Лекция 1

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 с. П.Г. Гузенков Детали машин М.: Высш. шк –359 с. А.А. Эрдели, Н.А. Эрдели Техническая механика Детали машин М.: Высш. шк с. 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.

повышение мощности и быстроходности машин; надежность и долговечность (длительная и безотказная работа); автоматизация;удобство и безопасность обслуживания;экономичность при эксплуатации; минимальная масса и наименьшая стоимость и изготовления машины.

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.)

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. разработка технической документации включает чертежи узлов и деталей, спецификации, технологическая документация, технические условия на изготовление, сборку, испытание изделия и др. технический проект - совокупность конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве изделия и исходные данные для разработки рабочей конструкторской документации; эскизный проект - совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие его основные параметры и габаритные размеры; техническое предложение - совокупность конструкторских документов, содержащих технические и технико- экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия. техническое задание устанавливает основное назначение и технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию ; Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Пять стадий проектирования.

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.

требования предъявляемые к машинам работоспособность; надежность; технологичность; экономичность; эстетичность.

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 [ ] или [ ], где: и [ ] – соответственно рабочее и допускаемое нормальные напряжения; и [ ] – рабочее и допускаемое касательные напряжения. Второй способ оценки прочности это расчет по коэффициентам запаса прочности. Максимальные напряжения max и max при статических нагрузках определяют по формулам: max = пред /[n], max = пред /[n], где: пред и пред – 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 [ ]; [ ], где [ ] и [ ] 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 промежуто чной 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) = P 1 (t)P 2 (t)…P n (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 проектированиепроизводство, эксплуатация

Технологичность - соответствие изделия требованиям производства и эксплуатации. Технологичными называют детали и узлы, требующие минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте. Технологичность деталей обеспечивается: очерчиванием их простейшими поверхностями (цилиндрическими, коническими и др.), удобными для обработки механическими и физическими методами; применением материалов, пригодных для безотходной обработки (давлением, литьем, прессованием, сваркой, лазерной и т. п.) и ресурсосберегающей технологии; системой допусков и посадок и другими средствами и методами. Показателями технологичности трудоемкость изготовления (измеряемое в нормо-часах количество труда, необходимое для изготовления изделия без учета покупных деталей); технологическая себестоимость (сумма затрат на осуществление технологических процессов изготовления без учета покупных деталей; коэффициент стандартизации деталей. Экономичность. При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Экономичность деталей и узлов достигается оптимизацией их формы и размеров из условия минимума материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости производства, за счет максимального коэффициента полезного действия в эксплуатации при высокой надежности; высокой специализацией производства и т. д. Эстетичность. Совершенство и красота внешних форм деталей, узлов и машины в целом существенно влияют на отношение к ней со стороны обслуживающего персонала. Красивый внешний вид деталям, узлам и машине придают форма и внешняя отделка конструкции (декоративная полировка, окраска, нанесение гальванических покрытий и окисных пленок и т. д.).