Общие сведения о проектировании, расчете деталей машин и механических передачах

1.

Общие сведения о
проектировании, расчете
деталей машин и
механических передачах

2.

Проектирование
и расчет типовых изделий.
Проектирование изделия – разработка комплекта документации,
необходимой для его изготовления, наладки и эксплуатации в заданных
условиях и в течение заданного срока.
Такой комплект технической документации обычно включает:
1. Комплект конструкторской
комплексом стандартов ЕСКД –
документации).
документации (регламентируется
единой системы конструкторской
2. Комплект технологической
комплексом стандартов ЕСТД –
документации).
документации (регламентируется
единой системы технологической
3. Комплект эксплуатационной документации (регламентируется
комплексом стандартов ЕСКД). Последний включает формуляры,
технические описания, инструкции по эксплуатации, инструкции по
техническому обслуживанию, плакаты, макеты и т.п.
4. Комплект ремонтной документации - ремонтные карты, ремонтнотехнологические документы и т.п.

3.

Основные задачи, решаемые при проектировании изделия:
1. Обеспечение заданных параметров изделия для работы в заданных
условиях.
2. Обеспечение минимальных затрат на производство заданного
количества изделий при сохранении заданных эксплуатационных
параметров для каждого выпущенного изделия.
3. Сведение к минимуму эксплуатационных затрат при сохранении
заданных эксплуатационных параметров изделия.

4. Этапы проектирования изделия

разработка технического предложения,
разработка технического задания,
расчет и конструирование деталей машин,
изготовление и испытание опытных образцов,
разработка технологической документации,
разработка эксплуатационной документации и т.п.).

5.

Расчет деталей на прочность
В машиностроении основным является расчет деталей
прочность, который обычно выполняется в двух вариантах:
1) проектный расчет,
2) проверочный расчет.
на

6. Проектный расчет

Целью проектного расчета является установление необходимых
размеров элементов машин, соответствующих заданным нагрузкам и
условиям работы, т.е. по ожидаемым нагрузкам, с учётом свойств
материала определяются геометрические параметры деталей.
В этом случае расчет выполняется исходя из основного условия
прочности:
[ ],
[ ]
где , - наиболее опасные напряжения (нормальные, изгибающие,
касательные или контактные) из действующих в проектируемом
элементе,
[ ], [ ] - напряжения того же вида, допускаемые для материала, из
которого планируется изготавливать рассчитываемый элемент.
НАПРЯЖЕНИЯ В МАТЕРИАЛЕ ДЕТАЛИ
ДОЛЖНЫ БЫТЬ МЕНЬШЕ ДОПУСКАЕМЫХ

7.

Проверочный расчет
Проверочный расчёт выполняют с целью определения предельно
допустимых параметров (нагрузки, деформации, температуры нагрева
и т.п.) в критической ситуации, когда известна вся "геометрия" детали и
максимальные нагрузки.
Допускаемые напряжения следует принимать меньше предельных, "с
запасом" :
[ ] = /n,
[ ]= /n
где n - коэффициент запаса (обычно 1,2 n 2,5) ;
, [ ]
- соответственно расчетное и допустимое нормальное
напряжение;
, [ ] - расчетное и допустимое контактное напряжение.

8.

Прочность деталей
.
Различают объемную и поверхностную прочность деталей.
Объемная прочность учитывается при действии напряжений:
р (сж ) и
кр ср
Поверхностная прочность учитывается при действии напряжений:
см ; H
.
При одновременном действии в сечении детали напряжений изгиба,
растяжения (сжатия) и кручения на основе гипотезы наибольших
касательных напряжений для стальных деталей рассчитывают
эквивалентные напряжения, а условие прочности записывают в виде
ЭКВ
и
4
2
р ( сж )
2

9.

Классификация деталей машин на типовые
группы по характеру их использования
ПЕРЕДАЧИ
ВАЛЫ и ОСИ
ОПОРЫ
Детали машин
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ
(СОЕДИНЕНИЯ)
УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ

10.

Классификация деталей машин на типовые
группы по характеру их использования
ВАЛЫ и ОСИ несут на себе вращающиеся детали передач.
Распределительный вал
Вал
Вал-шестерня
Вал с деталями

11.

Классификация деталей машин на типовые
группы по характеру их использования
ОПОРЫ служат для установки валов и осей.
Подшипники качения
Подшипник скольжения
Подшипник
опорный
карданного вала

12.

Классификация деталей машин на типовые
группы по характеру их использования
МУФТЫ соединяют между собой валы и передают вращающий
момент.

13.

Классификация деталей машин на типовые
группы по характеру их использования
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ (СОЕДИНЕНИЯ) соединяют детали
между собой.

14.

Классификация деталей машин на типовые
группы по характеру их использования
УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ смягчают вибрацию и удары, накапливают
энергию, обеспечивают постоянное сжатие деталей.

15.

Классификация деталей машин на типовые
группы по характеру их использования
КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ организуют внутри себя пространство для
размещения всех остальных деталей, обеспечивают их защиту.

16.

Общие сведения о передачах
Передача устройство, предназначенное для передачи энергии из
одной точки пространства в другую, расположенную на некотором
расстоянии от первой.
Классификация передач в зависимости от вида передаваемой энергии
Передачи
механические
электрические
гидравлические
пневматические
другие

17.

Общие сведения о передачах
Механическая передача устройство (механизм, агрегат),
предназначенное для передачи энергии механического движения,
как правило, с преобразованием его кинематических и силовых
параметров, а иногда и самого вида движения.

18.

Передавая механическую энергию, передачи одновременно
могут выполнять следующие функции:
понижать и повышать угловые скорости, соответственно повышая
или понижая вращающие моменты;
преобразовывать один вид движения в другой (вращательное в
возвратно-поступательное, равномерное и прерывистое и т. д.);
регулировать угловые скорости рабочего органа машины;
реверсировать движение (прямой и обратный ходы);
распределять
работу
двигателя
исполнительными органами машины.
между
несколькими

19. Классификация механических передач

1. По способу передачи движения от входного вала к выходному:
1.1. Передачи зацеплением:
1.1.1. с непосредственным контактом тел вращения зубчатые,
червячные, винтовые;
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
ПРЯМОЗУБАЯ;
КОСОЗУБАЯ;
ШЕВРОННАЯ;
ВНУТРЕННЯЯ.

20.

Классификация механических передач
1.1.2. с гибкой связью цепные, зубчато-ременные.

21.

Классификация механических передач
1.2. Фрикционные передачи (передачи трением):
1.2.1. с непосредственным контактом тел вращения – фрикционные
(вариаторы);

22.

Классификация механических передач
1.2.2. с гибкой связью - ременные.

23.

Классификация механических передач
2. По взаимному расположению валов в пространстве:
2.1. с параллельными осями валов зубчатые с цилиндрическими
колесами, фрикционные с цилиндрическими роликами, цепные;
2.2. с пересекающимися осями валов - зубчатые и фрикционные
конические, фрикционные лобовые;
2.3. с перекрещивающимися осями - зубчатые - винтовые и червячные,
лобовые фрикционные со смещением ролика.

24.

Зубчатые передачи
Ведущее зубчатое колесо — это колесо, закрепленное на передающем
вращение валу.
Ведомое зубчатое колесо — это колесо, закрепленное на получающем
вращение валу.
Шестерня — это меньшее из двух колес
сопряженной пары.
Колесо — это большее
сопряженной пары.
из
двух
колес
Термин «зубчатое колесо» относится к обеим
деталям передачи.
Зубчатая рейка — это звено, движущееся
прямолинейно

25.

Зубчатые передачи классифицируются :
В зависимости от относительного вращения колес и расположения
зубьев различают передачи:
1 с внешним зацеплением (вращение колес происходит в
противоположных направлениях);
2 внутренним зацеплением (вращение колес происходит в одном
направлении);
3 реечное зацепление (служит для преобразования вращательного
движения в поступательное).

26.

Зубчатые передачи классифицируются :
По форме рабочего профиля зуба:
1. эвольвентные - рабочий профиль зуба очерчен по
эвольвенте круга (линия описываемая точкой
прямой, катящейся без скольжения по окружности);
2. циклоидальные - рабочий профиль зуба очерчен
по круговой циклоиде (линия описываемая точкой
окружности, катящейся без скольжения по другой
окружности);
3. цевочное (разновидность циклоидального) – зубья
одного
из
зацепляющихся
колес
заменены
цилиндрическими пальцами – цевками;
4. с круговым профилем зуба (зацепление Новикова)
– рабочие профили зубьев образованы дугами
окружности практически одинаковых радиусов.

27.

Классификация механических передач
3. По характеру изменения угловой скорости выходного вала по
отношению к входному:
3.1. редуцирующие (понижающие), закрытые передачи понижающие
частоты вращения - редукторы;
3.2. мультиплицирующие (повышающие).

28.

Классификация механических передач
4. По характеру изменения передаточного отношения (числа):
4.1. передачи с постоянным (неизменным) передаточным отношением;
4.2. передачи с переменным передаточным отношением, изменяемым
или по величине, или по направлению или и то и другое вместе.

29.

Классификация механических передач
5. По подвижности осей и валов:
5.1. с неподвижными осями валов рядовые передачи (коробки
скоростей, редукторы);
5.2. передачи с подвижными осями валов (планетарные передачи,
вариаторы с поворотными роликами).

30.

Классификация механических передач
6. По количеству ступеней преобразования движения: одно-,
двух-, трех-, и многоступенчатые.
7. По конструктивному оформлению: закрытые и открытые
(бескорпусные).

31.

Область применения зубчатых передач :
Зубчатые передачи — наиболее распространенный тип передач в
современном машиностроении и приборостроении; их применяют в
широких диапазонах скоростей (до 100 м/с), мощностей (до десятков
тысяч киловатт).
Прямозубые колёса (около 70%) применяют при невысоких и средних
скоростях, когда динамические нагрузки от неточности изготовления
невелики.
Косозубые колёса (более 30%) имеют большую плавность хода и
применяются для ответственных механизмов при средних и высоких
скоростях.
Шевронные
колёса
имеют
достоинства
косозубых
колёс
плюс
уравновешенные осевые силы и используются в
высоконагруженных передачах.
Колёса внутреннего зацепления вращаются в одинаковых
направлениях и применяются обычно в планетарных передачах.

32.

Главные характеристики передач
1. Мощности на входном и выходном валах - Pвх, Pвых;
2. Скорости вращения валов вх, вых или частоты вращения -
nвх и nвых.
3.
Соотношение
между
частотой
вращения
размерность 1/мин) и угловой скоростью
выражается следующим образом:
и
n
(общепринятая
(размерность
1/с)

33.

Главные характеристики передач
4. Отношение мощности на выходном валу передачи Pвых (полезной
мощности) к мощности Pвх, подведенной к входному валу
(затраченной), называют коэффициентом полезного действия
(КПД):
P
вых
Pвх

34.

Главные характеристики передач
5. Отношение потерянной в механизме (машине) мощности
(Pвх - Pвых) к ее входной мощности называют коэффициентом
потерь:
Pвх Pвых
Pвых
1
1
Pвх
Pвх

35.

Главные характеристики передач
6. Передаточное отношение - это отношение скорости входного звена
к скорости выходного звена, что для вращательного движения
выразится следующим образом:
вх
nвх
u(i)
вых
nвых
где верхний знак (плюс) соответствует одинаковому направлению
вращения входного и выходного звеньев (валов), а нижний встречному.
В технических расчетах (особенно прочностных) направление
вращения чаще всего не имеет решающего значения. В таких
расчетах используется передаточное число, которое представляет
собой абсолютную величину передаточного отношения