Машиностроительное конструирование. Примеры выполнения расчетов курсовой работы

Инженерная графика
Начертательная геометрия
Машиностроительное конструирование
Детали машин
Графические обозначения материалов в сечениях
Винтовые поверхности
Условные изобращения резьбы на чертежах
Упорная резьба
Резьбовые соединения
Требования к чертежам деталей
Шероховатость поверхностей
Текстовые надписи на чертежах
Выполнение эскизов деталей
Выполнение рабочих чертежей деталей
Сопромат.
Расчеты при выполнении
курсового задания
Расчет трехопорной рамы
Лабораторные работы
Физика
Решение задач
Курсовые расчеты по электротехнике
Математика
Векторная алгебра
Примеры решения задач
Решение типового варианта контрольной
работы по математике
Школьный курс лекций
Предел последовательности
Декартова система координат
Квадратный трехчлен
Дробно-линейная функция
Графические методы решения задач
Система уравнений с двумя переменными
Метод Гаусса
Математический анализ
Векторная алгебра
и аналитическая геометрия
 

Резьбовые и сварные соединения

Однозаходные резьбы Резьбу, созданную движением одного профиля, называют однозаходной. Для получения одноходового винта достаточно навивать, например, треугольную призму так, чтобы витки прилегали один к другому.

Изображение резьбы Правила изображения резьбы устанавливает ГОСТ 2.311-68*

Нанесение размеров резьбы

Стандартные крепежные детали, используемые в разъемных соединениях

Болты Болт состоит из двух частей: головки и стержня с резьбой. В большинстве конструкций болтов на его головке имеется коническая фаска, сглаживающая острые края головки и облегчающая наложение гаечного ключа при свинчивании.

Винты Винты ввинчиваются в отверстия с резьбой (в гнездо) одной из соединяемых деталей. Винты подразделяют на крепежные и установочные (нажимные, регулирующие и др.).

Шурупы – это винты для скрепления деревянных и пластмассовых деталей, а также металлических – с ними. Шурупы имеют полукруглую, потайную или полупотайную головку и треугольную резьбу с конусным заострением на конце стержня.

Гайки

Шайбы применяют в качестве прокладки под крепёжные детали для увеличения трения предотвращения самоотвинчивания, также для предохранения поверхности детали от повреждения при затяжке гайкой и увеличения площади опорной гайки.

Шплинты применяют для предупреждения самоотвинчивания прорезных или корончатых гаек при вибрации изделия

Соединения деталей с помощью болтов, винтов и шпилек При соединении деталей болтом, соединяемые детали имеют гладкие сквозные отверстия под болт

Резьбовое соединение деталей Помимо резьбовых соединений, осуществляемых при помощи стандартных крепежных деталей (болтов, винтов, шпилек), находят широкое применение резьбовые соединения, в которых резьба выполняется непосредственно на деталях, входящих в соединение. Это соединение получается навинчиванием одной детали на другую

Упрощенные и условные изображения крепежных деталей

Относительные размеры крепежных изделий На учебных чертежах изображения болтового, винтового, шпилечного соединений обычно строят по относительным размерам. Эти размеры являются функциями диаметра резьбы и округляются при расчетах до целых чисел. В этих расчетах учтены необходимые рекомендации стандартов на диаметры сквозных отверстий, запасы резьбы, сбегов, недорезов, глубины нарезки под винты, шпильки и т. д.

Сварные соединения деталей широко распространены в технике. При разработке сварных конструкций необходимо знать области применения и характерные особенности различных способов сварки

Стандартами предусмотрены типы сварных соединений: Соединение встык. С помощью сварки встык сваривают листы самой различной толщины. При конструктивном соединении встык важным условием является соответствующая обработка кромок соединяемых деталей.

Условное обозначение шва

Рекомендации для самостоятельной работы студентов на тему «Соединения разъёмные и неразъёмные»

Детали машин и основы конструирования Современное общество отличается от первобытного использованием машин. Применение предметов, усиливающих возможности рук (палки, камни), и особенно освоение дополнительных источников энергии (костёр, лошадь) не только позволило человечеству выжить, но и обеспечило в дальнейшем победу над превосходящими силами природы. 

Основные принципы и этапы разработки машин Машины, как и другие изделия, изготавливаются только по проекту, который, в любом случае, является совокупностью графических и текстовых документов. Правила и порядок разработки, оформления и обращения этих документов устанавливается комплексом стандартов – Единой системой конструкторской документации (ЕСКД), разработанной в 70-е годы XX в

Успешная работа деталей и машин заключается в обеспечении работоспособности и надёжности.

Классификация деталей машин Не существует абсолютной, полной и завершённой классификации всех существующих деталей машин, т.к. конструкции их многообразны и, к тому же, постоянно разрабатываются новые.

Передачи зацеплением Передают движение с помощью последовательно зацепляющихся зубьев

 Расчёт зубьев на контактную выносливость Аналитическими методами теории прочности можно получить точное решение для вычисления напряжений в контакте двух эвольвентных профилей. Однако это слишком усложнит задачу, поэтому на малой площадке контакта геометрия эвольвентных профилей корректно подменяется контактом двух цилиндров

Волновые зубчатые передачи Представляют собой цилиндрические передачи, где одно из колёс имеет гибкий венец. Этот гибкий венец деформируется генератором волн специальной некруглой формы и входит в зацепление с центральным колесом в двух зона

Конические зубчатые передачи Передают вращающий момент между валами с пересекающимися осями (чаще всего под углом 900). Их зубья бывают прямыми, косыми, круговыми и  обычно имеют эвольвентный профиль.

Передачи трением (сцеплением) ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ Передают движение за счёт сил трения (лат. frictio – трение). Простейшие передачи состоят из двух цилиндрических или конических роликов - катков.

Ременные передачи Являются разновидностью фрикционных передач, где движение передаётся посредством специального кольцевого замкнутого ремня.

Порядок проектного расчёта плоскоременной передачи

Валы и оси Колёса передач установлены на специальных продолговатых деталях круглого сечения. Среди таких деталей различают оси и валы

Валы и оси поддерживаются специальными деталями, которые являются опорами. Название "подшипник" происходит от слова "шип" (англ. shaft, нем. zappen, голл. shiffen – вал). Так раньше называли хвостовики и шейки вала, где, собственно говоря, подшипники и устанавливаются.

Подшибники качения Принцип их конструкции заключается в наличии между валом и корпусом группы одинаковых круглых тел, называемых телами качения

Причины поломок и критерии расчёта подшипников Главная особенность динамики подшипника – знакопеременные нагрузки. Циклическое перекатывание тел качения может привести к появлению усталостной микротрещины. Постоянно прокатывающиеся тела качения вдавливают в эту микротрещину смазку. Пульсирующее давление смазки расширяет и расшатывает микротрещину, приводя к усталостному выкрашиванию и, в конце концов, к поломке кольца. Чаще всего ломается внутреннее кольцо, т.к. оно меньше наружного и там, следовательно, выше удельные нагрузки. Усталостное выкрашивание – основной вид выхода из строя подшипников качения.

Схемы установки подшипников Применяют фиксированные и плавающие опоры. В фиксированных внутренние и наружные кольца неподвижны в осевом направлении. В плавающих внешнее кольцо может перемещаться в осевом направлении за счёт установки подшипника в специальном стакане с зазором. Плавающей обычно делают ту опору, где меньше радиальная нагрузка. При большом расстоянии между опорами (вал червяка) фиксированная опора для жёсткости имеет два подшипника. Для свободных температурных перемещений подходят радиальные роликоподшипники с цилиндрическими роликами и радиальные шарикоподшипники с незакреплёнными наружными кольцами.

Муфты Это устройства для соединения валов и передачи между ними вращающего момента Муфты могут передавать вращающий момент и валам, и другим деталям (колёсам, шкивам и т.д.). Соединяют соосные и несоосные валы.

Компенсирующие муфты Иногда называют самоустанавливающимися. Они соединяют валы с небольшими смещениями осей.

Соединение деталей машин Детали объединяются в машину посредством соединений.

Резьбовые соединения Являются наиболее совершенным, а потому массовым видом разъёмных соединений. Применяются в огромном количестве во всех машинах, механизмах, агрегатах  и узлах

Расчёт на прочность резьбовых соединений Осевая нагрузка винта передаётся через резьбу гайке и уравновешивается реакцией её опоры. Каждый из Z витков резьбы нагружается силами F1, F2, … FZ.

Штифтовые соединения Образуются совместным сверлением соединяемых деталей и установкой в отверстие с натягом специальных цилиндрических или конических штифтов.

Шлицевые соединения Образуются выступами на валу, входящими в сопряжённые пазы ступицы колеса. Как по внешнему виду, так и по динамическим условиям работы шлицы можно  считать многошпоночными соединениями. Некоторые авторы называют их зубчатыми соединениями.

Упругие элементы в машинах В каждой машине есть специфические детали, принципиально отличающиеся от всех остальных. Их называют упругими элементами. Упругие элементы имеют разнообразные, весьма непохожие друг на друга конструкции. Поэтому можно дать общее определение.

Силовые и прочностные расчеты стержневых систем

Следует помнить, что алгебраически складывать можно только моменты инерции составляющих сложного сечения относительно одной оси.

Анализ нагруженности сечений стержня.

Конструирование соединений

Траверса для подъема и перемещения длинномерных изделий

Шестерня прямозубой цилиндрической передачи

Основные расчетные случаи для моделей деталей в форме стержня (бруса)

В типовых заданиях на курсовое проектирование деталей машин указывается кинематическая схема привода к конвейеру, смесителю, кормораздатчику и другим устройствам, эксплуа­тируемым в режиме, близком к постоянному. К исходным данным относятся эксплуатационные, загрузочные и энергетические характеристики.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агре­гата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи

Одноступенчатые конические редукторы Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются обычно под углом 90°. Передачи с углами, отличными от 90°, встречаются редко.

Коническо-цилиндрические редукторы В двухступенчатых коническо-цилиндрических редукторах коническая пара может иметь прямые, косые или криволинейные зубья. Цилиндрическая пара также может быть либо прямозубой, либо косозубой.

Зубчато-червячные, червячно-зубчатые и двухступенчатые червячные редукторы

Зубчатые передачи Различают два вида зубчатых передач - закрытые и открытые. Эти передачи обычно разрабатывают в курсовых проектах учащиеся техникумов.

Пpедел контактной выносливости при базовом числе циклов

Возможен иной вариант расчета: задаются числом зубьев шестерни: оно должно быть не меньше zmin по условию отсутствия подрезания: для прямозубых колес

В расчетах цилиндрических прямозубых колес зуб рассматривают как балку, жестко защемленную одним концом. Силу считают приложенной к вершине зуба по нормали к его поверхности; силу трения не учитывают

Основные параметры цилиндрических зубчатых передач, выполненных без смещения

Расчет конических зубчатых колес Хотя расчет конических зубчатых передач ГОСТом еще не регламентирован, тем не менее целесообразно выполнять его, ориентируясь на зависимости, приведенные выше для цилиндрических зубчатых колес.

Конические прямозубые колеса по ГОСТ 19325-73

Червячные передачи применяют в случаях, когда геометрические оси ведущего и ведомого валов перекрещиваются (обычно под прямым углом).

Зубья червячного колеса являются расчетным элементом зацепления, так как они имеют меньшую поверхностную и общую прочность, чем витки червяка. Зубья червячных колес рассчитывают так же, как и зубья зубчатых колес — на контактную выносливость и на выносливость при изгибе: расчет на контактную прочность должен обеспечить не только отсутствие выкрашивания рабочих поверхностей зубьев, но и отсутствие заедания, приводящего к задирам рабочих поверхностей зубьев.

Коэффициент нагрузки для червячных передач

Планетарными называют передачи, колеса которых движутся подобно планетам солнечной системы: центральные колеса вращаются только вокруг своей оси (называемой центральной), а сателлиты 2, входящие в зацепление с центральными колесами, вращаются вокруг осей центральной и своей. Оси сателлитов закреплены на водиле, вращающемся относительно центральной оси.

Условие соосности. Для передач, где сателлит или паразитное колесо входят в зацепление с солнечным и корончатым колесами

Числа зубьев подбирают после выбора передаточною отношения и числа сателлитов в зависимости от кинематической схемы передачи и конструкции (редуктор или мотор-редуктор).

В планетарных передачах, где сателлит входит в зацепления с двумя центральными колесами (солнечным и корончатым) и механические характеристики материала колес примерно одинаковы, рассчитывают на прочность только внешнее зацепление (солнечное колесо — сателлит). При определении числа циклов нагружения зубьев надо учитывать только относительную частоту вращения колес, т. е. при остановленном водиле.

Конструкции планетарных передач зависят от выбранной кинематической схемы, величины передаваемого вращающего момента и срока службы. Для получения меньших габаритов силовые передачи выполняют многопоточными (обычно трехпоточными). Следует назначать нечетное число сателлитов для лучшего уравновешивания сил в зацеплениях.

В планетарных передачах применяют два способа смазывания: окунание колес в масляную ванну и циркуляционный. Первый способ применяется при условии, что окружная скорость сателлита в месте зацепления с корончатым колесом

Волновые зубчатые передачи Кинематическая схема волновой передачи показана па рис. 6.1: ведущее звено — генератор деформации h: ведомое — гибкая цилиндрическая оболочка с зубчатым венцом 2, имеющая общую геометрическую ось с жестким корончатым колесом 1 и генератором h. Вращающийся генератор растягивает венец 2 в радиальном направлении, волны деформации бегут по венцу и создают несколько зон зацепления с корончатым колесом 1.

Проектировочный расчет начинают с определения чисел зубьев колес, порядок которого для различных схем передач изложен ниже. Далее рассчитывают передачу на прочность и долговечность. Волновые зубчатые передачи обычно выходят из строя из-за износа рабочих поверхностей зубьев или усталостной поломки шбкого колеса. В передачах с кулачковыми генераторами и гибкими подшипниками причинами выхода из строя могут быть усталостные поломки колец подшипника, сепаратора или усталостное выкрашивание поверхностей беговых дорожек-колец и тел качения.

Конструкции и деталей волновых передач

Пример расчета волновой передачи Техническое задание. Определить основные параметры вол­новой передачи по следующим данным: nh = 960 об/мин: n2 = 8 об/мин; вращающий момент на ведомом вату Т2 = 60×105 Н×мм; срок службы Lh = 3000 ч. Материал гибкого колеса - сталь 30ХН3А (sв = 900 МПа: s-1 = 450 МПа: t-1 = 260 МПа). Нагрузка меняется по отнулевому циклу.

Ременные и цепные передачи Задания на курсовое проектирование деталей машин в тех­никумах содержат разработку одного из видов гибких передач - ременной или цепной передачи. Первую из них располагают в кинематической схеме привода на участке от электродвигателя к редуктору, вторую — для передачи от редуктора к приводному валу. Как правило, та и другая передачи служат для понижения частоты вращения. Специальные передачи, повышающие угло­вую скорость, здесь не рассматриваются, так как в типовых заданиях на курсовое проектирование они не встречаются.

Силы, действующие в ременной передаче

Расчет плоскоременной передачи

Клиноременные передачи Основные параметры резинотканевых клиновых ремней регламентированы ГОСТ 1284.1 - 80 - ГОСТ 1284.3 - 80

Алгоритм расчета клиноременной передачи В исходных данных содержатся: передаваемая мощность Р, кBт, условия эксплуатации, тип двигателя — асинхронный. Рном , кВт, син­хронная частота вращения пс , об/мин, скольжения s, передаточное отношение i

Поликлиновые ремни состоят из плоской и профильной частей. В плоской части размещено несколько слоев прорезиненной ткани и ряд кордшнура из синте­тических волокон. Профильная часть, образуемая продольны­ми клиньями, состоит из резины. Обе части свулканизованы в одно целое. Поликлиновые ремни предназначены для замены отдельных клиновых ремней или их комплектов с целью сокраще­ния габаритов. При передаче одинаковой мощности ширина поликлинового ремня может быть примерно в два раза меньше, чем у комплекта клиновых ремней.

Цепные передачи В приводах общего назначения, разрабатываемых в курсовых проектах, цепные передачи применяют в основном для понижения частоты вращения: приводного вала

Допускаемые значения частоты вращения

Порядок расчета: 1. Выбираем цепь приводную роликовую однорядную ПР (по ГОСТ 13568-75) и определяем шаг ее по формуле

В процессе эксплуатации валы передач испытывают деформации от действия внешних сил, масс самих валов и насажен­ных на них деталей. Однако в типовых передачах, разрабатывае­мых в курсовых проектах, массы валов и деталей, насаженных на них, сравнительно невелики, поэтому их влиянием обычно пренебрегают, ограничиваясь анализом и учетом внешних сил, возникающих в процессе работы.

Расчет валов Проектирование вала начинают с определения диаметра выходного конца eго из расчета на чистое кручение по пони­женному допускаемому напряжению без учета влияния изгиба

Конструирование валов Для редукторов общего назначения рекомендуется выполнять простые по конструкции гладкие валы одинакового номи­нального диаметра по всей длине; для обеспечения требуемых посадок деталей соответствующие участки вала должны иметь предусмотренные отклонения. Но если места посадок отдалены от конца вала, то установка деталей затрудняется.

На главную