- •Часть 1. Основы расчета
- •Глава 1
- •§ 1 Общие сведения о деталях и узлах машин и основные требования к ним
- •§ 2. Прочностная надежность деталей машин (методы оценки)
- •§ 3. Износостойкость деталей машин
- •§ 4. Жесткость деталей машин
- •§ 5. Стадии конструирования машин
- •Глава 2
- •§ 1. Машиностроительные материалы
- •§ 2. Точность изготовления деталей
- •Часть 2. Передаточные механизмы
- •Глава 3
- •§ 1. Ремни и шкивы
- •§ 2. Усилия и напряжения в ремне
- •§ 3. Кинематика и геометрия передач
- •§ 4. Тяговая способность и кпд передач
- •§ 5. Расчет и проектирование передач
- •§ 6. Передачи зубчатыми ремнями
- •Глава 4
- •§ 1. Виды механизмов и их назначение
- •§ 2. Кинематика и кпд передач
- •§ 3. Расчет передач
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Кинематика зубчатых передач
- •§ 3. Элементы теории зацепления передач
- •11 Г. Б. Иосилевич и др.
- •§ 5. Геометрический расчет эвольвентных прямозубых передач
- •§ 6. Особенности геометрии косозубых и шевронных колес
- •§ 7. Особенности геометрии конических колес
- •§ 8. Передачи с зацеплением новикова
- •§ 9. Усилия в зацеплении
- •§ 10. Расчетные нагрузки
- •§ 11. Виды повреждений передач
- •§ 12. Расчет зубьев на прочность при изгибе
- •§ 13. Расчет на контактную прочность активных поверхностей зубьев
- •§ 14. Материалы, термообработка и допускаемые напряжения для зубчатых колес
- •§ 15. Особенности расчета и проектирования планетарных передач
- •§ 16. Конструкции зубчатых колес
- •Глава 21 гиперболоидные передачи
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Геометрический расчет передачи
- •§ 3. Кинематика и кпд передачи.
- •§ 4. Расчет на прочность червячных передач
- •§ 5. Материалы, допускаемые напряжения и конструкции деталей передачи
- •Глава 22
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Кинематические характеристики и кпд передачи
- •§ 3. Расчет несущей способности элементов передачи
- •Глава 23
- •§ 1. Цепи и звездочки
- •§ 2. Кинематика и быстроходность передач
- •§ 3. Усилия в передаче
- •§ 4. Расчет цепных передач
- •§ 5. Особенности конструирования и эксплуатации передач
- •Часть 3. Валы, муфты, опоры и корпуса
- •Глава 24
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Конструкции и материалы валов и осей
- •§ 3. Расчет прямых валов на прочность и жесткость
- •§ 4. Подбор гибких валов
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Нерасцепляемые муфты
- •§ 3. Сцепные управляемые
- •Глава 26
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Особенности работы подшипников
- •§ 3. Конструкции и виды повреждений подшипников
- •§ 4. Нагрузочная способность подшипников скольжения
- •Глава 27 подшипники качения
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Кинематика и динамика подшипников
- •1'Нс. 27.4. План скоростей в Рис. 27.5. Контактные напряжения и план скоростей в радиально-упорном подшипнике
- •§ 3. Несущая способность подшипников
- •§ 4. Выбор подшипников
- •§ 5. Конструкции подшипниковых узлов
- •Детали корпусов, уплотнения, смазочные материалы и устройства
- •§ 1. Детали корпусов
- •§ 2. Уплотнения и устройства для уплотнения
- •I'm. 28.2. Конструктивные формы прокладок:
- •§ 3. Смазочные материалы и устройства
- •Часть 4. Соединения деталей (узлов) машин и упругие элементы
- •§ I. Сварные соединения
- •§ 2. Проектирование и расчет соединений при постоянных нагрузках
- •§ 3. Расчет на прочность сварных соединений при переменных нагрузках
- •§ 4. Паяные соединения
- •§ 5. Клеевые соединения
- •Глава 30 заклепочные соединения
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Расчет соединений при симметричном нагружении
- •§ 3. Расчет соединений
- •Глава 31
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Расчет соединений
- •Глава 32
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Особенности работы резьбовых соединений
- •§ 3. Виды разрушений и основные расчетные случаи
- •§ 4. Особенности расчета групповых (многоболтовых) соединений
- •Глава 33
- •§ 1. Шпоночные соединения
- •§ 2, Шлицевые соединения
- •§ 3. Профильные соединения
- •§ 4. Штифтовые соединения
- •Глава 34
- •§ 2. Расчет витых цилиндрических пружин сжатия и растяжения
- •§ 3. Резиновые упругие элементы
- •Глава 35
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Общие принципы построения систем автоматизированного проектирования
- •§ 3. Структура математической модели
- •§ 4. Цели и методы оптимизации
- •Глава 36
- •§ 1. Расчет вала минимальной массы
- •§ 2. Расчет многоступенчатого редуктора минимальных размеров
§ 3. Резиновые упругие элементы
Резиновые упругие элементы применяют в конструкциях упругих муфт (см. рис. 25.5), вибро- и шумоизо-лирующих опорах и других устройствах для получения больших перемещений. Такие элементы обычно передают нагрузку через металлические детали (пластины и трубки и т. п.).
Преимущества резиновых упругих элементов следующие: а) электроизолирующая способность; б) высокая демпфирующая способность (рассеяние энергии в резине достигает 30-80%); в) способность аккумулировать большее количество энергии на единицу массы, чем пружинная сталь (до 10 раз).
В табл. 34.1 приведены расчетные схемы и формулы для приближенного определения напряжений и перемещений для резиновых упругих элементов.
Материал элементов — техническая резина с пределом прочности σB>8 МПа; модуль сдвига G = 500/900 МПа.
В последние годы получают распространение пневмо-эластичные упругие элементы.
Пример. Рассчитать пружину кулачковой предохранительной муфты (рис. 34.9). Усилия в пружине F2 = 3000 Н и F1 = 2500 Н обеспечивают работу и выключение муфты, ход пружины δ = 25 мм.
Материал проволоки — сталь 60С2А, твердость HRC 46 — 52, допускаемое напряжение [τк] = 560 МПа.
Решение. Назначим индекс пружины с = 8 и вычисляем
По формуле (34.9) находим диаметр проволоки пружины
принимаем d = 11 мм.
Средний диаметр пружины D 0 = cd = 8 • 11 = 88 мм.
Податливость одного витка
необходимое число витков
округляем до полувитка, п = 11,5.
Полное число витков п1 = n0 + 1,5 = 11,5 + 1,5 = 13. Длина пружины, сжатой до соприкосновения:
Н3 = (п1- 0,5) d = (13 - 0,5) • 11 = 137,5 мм. Полная осадка пружины
Шаг витков
Полная длина ненагруженной пружины
Hо = H3 + n{t - d) = 137,5 + 11,5-(28,5 - 11) = 338,75 мм.
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Глава 35
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
§ 1. Общие сведения
Последние десятилетия характеризуются колоссальным ростом производительных и созидательных возможностей техники (использование атомной энергии в мирных целях, освоение космического пространства и т. д.). Такой поразительный прогресс человеческого интеллекта явился результатом содружества человека с электронной вычислительной машиной (ЭВМ), которое, сочетая в себе лучшие качества каждого из «партнеров», изменило облик науки и техники и ныне оказывает на них все возрастающее влияние.
Сказанное относится в первую очередь к использованию электронных вычислительных систем для проектирования сложных объектов. Это позволит не только сократить сроки разработки и снизить трудоемкость проектирования, но и найти более выгодные технические и экономические решения.
Автоматизация проектирования началась с наиболее простого—с чертежных, графических работ, а также с2耀ыполнения на ЭВМ стандартных инженерных расчетов.
Хотя автоматизация этих операций и важна, но она не дала качественного улучшения и существенного ускорения всего процесса проектирования сложных конструкций.
Если мы проанализируем проект какой-нибудь машины или устройства, то увидим, что наиболее труден первый шаг — завязка проекта, исходный замысел, эскиз. Чтобы выбрать лучший вариант, проектировщик должен представить себе будущий объект в целом, увидеть, как он функционирует, оценить его слабые и сильные стороны.
Раньше конструктор мог справиться с этим самостоятельно. По мере усложнения создаваемых изделий становилось все труднее оценивать конкретный вариант проекта, его соответствие исходным требованиям; увеличивалось и число вариантов проекта, которые необходимо анализировать. Но производительность конструктора осталась практически неизменной и время проектирования возросло.
Выход из создавшегося положения дает изменение и упорядочение технологии проектирования. Усложнению конструкции и, как следствие, увеличению объема используемой конструктором информации противопоставляют новые методы ее обработки, т. е. автоматизацию проектирования. В этом случае конструктор ставит задачу для ЭВМ и принимает окончательное решение, а машина обрабатывает весь объем информации и делает первичный отбор.
Для такого «общения» человека с машиной созданы и создаются системы автоматизированного проектирования (САПР), представляющие собой комплекс вычислительных устройств, средств связи, средств отображения, а также комплекс математических моделей, специальные языки программирования и др.
Автоматизированное проектирование позволяет инженеру:
а) быстро проверить гипотезу и соответствующую ей модель (теоретическое или аналитическое представление проекта);
б) увидеть и немедленно исправить любые грубые ошибки в чертеже или в исходных утверждениях; в) оценить (путем сравнения с заданием) характеристики модели и модифицировать ее в многошаговом процессе совершенствования (оптимизации) конструкции; г) принять решение в критических точках ветвления и выбрать путь, по которому ЭВМ продолжит решение; д) управлять продвижением в решении задачи (окончить прогон, изменить входные данные и др.) и т. д.
Автоматизированноепроектирование избавляет проектировщика от трудоемких расчетов, позволяет больше времени отдавать творчеству, отысканию новых инженерных и научных решений.
В результате автоматизированного проектирования создается эскизный проект изделия, содержащий его основные параметры, характеристики, схему конструкции и математическую модель изделия.
Автоматизированное конструирование осуществляет оптимальный синтез конструктивных элементов с помощью ЭВМ.
При конструировании за основу принимается схема конструкции, полученная на этапе автоматизированного проектирования. Схема дополняется конструктивной разработкой отдельных элементов (соединительных и переходных элементов, уплотнений и т. п.), проводится определение размеров, допусков и посадок и т. п.
В результате автоматизированного конструирования выпускается техническая документация, необходимая для технологической подготовки производства. Техническая документация содержит чертежи, получаемые на чертежных автоматах по разработанным программам, и технические условия (условия сборки, контроля и т. п.). Вместе с тем в производство передается «машинный образ» конструкции в виде перфолент, содержащих программы для станков с ЧПУ (числовым программным управлением) для изготовления элементов конструкции.
Таким образом, новая технология проектирования — это система, которая начинается от замысла и кончается выдачей проектной документации или опытного образца.
В заключение отметим, что широкое применение ЭВМ при изготовлении и испытании изделий приведет со временем к автоматизированному производству, включающему в себя и первые его стадии: автоматизированное проектирование и автоматизированное конструирование.