Детали машин

ВВЕДЕНИЕ
Цель курса - приобретение студентом навыков проектирования, освоение методов расчета и изучение конструкций основных деталей машин
. Учебники
Г.Б. Иосилевич, П.А. Лебедев, В.С. Стреляев Прикладная механика М.Машиностроение 1985-576с.
П.Г. Гузенков Детали машин М.: Высш. шк. 1986 –359 с.
А.А. Эрдели, Н.А. Эрдели Техническая механика Детали машин М.: Высш. шк. 1991 272с.
Пособия учебно-справочные
С.А. Чернавский, К.Н. Боков И.М. Чернин и др Курсовое проектирование деталей машин М.Машиностроение 1988 – 416 с.

Энергетические
Преобразуют различны виды энергии
(двигатели, компрессоры генераторы);
Рабочие
осуществляют изменение формы, свойств, состояния и положения предмета труда (технологические, транспортные транспортирующие);
Информационные
предназначены для сбора, переработки и использования информации (вычислительные, шифровальные и др.).
Машина - механическое устройство, служащее для преобразования энергии, материалов или информации.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ :

Деталь – изделие изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций, например, винт, гайка, вал, шпонка и т.д.
Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе сборочными операциями; например, подшипник, редуктор, муфта.
Объект изучения.
Детали и узлы машин характерные для конструкции всех типов машин и имеющие одинаковые функциональные назначения, называются деталями (и узлами) общего назначения(крепежные и соединительные детали, валы и оси, зубчатые колеса, подшипники, муфты, смазочные и уплотнительные устройства и т. д.).
Детали, характерные только для некоторых типов, называются деталями специального назначения и рассматриваются в специальных дисциплинах. (например, пропеллеры самолетов, гребные винты судов, лопатки турбин, шатуны, коленчатые валы, поршни двигателей и т. п.)

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ МАШИН
Проектирование - процесс разработки комплексной технической документации, содержащей технико-экономические обоснования, расчеты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для производства машины.
Совокупность конструкторских документов, полученных в результате проектирования, называется проектом.

В процессе проектирования деталей машин используют два вида расчетов: проектный расчет, при котором обычно определяются основные размеры деталей.
проверочный расчет, для известной конструкции определяется значение напряжений в опасных сечениях, тепловой режим, долговечность и другие параметры.

ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ, НАДЕЖНОСТИ И РАСЧЕТА ДЕТАЛЕЙ МАШИН
требования предъявляемые к машинам
работоспособность;
надежность;
технологичность;
экономичность;
эстетичность.

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЭТО ТАКОЕ СОСТОЯНИЕ МАШИНЫ, ПРИ КОТОРОМ ОНА МОЖЕТ ВЫПОЛНЯТЬ ЗАДАННЫЕ ФУНКЦИИ В ПРЕДЕЛАХ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ
критерии работоспособности машин :
прочность;
теплостойкость.
жесткость;
устойчивость;
Износостойкость;
виброустойчивость;
Прочность это способность детали сопротивляться разрушению.
Прочность оценивается по допускаемым напряжениям и по коэффициентам запаса прочности.
Условие прочности рассчитываемой детали выражается неравенством
σ ≤ [σ] или τ ≤ [τ],
где:σ и [σ] – соответственно рабочее и допускаемое нормальные напряжения;
τ и [τ] – рабочее и допускаемое касательные напряжения.
Второй способ оценки прочности это расчет по коэффициентам запаса прочности.
Максимальные напряжения σmax и τmax при статических нагрузках определяют по формулам:
σmax = σпред/[n], τmax = τпред/[n],
где: σпред и τпред – соответственно предельное нормальное и касательное напряжения; [n] – допускаемый коэффициент запаса прочности для рассчитываемой детали машины.
Иногда сравниваются действительный коэффициент запаса прочности n, который имеет рассчитываемая деталь, с допускаемым коэффициентом запаса прочности [n]. В этом случае условие прочности рассчитываемой детали машины выражается неравенством n ≥ [n]
Расчет по коэффициентам запаса прочности проводится чаще как проверочный.

Жесткость -. способность деталей машин сопротивляться изменению их формы под действием прикладываемых нагрузок.
Нормы жесткости деталей устанавливают на основе практики эксплуатации.
Оценивается жесткость по допускаемым перемещениям и углам поворота
δ ≤ [δ];
ϕ≤[ϕ],
где [δ] и [ϕ] допускаемые значения перемещения и угла поворота сечения детали.
Устойчивость - свойство системы самопроизвольно восстанавливать первоначальное положение после снятия нагрузки.
Износостойкость – способность изделия противостоять процессу износа.
Износ – процесс постепенного уменьшения размеров деталей в результате трения.
Стадии износа
механическое
(усталостное, абразивное)
молекулярно-механйческое
коррозионно-механическое
Виды изнашивания:
приработка
установившееся изнашивание
катастрофический износ.
По характеру промежуточной среды различают
при упругом контакте
при пластическом контакте
при микрорезании.
По характеру деформирования поверхностного слоя
сухое трение
граничное трение
жидкостное трение

Виброустойчивость - способность конструкции работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.
Теплостойкость – это способность машины работать в условиях длительного воздействия высоких или низких температур.
Работа деталей машин в условиях экстремальных температур вызывает следующие вредные последствия:
понижение прочности материала и появление ползучести при нагревании и увеличение хрупкости при охлаждении;
понижение защищающей способности масляных пленок (уменьшение или увеличение вязкости масла);
изменение зазоров в сопряженных деталях (заклинивание, задиры и т.д.);
понижение точности работы машины.
Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Надежность
безотказность
ремонтопригодность
сохраняемость
долговечность
Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Наработка - продолжительность или объем работы объекта
Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Вероятность безотказной работы (или коэффициент надежности) выражается произведением коэффициентов надежности составляющих элементов:
Р(t) = P1(t)P2(t)…Pn(t)
Из формулы видно,что:
надежность сложной системы всегда меньше надежности самого ненадежного элемента, поэтому важно не допускать в систему ни одного слабого элемента;
чем больше элементов имеет система, тем меньше ее надежность.
Основные пути повышения надежности:
проектирование по возможности простых изделий с меньшим числом деталей;
рационально использовать высокопрочные материалы и упрочняющую технологию;
хорошая система смазки;
применение предохранительных устройств;
использование стандартных узлов и деталей;
параллельное соединение элементов и так называемое резервирование;
ремонтнопригодность (доступность к узлам и деталям для осмотра и замены. Сменные детали должны быть взаимозаменяемыми с запасными частями).
Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после срока хранения и (или) транспортирования.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Надежность
проектирование
производство,
эксплуатация