Материал: 1 ВВЕДЕНИЕ В КУРС ДМ 2017

6

Введение в курс "Детали Машин" (дм) (2017)

Развитие промышленности и, особенно, самой передовой техники того времени – автомобильного и железнодорожного транспорта, потребовало большого количества инженеров-механиков. Поэтому в ведущих университетах Запада уже с 30-х годов XIX века, а в Санкт-Петербургском университете с 1892 года читается самостоятельный курс "Детали Машин".

В процессе механизации производства и транспорта, по мере увеличения нагрузок и сложности конструкций, возросла потребность не только в интуитивном, но и в научном подходе к созданию и эксплуатации машин.

Без этого курса теперь невозможна подготовка инженера-механика любой специальности.

Курс "Детали машин и основы конструирования" непосредственно опирается на курсы "Сопротивление материалов" "Теоретическая механика" и "Теория механизмов и машин", которыми, мы надеемся, студенты овладели в совершенстве. Кроме того, для успешного выполнения расчётно-графических работ и курсового проекта необходимы хорошие знания правил и приёмов курса "Инженерная графика".

1. Основные понятия и определения курса

Определим базовые понятия в самом начале работы для систематизации учебного материала и во избежание двусмысленного толкования.

Расположим понятия по степени сложности.

Любая машина (механизм) состоит из деталей.

Деталь (франц. detail – кусочек)– это изделие выполненное из однородного материала без применения сборочных операций. (Изделие, которое нельзя разобрать без его разрушения). (ГОСТ 2.101-68).

СБОРОЧНАЯ ЕДИНИЦА – изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций (ГОСТ 2.101-68).

УЗЕЛ – законченная сборочная единица, состоящая из деталей общего функционального назначения (узел может включать и другие узлы).

МЕХАНИЗМ – система деталей, предназначенная для передачи и преобразования движения.

Привод - это устройство приводящие в движение механизм или машину.

МАШИНА – (греч. "махина" – огромная, грозная) система деталей, совершающая механическое движение для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения труда, увеличения его производительности. Машина характерна наличием источника энергии и требует присутствия оператора для своего управления. Проницательный немецкий экономист К. Маркс заметил, что всякая машина состоит из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов.

АГРЕГАТ – (лат. aggrego – присоединять) унифицированный функциональный узел, обладающий полной взаимозаменяемостью.

АВТОМАТ – (греч. "аутомотос" – самодвижущийся) машина, работающая по заданной программе без оператора.

РОБОТ – (чешск. robot – работник) машина, имеющая систему управления, позволяющую ей самостоятельно принимать исполнительские решения в заданном диапазоне.

С остальными понятиями можно познакомиться в ГОСТ 23887-79.

По характеру рабочего процесса все многообразие машин

можно разделить на классы:

-- Энергетические (предназначенны для преобразования энергии любого вида в механическую. К ним относятся электродвигатели, генераторы, гидравлические насосы, компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, и т.п.)

-- Технологические (предназначены для преобразования обрабатываемого предмета, состоящего в изменении его размеров, формы, свойства. К ним относятся станки, роботы, и т.п.).

-- Транспортирующие (предназначены для преобразования энергии двигателя в энергию перемещения масс. К ним относятся конвейеры, автомобили, подъемные краны подъемники и т.п.).

-- Информационные (предназначены для получения и преобразования информации. К ним относятся телефоны, компьютеры, телевизоры и т.п.)

Процесс разработки машин имеет сложную, разветвлённую неоднозначную структуру и обычно называется широкими терминами:

КОНСТРУИРОВАНИЕ – создание прообраза объекта, представляющего в общих чертах его основные параметры.

РАСЧЁТ – численное определение усилий, напряжений и деформаций в деталях, установление условий их нормальной работы; выполняется по мере необходимости на каждом этапе конструирования.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ – конструирование и расчёт обьекта (некоторые авторы понимают весь процесс от идеи до изготовления машин, некоторые – лишь завершающую стадию его подготовки).

Но в любом случае цель и конечный результат проектирования – создание рабочей документации (ГОСТ 2.102-68), по которой можно без участия разработчика изготавливать, эксплуатировать, контролировать и ремонтировать изделие.

Здесь также требуется дать базовые понятия:

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ – документ, составляемый совместно заказчиком и разработчиком, содержащий общее представление о назначении, технических характеристиках и принципиальном устройстве будущего изделия.

ИЗОБРЕТЕНИЕ – новое решение технической задачи, дающее положительный эффект.

ЭСКИЗИРОВАНИЕ – процесс создания эскиза (франц. es quisse – из размышлений), предварительного рисунка или наброска, фиксирующего замысел и содержащего основные очертания создаваемого объекта.

КОМПОНОВКА – расположение основных деталей, узлов, сборочных единиц будущего объекта.

ЧЕРТЁЖ – точное графическое изображение объекта, содержащее полную информацию об его форме, размерах и основных технических условиях изготовления.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА – текстовый документ (ГОСТ 2.102-68), содержащий описание устройства и принципа действия изделия, а также технические характеристики, экономическое обоснование, расчёты, указания по подготовке изделия к эксплуатации.

СПЕЦИФИКАЦИЯ – текстовый табличный документ, определяющий состав изделия (ГОСТ 2.102-68).

2. 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. В любом случае, приступая к каждому этапу конструирования, как и вообще к любой работе, необходимо чётко обозначить три позиции:

• Исходные данные ("что мы имеем?")– любые объекты и информация, относящиеся к делу.

• Цель ("что мы хотим получить?")– ожидаемые результаты, величины, документы, объекты.

• Средства достижения цели ("что и как делать?") – методики проектирования, расчётные формулы, инструментальные средства, источники энергии и информации, конструкторские навыки, опыт.

Деятельность конструктора-проектировщика обретает смысл только при наличии заказчика – лица или организации, нуждающихся в изделии и финансирующих разработку.

Теоретически заказчик должен составить и выдать разработчику Техническое Задание – документ, в котором грамотно и чётко обозначены все технические, эксплуатационные и экономические параметры будущего изделия. Работа начинается с того, что заказчик и исполнитель совместно составляют (и подписывают) Техническое Задание. При этом исполнитель должен получить максимум информации о потребностях, пожеланиях, технических и финансовых возможностях заказчика, обязательных, предпочтительных и желательных свойствах будущего изделия, особенностях его эксплуатации, условиях ремонта, возможном рынке сбыта.

Тщательный анализ этой информации позволит проектировщику правильно выстроить логическую цепочку "Задание – Цель – Средства" и максимально эффективно выполнить проект.

Разработка Технического Предложения начинается с изучения Технического Задания. Выясняются назначение, принцип устройства и способы соединения основных сборочных единиц и деталей. Всё это сопровождается анализом научно-технической информации об аналогичных конструкциях. Выполняются кинематический расчёт, проектировочные расчёты на прочность, жёсткость, износостойкость и по критериям работоспособности. Из каталогов предварительно выбираются все стандартные изделия – подшипники, муфты и т.п. Выполняются первые эскизы, которые постепенно уточняются. Необходимо стремиться к максимальной компактности расположения и удобства монтажа-демонтажа деталей.

Технический Проект должен обязательно содержать чертёж общего вида, ведомость технического проекта и пояснительную записку. Чертёж общего вида по ГОСТ 2.119-73 должен дать сведения о конструкции, взаимодействии основных частей, эксплуатационно-технических характеристиках и принципах работы изделия. Ведомость Технического Проекта и Пояснительная Записка, как и все текстовые документы должны содержать исчерпывающую информацию о конструкции, изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия. Они оформляются в строгом соответствии с нормами и правилами ЕСКД (ГОСТ 2.104-68; 2.105-79; 2.106-68).

Таким образом, проект приобретает окончательный вид – чертежей и пояснительной записки с расчётами, называемыми рабочей документацией.

3. 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.

Для ориентирования в бесконечном многообразии детали машин классифицируют на типовые группы по характеру их использования. В следующих главах мы рассмотрим приёмы расчёта и проектирования типовых деталей машин.

• ПЕРЕДАЧИ передают движение от источника к потребителю.

• ВАЛЫ и ОСИ несут на себе вращающиеся детали передач.

• ОПОРЫ служат для установки валов и осей.

• МУФТЫ соединяют между собой валы и передают вращающий момент.

• СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ (СОЕДИНЕНИЯ) соединяют детали между собой.

• УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ смягчают вибрацию и удары, накапливают энергию, обеспечивают постоянное сжатие деталей.

• КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ организуют внутри себя пространство для размещения всех остальных деталей, обеспечивают их защиту.

За полтора века преподавания курса "Детали машин" лучшие учёные, преподаватели и инженеры написали множество прекрасных учебников (см. Список литературы).

Чтобы не потеряться в океане учебной и научной информации студенту необходим хотя бы простенький компас, которым, надеюсь, послужит предлагаемый конспект лекций. Именно для этого он и создавался.

Учитывая же скромный объём, конспект является, образно говоря, путеводителем по незнакомой стране, и не может заменить само путешествие.

Для получения глубоких, прочных знаний (и, как результат, положительной оценки на экзамене), кроме чтения этого конспекта необходимо скрупулёзное изучение учебников, хранящихся в достаточном объёме в библиотеке нашего университета.

В разделе Список литературы приводится список рекомендованной литературы, непосредственно использованной при составлении конспекта, однако этим не исчерпываются все возможности.

На тему проектирования и расчёта деталей машин написано множество книг и ни в одной из них не содержится вредных сведений.

Не стоит пренебрегать учебниками и справочниками для учащихся техникумов и ПТУ. В них многие сложные вопросы изложены ясным и лаконичным языком.

Любая поисковая система найдёт в интернете десятки и сотни сайтов по ключевым словам "Детали", "Машины", "Прочность", "Расчёт", "Проектирование" и т.п.

Кроме того, студентам было бы вдвойне полезно чтение новейшей научной периодики, в том числе и на иностранных языках.

Самостоятельный поиск помогает студенту развить в себе важнейший и нужнейший навык – способность к добыванию и переработке информации.

Приложение