрические колеса
- •16.2.3.Прямозубые конические колеса
- •16.3.Мелкомодульные зубчатые передачи приборов
- •17.Цилиндрические передачи Новикова
- •17.1.Винтовые и гипоидные передачи
- •18.Червячные передачи
- •18.1.Эвольвентный червяк
- •18.2.Материалы. Критерии работоспособности и расчета червячных передач
- •18.3.Расчет основных геометрических параметров червячных передач
- •18.4.Червячные колеса
- •18.5.Силы, действующие в червячном зацеплении
- •18.6.Расчет на изгиб зубьев червячного колеса
- •18.7.Расчетная нагрузка и допускаемые напряжения
- •18.8.Тепловой расчет червячных передач
- •19.Понятие о системе допусков и посадок
- •19.1.Понятие о взаимозаменяемости
- •19.2.Допуски размеров, посадок
- •19.3.Квалитеты
- •19.4.Система отверстия и система вала
- •19.5.Предельные отклонения формы и расположения поверхностей
- •20.Зубчатые и червячные редукторы. Общие сведения
- •20.1.Зубчатые и червячные редукторы
- •20.2.Классификация редукторов
- •20.3.Принципиальная конструкция цилиндрического редуктора
- •20.4.Расчет основных конструктивных параметров редукторов
- •21.Валы и оси
- •21.1.Общие вопросы
- •21.2.Классификация валов и осей
- •21.3.Элементы вала
- •21.4.Материалы для изготовления валов и осей
- •21.5.Критерии работоспособности и расчета валов и осей
- •21.6.Расчетная схема и расчетные нагрузки
- •21.7.Расчет осей и валов на статическую прочность
- •21.8.Расчет валов на статическую прочность
- •21.9.Расчет вала на статическую прочность при совместном действии изгиба и кручения
- •21.10.Расчет осей и валов на выносливость
- •21.12.Расчет осей и валов на жесткость
- •21.13.Расчет валов на колебания
- •21.14.К определению расстоянии между опорами ведомого вала
- •21.15.Последовательность расчета пролета вала
- •22. Подшипники качения
- •22.1.Подшипники качения. Общие сведения
- •22.2.Недостатки подшипников качения
- •22.3.Классификация
- •22.4.Обозначение подшипников
- •22.5.Точность подшипников качения
- •22.6.Причины выхода подшипников из строя и критерии расчета
- •22.7.Расчет подшипников качения на долговечность
- •22.8.Определение приведенной нагрузки и подбор подшипников качения
- •22.9.Подбор подшипников качения
- •22.10.Статическая грузоподъемность подшипников
- •22.11.Распределение нагрузки между телами качения
- •22.12.Смазка подшипников качения
- •22.13.Посадки подшипников
- •22.14.Зазоры в подшипниках
- •23.Подшипники скольжения
- •23.1.Общие сведения
- •23.2.Классификация
- •23.3.Конструкции подшипников скольжения
- •23.4.Подшипниковые материалы
- •23.5.Критерии работоспособности и расчета подшипников скольжения
- •23.6.Условные расчеты подшипников
- •23.7.Тепловой расчет подшипников
- •23.8.Проектировочный расчет подшипников жидкостной смазки
- •24.Конструирование подшипниковых узлов
- •24.1.Схемы установки подшипников
- •24.2.Конструирование опор валов конических шестерен
- •24.3.Конструирование опор валов-червяков
- •24.4.Установка элементов передач на валах
- •24.5.Назначение диаметров вала
- •24.6.Длины характерных участков вала
- •24.6.1.Основные способы осевого фиксирования колес (шкивов)
- •25.Муфты
- •25.1.Муфты. Общие сведения
- •25.2.Классификация муфт
- •25.3.Подбор стандартной муфты
- •25.4.Конструкции муфт
- •25.4.1.Жесткие муфты. Вид неразъемные
- •25.4.2.Муфты, разъемные в плоскости, параллельной оси вала
- •25.4.3.Муфты, разъемные в плоскости, перпендикулярной оси вала
- •25.4.4.Компенсирующие муфты
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5.2.Расчет шпоночных соединений
При проектировании шпоночного соединения ширину и высоту h шпонок принимают по соответствующему ГОСТ, в зависимости от диаметра d вала. Длину ℓ шпонки принимают в зависимости от длины ступицы и согласовывают с ГОСТом на шпонки. Достаточность принятых размеров проверяют расчётом на прочность. Следовательно, расчёт шпоночных соединений на прочность осуществляется как проверочный.
Призматические шпонки рассчитываются на смятие и на срез:
;
;
где: М – передаваемый момент ;
d- диаметр вала;
К- глубина врезания шпонки в ступицу K = 0,4 h;
ℓp – рабочая длина шпонки со скруглёнными торцами.
При плоских торцах ℓp = ℓ . Здесь: ℓ – длина шпонки.
Поскольку при расчете шпонок принята упрощенная схема нагружения (не учитывается перекос шпонки в пазу вала и кромочные давления, рис.5.3), то допускаемые напряжения назначают с коэффициентом запаса 1,5…2,0 по отношению к пределу текучести наиболее слабого материала соединения.
Для упрощения расчётов принимают, что плечо сил, действующих на шпонку относительно осевой линии вала, равно радиусу вала d2. Призматические шпонки – врезные. Рабочими гранями являются их боковые более узкие грани. Для облегчения сборки предусматривается радиальный зазор. Призматические шпонки по сравнению с клиновыми обеспечивают большую точность, а по сравнению с сегментными – меньше ослабляют вал, т.к. врезаются на меньшую глубину.
Рис. 5.21 Схема нагружения шпоночного соединения
В табл. 5 приведены стандартные посадки призматической шпонки в пазы вала и ступицы.
Посадки шпоночных соединений
Паз втулки |
Паз вала |
|||
Соединение |
Соединение |
|||
подвижное |
неподвижное |
реверсивное |
реверсивное |
неревнерсивное |
D10h9 |
Is9h9 |
P9h9 |
P9h9 |
N9h9 |
5.3.Сегментные шпонки
В связи с ослаблением вала шпоночным пазом под сегментную шпонку, такие шпонки применяют для передачи относительно небольших моментов, их отличает устойчивое положение в соединении.
Так же, как и призматические, сегментные шпонки (рис. 7.5) рассчитываются на смятие:
;
и на срез:
;
Рис. 5.22 Соединение сегментной шпонкой
Примеры обозначений шпоночных соединений
Вид соединения |
Обозначение |
1. Призматическая шпонка со скругленными торцами |
ШПОНКА 18×11×100 ГОСТ 23360-70 |
2. Призматическая шпонка с плоскими торцами |
ШПОНКА 2-18×11×100 ГОСТ 23360-70 |
3. Шпонка сегментная |
ШПОНКА сегм. 6×10 ГОСТ 24071-80 |
Клиновые шпонки в отличие от призматических ставятся с зазором по боковым граням. Клиновые шпонки создают напряжённое соединение, способное передавать не только Мкр, но и осевое усилие. Однако эти шпонки вызывают радиальное смещение оси ступицы на величину посадочного зазора и контактных деформаций. Это увеличивает биение насажанной детали. Применение клиновых шпонок резко сократилось. Достоинством является отсутствие зазоров и поэтому хорошее восприятие радиальных нагрузок.
Для упрощения расчёта принимают, что при передачи момента Мкр напряжения смятия по ширине поверхности контакта рабочих граней шпонки с валом и ступицей распределяются по закону треугольника. В этом случае передаваемый крутящий момент складывается из:
а момента нормальной силы давления N между ступицей и шпонкой;
б момента силы трения Nq между ступицей и валом;
в момента силы трения между ступицей и валом.
Приближённо можно принять q = q/ и плечо силы Nq равняется радиусу вала. При таком условии:
;
Или: ;
Откуда: ;
При принятом законе распределения напряжений смятия по ширине шпонки следует, что:
Откуда:
.
Подставив значение из а, получим:
.
Шпонку на диске рассчитывают так же как и клиновую.