При изучении неразъемных соединений, среди которых наибольшее распространение получили сварные, необходимо восстановить в памяти физическую суть сварки и ее разновидности.
Сварка — процесс соединения металлических частей путем применения местного нагрева с доведением свариваемых участков до тестообразного пластического или жидкого состояния. В первом случае соединение свариваемых частей достигается при их сдавливании.
Ознакомиться с типами сварных швов и способами подготовки кромок соединяемых деталей в зависимости от их толщины. Уяснить достоинства и недостатки сварных соединений и их преимущества по сравнению с заклепочными. Повторить методику расчетов на смятие и срез, ознакомиться с выбором допускаемых напряжений и методикой практических расчетов основных типов сварных соединений.
Одним из современных видов неразъемных соединений является соединение с помощью клея элементов из металла, металла и неметаллического материала (текстолита, пенопласта и др.), неметаллических материалов между собой. Что касается клеевых соединений, то следует иметь в виду, что этот вид соединений применяется весьма широко: от соединения простых небольших изделий до весьма внушительных по своим размерам.
1.Выполните эскизы характерных типов сварных швов.
2.Какие способы подготовки стыков под сварку вы знаете?
3.Как расчитывают стыковые сварные швы, нагруженные осевой силой?
4.Какие факторы учитывают при выборе допускаемых напряжений для сварных швов?
5.Как расчитывают угловые, лобовые и комбинированные сварные швы при нагружении их осевой силой?
6.Каковы преимущества сварных соединений по сравнению с клеевыми?
Студент должен:
иметь представление:
—о винтовой линия, винтовой поверхности;
—об основных типах резьб;
—об области применения резьбовых соединений;
—об устройстве болтового, шпилечного и винтового соединений; знать :
—параметры резьбы;
—классификацию резьб;
—классификацию резьбовых соединений;
—стандартные крепежные детали;
—способы стопорения резьбовых соединений;
—материалы для крепежных деталей; уметь:
—выполнять расчет одиночного болта (винта, шпильки) при постоянной нагрузке в случаях:
а)на стержень винта действует только внешняя растягивающая нагрузка;
б)болт затянут, внешняя нагрузка отсутствует;
в)болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке;
—выбирать по классу прочности допускаемые напряжения для стандартных крепежных деталей.
Винтовая линия, винтовая поверхность и ее образование. Основные типы резьб, их стандартизация, сравнительная характеристика и область применения. Конструктивные формы резьбовых соединений. Стандартные крепежные изделия. Способы стопорения резьбовых соединений. Основы расчета резьбовых соединений при постоянной нагрузке. Материалы и допускаемые напряжения.
Литература 4, с. 65...93; 5, с. 365...384
Одним из наиболее распространенных видов разъемных соединений, применяемых во всех областях машиностроения, являются резьбовые соединения.
Резьбовые соединения осуществляются с помощью болтов, винтов, шпилек, стяжек, резьбовых муфт и т. п. Основным элементом резьбового соединения является винтовая пара.
Винтовая пара образуется соединением винта и гайки, которые соприкасаются друг с другом по винтовым поверхностям.
При изучении их нужно внимательно рассмотреть типы и назначение резьб и крепежных деталей, средства стопорения (гаечные замки). Изучая резьбовые соединения, необходимо уяснить, что в большинстве случаев расчет болтов (винтов) сводится к расчету на растяжение с учетом соответствующих поправочных коэффициентов.
1.Как классифицируются резьбы по геометрической форме и по назначению?
2.Почему для болтов (винтов, шпилек) применяют треугольную резьбу?
3.Когда применяются мелкие резьбы?
4.Как различают болты и винты по форме головок?
5.В каких случаях предпочтительно применять шпильки вместо болтов?
6.Какие устройства называют гаечными замками?
7.Как расчитывают предварительно затянутый болт, дополнительно нагруженный осевой растягивающей силой?
8.Как расчитывают болты, установленные в отверстие с зазором и без зазора при нагружении их поперечной силой?
Студент должен:
иметь представление:
—о принципе работы механических передач;
—о назначении передач в машинах; знать:
—классификацию механических передач;
—основные силовые и кинематические соотношения для механических передач;
уметь:
—определять момент на ведущем валу через момент на ведомом валу для многоступенчатой передачи;
—определять угловую скорость ведущего вала через угловую скорость ведомого вала для многоступенчатой ередачи;
—выбирать типоразмеры электродвигателя по каталогу;
—производить разбивку передаточного отношения по ступеням передачи.
Вращательное движение и его роль в машинах и механизмах. Назначение передач в машинах. Принцип работы и классификация передач. Основные кинематические и силовые соотношения для механических передач.
Литература 4, с. 104...109; 5, с. 399...401
Вращательное движение наиболее распространено в технике. Поэтому для передачи от машин—двигателей к исполнительным механизмам применяются механические передачи, главным образом вращательного движения.
Это объясняется существенным преимуществом вращательного движения по сравнению с движением возвратно — поступательным. В последнем случае имеют место потери времени на холостые ходы (вперед — рабочий ход, назад — холостой), а также большие динамические нагрузки, связанные с изменениями направления движения, что ограничивает увеличение рабочих скоростей машин.
По условиям выполняемой работы скорость движения отдельных частей машины должна быть различной, поэтому передаточные механизмы должны осуществлять передачу движения с определенным, заранее заданным соотношением скоростей.
Механические передачи классифицируются по принципу действия (передачи трением и зацеплением) и взаимному расположению звеньев (передачи непосредственного контакта и передачи гибкой связью). Независимо от типа передачи общим для всех является наличие ведущих и ведомых звеньев, единство кинематических и силовых соотношений. Следует уяснить основные параметры, характеризующие любую передачу, передаточное отношение i и тип передачи в зависимости от его величины (если i > 1, то передача понижающая, если i< 1, то передача повышающая); мощности и вращающие моменты, а также их соотношения на ведущем и ведомом звеньях.
1.Чем вызвана необходимость механических передач?
2.По каким признакам классифицируются механические передачи?
3.Какими основными параметрами характеризуются передачи?
4.Напишите формулу кинематических и силовых соотношений в передачах.
5.Что называется передаточным отношением?
Студент должен:
иметь представление:
—о принципе работы фрикционной передачи;
—о назначении фрикционной передачи;
—о достоинствах, недостатках фрикционных передач;
—об области применения;
—о вариаторах знать:
—классификацию фрикционных передач;
—основные геометрические и кинематические соотношения;
—усилия в передаче;
—материалы катков;
—основы расчета передачи па контактную прочность и износостойкость.
Фрикционные передачи, их назначение и классификация. Достоинства, недостатки и область применения фрикционных передач. Цилиндрическая передача гладкими катками. Основные геометрические и кинематические соотношения. Усилия в передаче. Основные сведения о расчете передачи на контактную прочность и износостойкость.
Литература 4, с. 110... 116; 5, с. 402...414
Фрикционная передача основана на использовании силы трения, возникающей в месте контакта фрикционных катков в результате прижатия их друг к другу и приложения к ведущему катку момента.
фрикционные передачи могут осуществляться с постоянным или переменным передаточным числом. Фрикционные передачи, обеспечивающие бесступенчатое изменение угловой скорости ведомого вала, называют вариаторами. Широкое распространение получили фрикционные вариаторы, применяемые в станках, кузнечно — прессовом оборудовании и т. п.
Необходимо знать достоинства, недостатки и область применения фрикционных передач, применение которых ограничивается главным образом в механизмах небольшой мощности, так как при значительных мощностях соответственно возрастают силы взаимного нажатия катков, увеличиваются размеры валов и подшипников, передача получается громоздкой и невыгодной и поэтому фрикционные передачи применяются преимущественно для передач ограниченных мощностей
(Р < 10 кВт).
Определение основных размеров цилиндрических фрикционных передач производится по межосевому расстоянию: из условия контактной усталости — для металлических катков и из расчета по удельной нагрузке — для неметаллических катков.
1.В каких случаях целесообразно применять фрикционные передачи?
2.Перечислите основные виды фрикционных передач.
3.Какими достоинствами и недостатками обладают фрикционные передачи?
4.Какие материалы применяются для изготовления рабочих поверхностей фрикционных катков?
5.Как расчитывают на прочность цилиндрическую фрикционную передачу с металлическими катками?
6.Какие устройства называются вариаторами? Приведите известные вам схемы фрикционных вариаторов.
Студент должен:
иметь представление:
—о принципе работы зубчатой передачи;
—о назначении зубчатой передачи;
—о достоинствах, недостатках зубчатых передач;
—об области применения; знать:
—классификацию зубчатых передач;
—основную теорему зацепления;
—основные параметры эвольвентной зубчатой передачи;
—материалы зубчатых колес;
—способы изготовления зубчатых колес;
—виды разрушения зубьев;
—основные геометрические соотношения прямозубой цилиндрической передачи;
—силы, действующие в зацеплении прямозубой цилиндрической передачи;
—основные геометрические соотношения косозубой и шевронной передач;
—силы, действующие в зацеплении косозубой цилиндрической передачи;
—силы, действующие в зацеплении шевронной цилиндрической передачи;
—основные геометрические соотношения конической прямозубой передачи;
—силы, действующие в зацеплении конической прямозубой передачи;
—сравнительную характеристику прямозубых, косозубых, и шевронных цилиндрических передач;
Наиболее распространенные передачи в современном машиностроении — зубчатые передачи. Основные их достоинства — высокий к.п.д., компактность, надежность работы, простота эксплуатации, постоянство передаточного числа, большой диапазон передаваемых мощностей (от тысячных долей до десятков тысяч киловатт). К основным недостаткам зубчатых передач относятся сравнительная сложность их изготовления (необходимость в специальном оборудовании и инструментах) и шум при неточном изготовлении и высоких окружных скоростях. При больших расстояниях между осями ведущего и ведомого валов зубчатые передачи получаются громоздкими и применение их в этих случаях нерационально.
Необходимо усвоить классификацию зубчатых передач по расположению геометрических осей в пространстве и зубьев на поверхности колес, по величине окружной скорости и по конструктивным признакам (закрытые и открытые передачи). Следует достичь полного понимания основной теоремы зацепления, поскольку она определяет профилирование зубьев. Из множества профилей, удовлетворяющих требованиям основной теоремы зацепления, практическое применение получил эвольвентный.
Изучая зацепление пары эвольвентных зубчатых колес, необходимо запомнить определение основных элементов и характеристик зацепления по ГОСТу (начальные окружности, полюс зацепления, головка и ножка зуба, окружности выступов и впадин, шаг зацепления, линия зацепления, угол зацепления, основная окружность, основной шаг, длина зацепления, коэффициент перекрытия). Рассматривая зацепление эвольвентного зубчатого колеса с рейкой, отметьте на последней начальную прямую, которая перекатывается без скольжения по начальной окружности колеса. На примере зацепления колеса с рейкой уясните принципиальные основы нарезания зубчатых колес методом обкатки и запомните определение делительной окружности зубчатого колеса. Рассматривая исходный контур зубчатой рейки по СТ СЭВ 308 — 76 для цилиндрических и по СТ СЭВ 309 — 76 для конических колес, обратите внимание на стандартные параметры нормального зубчатого зацепления. Изучите виды повреждения зубьев и уясните основные критерии их работоспособности и расчета.
Расчет закрытых зубчатых передач на контактную усталость ведется по нормальным контактным напряжениям. Контактная усталость зубьев определяется межосевым расстоянием или диаметрами колес. При расчете на изгиб обратите внимание на коэффициент формы зуба, его зависимость от числа зубьев и в связи с этим на различную прочность зубьев шестерни и колеса.
При изучении косозубых и шевронных передач сопоставьте их расчеты на прочность с расчетами прямозубых цилиндрических передач и выявите особенности соответствующего расчета. Можно отметить, что непрямозубые колеса имеют большую несущую способность, чем прямозубые, как по контактной усталости, так и по изгибу. Все расчеты непрямозубых цилиндрических и прямозубых конических передач следует связать с эквивалентными колесами: для цилиндрических передач — в сечении, перпендикулярном оси зуба, для конических — на развертке так называемых дополнительных конусов.
Выбор основных параметров передач, расчетных коэффициентов и допускаемых напряжений связан с условиями работы передач, с точностью их изготовления и монтажа, а также с исходными положениями расчетов и материалами колес.
—особенности расчета непрямозубых передач; уметь:
—выбирать основные параметры, расчетные коэффициенты и допускаемые напряжения для зубчатых передач;
—определять силы в зацеплении по моменту на ведомом валу и геометрическим параметрам зубчатых колес;
—определять параметры зубчатых колес по их замерам;
—выполнять проектные расчеты прямозубых цилиндрических передач;
—выполнять проверочные расчеты прямозубых цилиндрических передач.
Общие сведения о зубчатых передачах: достоинства и недостатки, область применения. Классификация зубчатых передач. Основная теорема зацепления (без вывода). Зацепление двух эвольвентных зубчатых колес; основные элементы и характеристики зацепления; взаимодействия зубьев. Зацепление эвольвентного зубчатого колеса с рейкой. Стандартные параметры зубчатого зацепления без смещения. Материалы зубчатых колес. Виды разрушения зубьев. Прямозубые цилиндрические передачи. Основные геометрические соотношения. Силы, действующие в зацеплении. Основы расчета зубьев на контактную усталость и усталость при изгибе; исходное положение расчета, расчетная нагрузка, формулы проверочного и проектного расчетов.
Краткие сведения о выборе основных параметров, расчетных коэффициентов и допускаемых напряжений. Косозубые и шевронные цилиндрические передачи. Основные геометрические соотношения. Силы, действующие в зацеплении. Особенности расчета непрямозубых передач. Основные параметры и расчетные коэффициенты. Конические передачи. Основные геометрические соотношения и силы в зацеплении.
Литература 4, с. 149...226; 5, с. 437...471