Лекция №1

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроение занимает важное место в современном обществе. Развитие машиностроения идет по пути роста единичной мощности и производительности машин и агрегатов за счет увеличения скорости и КПД, а также повышения экономичности и совершенствования технологичности в эксплуатации, на основе стандартизации деталей и узлов.

«Детали машин» являются первым из расчётно - конструкторских курсов, в котором закладываются основы проектирования машин и механизмов, что даёт хорошую базу для изучения специальных дисциплин, таких, например, как конструкция летательных аппаратов, двигателей и т.д.

Понятие машины, узла, детали

Машина представляет собой устройство, предназначенное для облегчения или замены труда человека и повышения его производительности.

Машины подразделяют на:

1. машины – двигатели;

2. машины – орудия;

3. машины – транспортирующие;

4. машины – роботы;

5. машины – кибернетические.

Узлом называется законченная сборочная единица, составные части которой подлежат соединению между собой на предприятии сборочными операциями.

Деталь – изделие, полученное без применения сборочных операций (болт, гайка, вал и т.д.). Детали подразделяют на:

1. детали общего назначения (передачи, соединения и т.д.);

2. детали специального назначения (лопатка, поршень и т.д.).

Курс «Детали машин» посвящен расчёту деталей общего назначения.

Классификация деталей общего назначения:

1. Соединительные детали и соединения (необходимы для соединения отдельных деталей в один механизм);

2. Детали для передачи вращательного движения (оси, муфты, валы);

3. Детали для поддержания в пространстве вращающихся частей машины (опоры, корпуса).

Принципы расчёта деталей машин по основным критериям работоспособности

Задачей проектирования машин является разработка документации, необходимой для их изготовления, монтажа, установки и эксплуатации. При этом к машине предъявляются такие требования, как: прочность, износостойкость, жёсткость, виброустойчивость, теплостойкость, надёжность, технологичность. Эти требования называются критериями работоспособности.

Прочность – способность сопротивляться нагрузкам, не разрушаясь и не имея при этом больших пластических деформаций. Это один из главных критериев. Расчёты на прочность проводят по номинальным допускаемым напряжениям, по допускаемым коэффициентам безопасности и по вероятности безотказной работы.

Расчёт на прочность состоит:

1. Предварительный расчёт (определяются приближённые параметры);

2. Проверочный расчёт (определение прочности в опасных местах).

Условие прочности - ,

где - расчётное напряжение, - допускаемое напряжение.

Одним из наиболее общих требований является условие равнопрочности. Очевидно, что нет необходимости конструировать отдельные элементы с излишними запасами несущей способности, которые не могут быть реализованы в связи с выходом из строя других элементов.

Износостойкость. Износ – процесс постепенного уменьшения размеров детали в результате трения. Следствие износа – уменьшение прочности и увеличение динамических нагрузок, нарушение герметичности и т.д. Виды изнашивания: абразивный износ, износ при заедании, износ при коррозии и т. д.

Оценка сопротивлений по изнашиванию проводится по условию:

;; , где P- давление; PV – мощность трения, -рабочая температура; [ ] - допускаемые значения.

В наиболее ответственных деталях машин износостойкость обеспечивается надлежащей смазкой, применением антифрикционных материалов и герметизацией областей трения.

Ж

Рис. 1.1

ёсткость – это способность детали сопротивляться изменению формы под действием сил.

Проверочный расчёт жесткости состоит в определении упругих деформаций:

- удлинения;

- прогиба;

- поворота при изгибе;

- закручивания.

Виброустойчивость. Вибрация вызывает дополнительные переменные напряжения и приводит к усталостному разрушению деталей. Особенно опасными являются резонансные колебания. Условие отсутствия резонанса - несовпадение частот возбуждающих нагрузок с собственными частотами. Это условие достигается конструктивными мероприятиями.

Теплостойкость. Любая работа вызывает тепловыделение. Это приводит к снижению несущей способности детали, снижению защитной способности масляного слоя, разделяющего трущиеся поверхности детали, изменению зазоров в соединениях, изменению свойств поверхностей, снижению точности машин. Температурный расчёт сводится к ограничению температуры .