Классификация узлов и деталей машин.

1.Соединения. (Служат для соединения деталей и узлов)

1.1Резьбовые соединения.

1.2Сварные соединения.

1.3Шпоночные и шлицевые соединения

1.4Прессовыесоединения

1.5Клеммовые соединения

1.6Заклёпочные соединения

2.Валы и оси. (Служат для размещения на них деталей и узлов, передачи крутящего момента и восприятия нагрузок)

3.Передачи. (Служат для преобразования параметров вращения: частоты, крутящего момента, характера и направления вращения)

3.1Зубчатые передачи

3.2Червячные передачи

3.3Ременные передачи

3.4Передачи катками

3.5 Цепные передачи

3.6Передачи винт-гайка

4.Подшипники. (Обслуживают вращение валов и осей, уменьшая трение в опорах)

5.Муфты. (Соединяют концы валов и осей с передачей вращения и крутящего момента и могут выполнять специальные функции).

Критерии работоспособности деталей машин.

Работоспособность – свойство детали, узла или машины выполнять свои функции в течение расчетного срока без отказов (нарушение работоспособности).

1. Прочность.

2. Жесткость.

3. Виброустойчивость.

4. Износостойкость.

5. Тепло и хим-стойкость.

6. Надежность.

Прочность.

Прочность – способность детали сохранять работоспособность при воздействии нагрузок в течение расчетного срока. Различают два вида прочности. Первое - статическая прочность. Второе – выносливость (усталостная прочность или циклическая прочность).

Статическая прочность – это прочность при действии постоянных во времени нагрузок.

F

t

Разрушение или потеря работоспособности детали при статическом нагружении происходит либо путем её поломки, либо от пластических деформаций. В этом случае прочность детали оценивают сравнением действующих напряжений с опасным напряжением. Величину опасного напряжения для детали получают в процессе испытания материала, из которого эта деталь изготовлена. В качестве примера можно рассмотреть диаграмму растяжения образца.

В процессе испытания фиксируют текущую зависимость величины напряжения от величины деформации . Здесь величина напряжения и деформации:

; .

F – величина усилия прикладываемого к образцу;

1. Площадь поперечного сечения образца;

первоначальная длина образца;

- величина удлинения образца под действием силы F.

испытания отмечается величина , напряжения при котором начинается интенсивный рост деформации без увеличения напряжения. Эта величина называется предел текучести материала и при ней начинается потеря работоспособности детали из-за пластической деформации. Поэтому, за опасное напряжении принимается эта величина.

.

− коэффициент запаса, принимаемый для предотвращения достижения деталью при эксплуатации опасного напряжения, поскольку прочностные свойства материалов не всегда точно соответствуют величинам, определенным в процессе экспериментов.

− это прочность материала при действии циклических нагрузок. Циклические нагрузки в общем случае имеют такой характер:

Здесь максимальная и минимальная величины напряжений возникающих в детали. - среднее напряжения цикла равное полусумме максимального и минимального значений.

- амплитуда изменения напряжения, измеряемая от уровня среднего напряжения.

индексируется величиной – r , называемой параметром ассиметрии цикла нагружения. Оно определяется величиной:

Выносливость характеризуется величиной коэффициента запаса:

Здесь:

- экспериментальная величина предела выносливости материала детали, полученная при испытаниях материала с режимом нагружения имеющим параметр ассиметрии – r.

– коэффициент влияния на выносливость концентратора напряжений в рассчитываемом сечении. Концентратором является любое нарушения правильной формы сечения детали – такое как отверстия, резьба, канавки и т.д.

– коэффициенты влияния на выносливость диаметра сечения и шероховатости его поверхности.

– коэффициент влияния на выносливость величины среднего напряжения цикла нагружения.

выносливость считается достаточной, если величина коэффициента запаса не менее 1,5.

Жесткость – способность детали сохранять величину деформации в пределах, не нарушающих её работоспособность. Жесткость характеризуется тремя критериями, которые можно проиллюстрировать на примере детали вал – деталь цилиндрической формы:

Под действием приложенной силы вал прогнулся; величина прогиба является первым критерием жесткости. Второй критерий угол поворота сечения вала или его оси. Третий критерий угол закручивания от приложенного крутящего момента.

Виброустойчивость – способность детали, которая вращается или подвержена динамическому нагружению, противостоять возникновению вибрации и резонансных явлений. Это достигается введением ограничений на величину деформации детали, хорошей балансировкой и работой с частотами вращения меньшими или большими частот вызывающих возникновение резонансных колебаний.

Износостойкость – способность детали сохранять размеры частей подверженных в процессе работы трению в пределах допуска на износ в течение расчетного срока эксплуатации. Это обеспечивается использованием материалов стойких к износу, использованием поверхностного упрочнения, шлифованием и полировкой поверхностей, а также использованием смазки и специальных покрытий.

Тепло и химстойкость - способность детали или машины сохранять работоспособность при повышенных температурах и в агрессивных средах. Обеспечивается использованием специальных сортов материалов для изготовления деталей (например, жаростойких и коррозионностойких сталей и сплавов), а также применением защитных покрытий.

Надежность - гарантированная способность детали и машины сохранять работоспособность в течение расчетного срока эксплуатации. Обеспечивается повышением надежности каждой детали в машине, по возможности снижением их количества при проектировании машины и строгим выполнением регламента технического обслуживания.

Контрольные вопросы по теме лекции.

1. В чем различие между машиной и аппаратом?

2. Из чего состоит машина и узел?

3. Что такое типовая деталь и деталь специальная?

4. Перечислите критерии работоспособности деталей машин.

5. Чем отличается прочность детали от выносливости?

6. Что такое предел текучести материала?

7. Какая величина характеризует выносливость детали?.

8. Что такое концентратор напряжений? Дайте примеры.

9. Что такое жесткость детали? Как повысить жесткость

10. Что такое виброустойчивость?

11. Что такое износостойкость, способы её увеличения?

12. Что такое тепло и химстойкость, чем они обеспечиваются?

13. Что такое надежность? Способы её обеспечения.