21 Билет

1. Прочность болтов поставленных без зазора.

Болты, поставленные без зазора (рис. 6.14), при нагрузке, дей­ствующей в плоскости стыка, не требуют затяжки. Затяжкой обес­печивается только сборка соединения, а болт в принципе может быть заменен штифтом, стержень которого рассчитывается по на­пряжениям среза и смятия.

Условие прочности болтов, установленных без зазора, по на­пряжениям среза (рис. 6.14, а) следующее:

|

где i - число плоскостей среза (на рис. 6.14, а i = 2).

Для определения условия прочности по напряжениям смятия необходимо установить закон их распределения по поверхности контакта стержня болта и детали (рис. 6.14, б). На участке стерж­ня болта dφ, положение которого определяется углом φ, действу­ет элементарная сила где -площадь элементарного участка стержня болта.

Рис. 6.14. К расчету болтов, поставленных без зазора и нагруженных силами в

плоскости стыка

Для определения нагрузки, действующей на стержень болта, не­обходимо проинтегрировать выражение элементарной нагрузки в пре­делах от 3/(2π) до π /2. Однако соs 3/(2 π) = 0 и соs π /2 = 0, поэто­му необходимо взять два интеграла в пределах от φ = 0 до φ = π /2:

(6.15)

где δ_min — наименьшая высота контактирующих поверхностей де­талей со стержнем болта, если

δ₂ < δ₁ + δ₃, то δ_min = δ₂.

Зависимость (6.15) показывает, что нагрузка F определяется как произведение некоторого равномерно распределенного напряжения σ_см и площади сопряжения, равной произведению наименьшей тол­щины соединяемых деталей и диаметра стержня болта (рис. 6.14, в, г).

Условие прочности болтов, установленных без зазора, по на­пряжениям смятия (рис. 6.14, а) следующее:

Допускаемые напряжения определяют по менее прочному мате­риалу соединяемых деталей.

Сравнивая значения d, найденные из условия прочности на срез и смятие, принимают большее значение или производят рас­чет по обобщенной зависимости с учетом значения

Тогда после преобразований и решения уравнения типа

Для соединения, у которого материалы стержня болта и дета­лей по прочности примерно одинаковы, и при i = 2 диаметр болта определяется приближенной зависимостью

При i = 1 d₄= (1,8...2)δ_min.

Сравнивая варианты установки болтов с зазором и без зазора (под развертку), можно отметить, что первый вариант более деше­вый, так как он не требует точной обработки болта и деталей. Однако условия работы болтов в таких соединениях значительно хуже. Так, приняв значение коэффициента трения в стыке деталей f = 0,2, к = 1,5, i = 2, из формулы (6.14) получим F_зат = 3,75Р. Таким образом, сила затяжки в 3,75 раза превышает внешнюю нагрузку, действующую в плоскости стыка.

2. Общие сведения о зубчатых передачах. Классификация зубчатых передач. Область применения. Критерии работоспособности.

Общие сведения. Зубчатая передача - трехзвенный меха­низм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми коле­сами, образующими с неподвижным звеном вращательную или по­ступательную пару.

Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называется шес­терней и имеет индекс 1, с большим – колесом, имеет индекс 2.

Зубчатые передачи предназначены для изменения угловых ско­ростей, моментов и их направлений. Зубчатые передачи можно классифицировать по следующим признакам:

1. по форме обода: круглые, эллиптические, квадратные.

2. По взаимному расположению валов: между параллельными осями; между пересекающимися осями; между перекрещивающимися осями.

3. по виду зацепления - эвольвентные, круговинтовые системы Новикова, циклоидальные, применяемые в приборах и часах, и др

4. по типу зубьев - прямые, косые, шевронные и с криволинейным зубом.

5. по окружной скорости колес (м/с) - весьма тихоходные до 0,5, тихоходные 0,5...3, среднеходные 3...15, быстроходные больше 15.

6. по степени защищенности - открытые, полузакрытые и за­крытые (коробки передач, редукторы);

7. по твердости рабочих поверхностей зубьев - с твердостью до 350 НВ и свыше 350 НВ.

8. по точности - 12 степеней (для коробок передач и редукторов преимущественно 7-я, 8-я и 9-я степени точности, иногда 6-я степень).

9. по способу образования зубьев: - механической обработкой: - нарезкой, протяжкой, накаткой, штамповкой, литьём.

10. по расположению зубчатых венцов: внешнего зацепления и внутреннего.

Достоинства: простота конструкции и обслуживания, высокий КПД (0,995), постоянство передаточного числа, т.е высокая кинематическая точность, высокая надежность передачи.

Недостатки: высокая точность обработки, нерегулируемость передаточного отношения, шум.