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].