Детали машин. Основные положения (тема 3.1)

Тема 3.1. Основные положения

Машиной называется устройство, создаваемое человеком, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности. Под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и т. д.

Машину характеризуют следующие признаки:
преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии;
определенность движения всех ее частей при заданном движении одной части;
искусственность происхождения в результате труда человека.

Все многообразие машин можно разделить по характеру рабочего процесса на классы:
машины-двигатели - энергетические машины, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, тепловой и т. д.) в механическую энергию (твердого тела);
машины-преобразователи - энергетические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в энергию любого вида (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т. д

транспортные машины, преобразующие механическую энергию двигателя в энергию перемещения масс и предназначенные для перемещения людей и грузов;
технологические машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета, состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния;
информационные машины, предназначенные для получения и преобразования информации.

В машине можно выделить следующие основные части:
приемник, непосредственно воспринимающий действие внешних сил, приводящих машину в движение (например, поршень в двигателе);
исполнительные механизмы, производящие работу, для получения которой предназначена машина (например, шпиндель станка);

передаточные механизмы, или приводы, служащие для передачи и преобразования движения от приемника к исполнительному механизму (например, кривошипный механизм, редуктор и др.). Кроме указанных основных частей машина имеет части для управления и регулирования движения, а также неподвижную часть (станину, фундамент), служащую для поддержания движущихся звеньев машины.

Детали машин - это составные части машин и механизмов, каж­дая из которых изготовлена без применения сборки (например, вал, шестерня, болт, шплинт, ходовой винт станка, гайка). В машине можно выделить совокупность совместно работаю­щих деталей, которые представляют собой конструктивно обособ­ленные единицы, объединенные одним назначением; эти сбороч­ные единицы называют узлами. Узлы одной машины можно изготавливать на разных заводах. Примерами таких узлов являются муфты, редукторы, электрошпиндели, шарикоподшипники.

Основные требования к машинам и деталям

Основные тенденции в развитии машиностроения: увеличение производительности и мощности машин, скоростей, давлений и других показателей интенсивности технологических процессов, повышение КПД машин, уменьшение их массы и габаритов, широкую автоматизацию управления машинами, повышение их надежности и долговечности, снижение стоимости изготовления, повышение экономической эффективности эксплуатации, удобства и безопасности обслуживания.

Общие требования, предъявляемые к машинам независимо от их назначения: высокая производительность; высокий КПД; удобство и простота сборки, разборки, обслуживания и управления; низкая стоимость изготовления; надежность; долговечность и безопасность в работе; малые габариты и масса. Отсюда вытекают следующие основные требования к деталям любой машины:

прочность - деталь не должна разрушаться или получать остаточные деформации под влиянием действующих на нее сил в течение заданного срока службы;
жесткость - упругие перемещения, возникающие в детали под влиянием действующих на нее сил, не должны превышать некоторых допустимых заранее заданных величин;
износостойкость - износ детали в течение заданного срока службы не должен вызывать нарушения характера сопряжения ее с другими деталями и приводить к недопустимому уменьшению ее прочности;

малая масса и минимальные габариты - деталь должна иметь достаточные прочность, жесткость и износостойкость при минимально возможных габаритах и массе;
недефицитность материалов - удовлетворение всех предыдущих требований не должно осуществляться за счет применения дефицитных материалов, так как использование таких материалов приводит к резкому увеличению стоимости детали;
технологичность - форму и материал детали желательно выбирать такими, чтобы изготовление ее требовало наименьших затрат труда и времени;