Курс лекций « детали машин и основы конструирования»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КУРС ЛЕКЦИЙ « ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ»

НАБЕРЕЖНЫЕ ЧЕЛНЫ

Детали машин.

Классификация деталей машин.

Деталь – составная часть машины, изготовленная без сборочных операций.

Детали машин делятся:

· детали соединений (сварные, резьбовые, заклепочные, соединение вал-ступица, шпоночные, шлицевые, натяг, профильные и т. д.);

· детали вращений (валы, оси);

· детали передач (передачи с гибкой связью, ременные, цепные, передачи зацеплением – зубчатые, планетарные, червячные, фрикционные и т. д.);

· детали поддерживающие (подшипники);

· корпусные детали и пружины;

· детали муфт.

Критерии работоспособности деталей машин.

1. Прочность – способность детали, обеспечить работоспособность конструкций в течение заданного срока службы без разрушений. Прочность бывает статическая и при переменных нагрузках (выносливость или усталость).

2. Жёсткость – способность конструкции сопротивляться деформациям.

3. Износостойкость – способность конструкций сопротивляться износу (изменению форм и размеров в результате трения).

4. Теплостойкость – способность обеспечить работоспособность конструкции в условиях повышенных температур.

5. Вибростойкость – способность детали или конструкции работать в условиях вибраций и колебаний.

6. Надёжность – способность безотказной работы конструкции.

Статическая прочность.

Виды нагружения, разрушения и условия прочности различных конструкций.

Виды нагружения:

1. Растяжение-сжатие (разрыв):

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru - сварные, резьбовые соединения, цепные, ременные передачи.

2. Изгиб (излом):

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru - ременные, зубчатые, планетарные, червячные передачи, валы, оси, муфты.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru Круглое сечение: курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Прямоугольное сечение: курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

3. Кручение (срез):

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru - валы и шлицевые соединения.

Круглое сечение: курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

4. Срез (возникший в результате нагружения поперечными силами Q):

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru - сварные, заклёпочные, шпоночные соединения (зависит от марки материала и работы констр.).

5. Смятие (подвергаются конструкции из-за силы, действующей перпендикулярно плоскости смятия):

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru - шпоночные, шлицевые соединения.

6. Контактное нагружение (контакт выкрашивания происходит в случае сдавливания криволинейных поверхностей):

Формула Герца (напряжения при контактном нагружении):

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

q – удельная нагрузка, приходящаяся на единицу длины контактирующих линии;

ρпр – приведённый радиус кривизны контактирующих поверхностей;

Е1, Е2 – модули упругости контактирующих деталей (Е=2·105 МПа);

μ1, μ2 – коэффициент Пуассона (μ=0,3 – сталь).

Расчет на прочность.

Расчет на прочность обычно производится по условию прочности, задаваясь определённым коэффициентом запаса прочности, который равен отношению действующего (амплитудного) напряжения к пределу выносливости материала.

Износостойкость.

Кривая износа

I – интенсивность износа,

I
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

t – время.

Виды износа:

- механический (абразив частицы);

- молекулярно-механический (проникновение материала одной детали в др.);

t
- коррозионно-механический.

 
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Жесткость.

Некоторые детали рассчитаны на жесткость.

у – прогиб, θ – угол закручивания

у и θ определяются или из уравнения линии балки, или графическим методом (интеграл Мора или метод Верещагина).

[y], например для вала, определяется условиями работы подшипников.

Теплостойкость.

Счит. не многие машины и устройства, а только те, которые работают в условиях повышенной температуры (подшипники, червячные передачи).

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Для увеличения теплостойкости:

- тепловые и гидродинамические расчеты;

- теплоотвод (вентиляторы, охлаждающие жидкости).

Надежность.

Оценивается с помощью коэффициента надежности k:

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Вср – число срабатываний машины,

В – общее число включений машины

Все элементы системы подключены либо последовательно, либо параллельно.

Послед соединение:

           
 
k1
 
k2
 
k3
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

       
 
Э2
 
Э3
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

kсист<kсамого ненадёжного элемента

Рационально использованные элементы с одинаковым k.

Параллельное соединение (дорогое):

 
 
k1
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

 
 
k2
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
 
 
Э2

1/k =1/k1+1/k2+….

Используют в летательных аппаратах и в других ответственных конструкциях.

Способы повышения надежности:

- увеличение прочности (неэкономично);

- высокая доступность, ремонтопригодность и хорошие условия эксплуатации и смазка элементов;

- выбор теоретически обоснованных методик расчета (при этом предпочитаются статич. опред. систем);

- резервирование (дорог, сводится к введению не одного, а нескольких двиг. самолета)

- принцип проверяемости качества системы.

Резьбовые соединения

Резьбовые соединения – разъемные.

Типы, виды профилей резьбы, основные параметры резьбы, проставление резьбы на чертежах, виды деталей резьбовых соединений, виды стопорений.

Профили: треугольные, трапецеидальные, прямоугольные, круглые.

Треугольные резьбы (крепежные), диаметр приведенного коэффициента трения выше, чем у других резьб:

Приемущества треугольных резьб: 1.значительная металлоемкость.

Недостатки: !.простота, возможность точного изготовления.

2.возможность создания больших осевых сил.

3. возможность фиксирования зажима в любом положении.

4. удобная форма, малые размеры.

Приведенный коэффициент трения равен:

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

α – угол профиля резьбы.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru Треугольные резьбы:

 
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Метрические Дюймовые

Теория винтовой пары.

Шлицевые соединения

Достоинства: - передают большие крутящие моменты

- менее ослабляют вал (за счет концентрации напряжения)

- могут использоваться в стесненных габаритах (малая ступица)

Недостатки:

- дороговизна изготовления (дорогой инструмент для нарезания: протяжка для нарезания внутренних шлиц на ступице)

Классификация:

1) треугольные (с мышинным зубом)

2) прямобчныеие

3) эвольвентные

Треугольные:

Достоинтсва:

- работа в стесненных габаритах

Недостатки:

- малая нагрузочная способность

- нетехнологичность

Поэтому они мало используются

Широкое распространение получили соединение прямобоким шлицом

Достоинства:

- дешевые, технологичные.

Эвольвентные шлицевые соединения

Достоинства:

- легко нарезать с помощью стандартных инструментов на валу (технологичность)

- хорошая нагрузочная способность

Недостатки:

- на ступице эти шлицы нарезают дорогим инструментом (специальными протяжками)

Основные геометрические параметры рассчитываются как и для зубчатых передач.

Прямобочное шлицевое соединение.

Виды центрирования:

а) по наружному диаметру (самые распространенные):

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

D- наружный диаметр. При достижении точности D наружная поверхность вала обрабатывается термически и шлифуют. На ступице внутреннюю поверхность на диаметре D нельзя шлифовать (ступицу не термообрабатывают).

Обозначение на чертеже:

D – 8 – 42 курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru .

б) по боковой поверхности:

b – 8 – 42 курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Используется реже, чем (а). Позволяет получить большую нагрузку способом шлицевых соединений, но совершенно не обеспечивает точности центрирования. Так как боковые поверхности хорошо прилегают и меньшей распределении нагрузки на эти поверхности.

в) по внутреннему диаметру (обеспечивает точное центрирование позволено термическая обработка и вал и ступицу, точность размера d осуществляется шлифованием)

d – l – 42 курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Расчет шлицев на смятие

Напряжение смятия боковой поверхности шлица:

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru - коэффициент неравномерности распределения нагрузки

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru определяется в зависимости от посадки шлицевого соединения, а также видов термообработки. (по справочникам).

Сварные, заклепочные соединения относятся к числу неразъемных

4.Заклёпочные соединения:

Достоинства: возможность работы при колебаниях и вибрациях, технологичны

Недостатки: металлоёмкость значительна

 
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

ослабленная прочность из – за отверстий

Расчёт по напряжению среза

τср = 4F/πd2 ≤ ( τ )ср

d≥√4F/π( τ )ср

Лист заклёпки считается на смятие:

δсм = F/ds ≤ ( δ )см

При расчёте групповых заклёпочных соединений нагружённых на одну заклёпку, находится напряжение среза.

5.Сварные соединения:

Достоинства : быстрота и качество изготовления (технологичные)

экономичность (дешёвые)

малая металлоёмкость

Недостатки: недостаточная прочность

не работает на вибрации

1) любые сварные соединения образуются двумя видами швов:

- стыковым

- угловым

-

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
Стыковой шов: разрушение шва такое же, как и основного металла

Угловой шов: Разрушение шва происходит из-за касательных напряжений среза, они является разрушающими. S=k (катет шва), h – высота площадки по которой разрушается шов

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
h = ksin45 = 0,7k

2) Сварные соединения:

стыковые (одна деталь продолжает другую, выполняется только стыковым швом)

       
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
    курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
 

(5<8мм), (8<5<16мм).

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Обозначение швов на чертежах: линия – выноска; полка и односторонняя стрелка; упирается на линию основного или невидимого контура. Основная надпись пишется на полке (видимый контур) или под ней (невидимый контур).

- усиление шва снять

- курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
сварки по незамкнутому контуру

Если шов несколько (идентичен), обозначается только один, а остальные номерами (они подсчитываются и обозначаются на линии – выноски).

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
а) воздействия растяжения силы F:

δ = F/bs ≤ ( δ )р

( δ )р = 0,9 ( δ )р (для ручной электродуговой сварки)

б) воздействие изгибающего момента Мх:

δиз = Мх/ Wх = 6Мх/bs2 ≤ ( δ )из

Мх = bs2/6

Если Мх = 0, а есть Мz Wz = bs2/6

в) воздействие F и Мх:

       
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
    курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
 

Напряжённым считается отдельная для каждого силового фактора, а затем складываемые геометрические и арифметические – нахлёсточные (одна деталь перекрывает другую, образуется только угловым швом).

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

1)

       
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru   курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
 

Напряжение τср надо высчитывать как действие изгибающих моментов.

τср = Миз/W = 6 Миз / l(0,7k)2 ≤ (τср)2

2) В зависимости от F различают лобовые и фронтальные швы:

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
Лобовой шов

τср = F/0,7kl ≤ ( τ )ср

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
Фронтальный шов F, l1, l2

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru F2l1 = F1l2

F = F1 + F2

F1/F2 = l1/l2

F = F2 (1 + l1/l2)

F2 = F/1 + l1/l2

F1 = F2 * l1/l2

τср = F/0,7kb1 ≤ ( τ )ср

b1 ≥ F1/0,7k( τ )ср

b2 ≥ F2/0,7k( τ )ср

При обозначении нахлёста шва на чертежах проставляют обозначения шва по стандарту Н1, а рядом значок величины катета шва и ГОСТ

-

           
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru   курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru   курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
 
 

угловые (одна деталь кромкой приваривается к другой, детали находятся под углом, образуется, как угловой , так и стыковой швы).

τсрМ = М/W = 6M/l(0,7 * k)2

τсрF = F/А = F/0,7kl

δср = 6М/l * S2

δр = F/lS

-

           
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru   курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru   курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
 
 

Тавровые (одна деталь перпендикулярна или наклонно приварена к другой).

Классификация:

ПЕРЕДАЧИ

Передачи бывают:

1) Трением

2) Зацеплением

а) С непосредственным контактом (зуб.)

б) Передачи гибкой связью (переменные)

1.Ременные передачи

1.1 Достоинства и недостатки, и классификация.

Достоинства: возможные работы на высоких скоростях

бесшумность, плавность работы, поглощение ударов и толчков.

простота и дешевизна конструкции

Недостатки: - повышение нагрузка на валы из-за необходимой натяжки ремня.

недостаточная долговечность ремней ( ≈ 5000 часов работы).

повышенные требование к натяжке ремня.

недостаточная натягивая способность (ниже чем в зубчатых и цепных).

Классификация ремней

1) Плоскоременная передача.

“+” курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru простота конструкции

“+” не требует точности установки шкива

“ − “более габаритна

Плоские ремни: прорезиненные хлопчатобумажные и др..

Клиноременная передача (φ=40°)

Имеет курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

большую тяговуя способность (повыш. Привед. коэф. трения

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Толщина и ширина

стандартизации О,А,Б,В,Г,Д

Достоинство: в клиноременной передаче размер сечения ремня можно использовать до 8 ремней (больше не рекомендуется, т.т. ремни выполняются в виде бесконечной ленты с разной в пределах допуска длиной).

2) Поликлиновый ремень

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

“ − “ недостаточно либкие (малая долговечность).

Кордшнуровые и кордтканевые ремни для повышенной прочности.

3)Круглый ремень (используют в приборах и в быту)

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru Недостаток: малая тяговая способность

материал: резина, кожа.

3) Зубчатые ремни (передача движения осуществляется зацеплением)

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Достоинства: -высокая тяговая способность

не требуется большого натяжения

Недостатки: высокие требование к установке шкивов (оси шкивов должны быть строго параллельны)

1.3 Геометрические и кинематические зависимости.

Рассмотрим: шкив и ремень.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru 1-ведущий шкив

2-ведомый шкив

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

В ременной передаче из-за податливости и проскальзывания ремня курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Где ξ- коэф. скольжения в ремне [0.1±0.2]

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Передаточное отношение ременной передачи

В практике курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

u выбирается от 2÷4

1.2 Геометрические параметры и зависимости:

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

1) Диаметры Д1 и Д2

2) Межосевое расстояние

3) Угол наклона между ветвями ремня β

4) Угол охвата ремнем шкива курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru α1 и α2 . чем дольше α1 тем сцепление выше.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru α1≥[α ]

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru α1 ограничивается =>

[ α ]- допускаемый угол охвата

для клиноременных [ α ] = 120°, плоско ременных [ α ] = 150°

Найдем α1 : α1 =180°-β= π-β

Найдем α2 : α2=180°+β= π+β

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Учитывая что β – малая величина, а ее sin – сам угол, получим:

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru


Вывод формулы для определения длины ремня

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Д1 , Д2 – величины стандартные

а назн, в зависимости от Д1 и Д2

Если клиноременная передача, то L округлое по стандарту. Затем вновь пересчитать а.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Только потом троверяем

Т.к. β зависит от а.

Скольжение в ремне.

Потери на трение КПД.

Пусть ремень действует предварительное натяжение F0 . крутильный момент уравновешен дополнительным грузом.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru Часть дуги деформирована, а другая покоится.


В результате натяжке ремня в зоне упругого скольжения, сцепление будет min. Если Т увеличивать, дуга упругого скольжения будет расти. Если дуга упругого скольжения будет приближена к углу охвата (дуга покоя ≈0), то произойдет буксование ремня на шкиве, что нежелательно. Нужно увеличить силу предварительного натяжения F0 , чтобы уйти от буксования.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Потери на трения из-за упругого скольжения в ремне; из-за сопротивления воздуха, перегибов ремня и т. д…

Построение кривых скольжения.

Кривые скольжения ξ(φ), η (φ)

φ – коэф. Тяги (отношение открытых сил к 2F0)

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

F0 – предварительного натяга

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

η в пределах 0,96 (плоские) 0,95 (клиновые)


курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Для разных ремней кривых скольжения выявили φ=φкр

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

[Q]t0 – допустимое полезное окружное напряжение идеальной передачи (из таб. Значений)


Идеальная передача u=1, α=180°, ν=10 м/с

К реальной передаче переход домножением [Q]t0 на ряд коэф.

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

- для реальной передачи

Кα - коэффициент учитывающий угол охвата малого шкива

Кн – коэффициент учитывающий вид выбран натяжение ремня

Кр – коэффициент режима работы (учитывающий работу при спокойной нагрузке при толчках и ударах, при слабом колебании)

Силовые зависимости в ременной передаче.

1. в идеальной передаче (зависимость Эйлера)

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

f – коэффициент трения, α – угол охвата

2) зависимость Понселе

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

δ – удлинение ремня

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

F2 – холостой ветви

F1 – усилие в рабочей ветви

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

решив совместно системы и уравнения получим

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru
курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

И


Формулы Понселе

Зубчатые передачи

Классификация

Зубчатые передачи в зависимости от расположение осей:

1) с параллельными осями (цилиндрические)

В зависимости от формы зуба: прямозубые и косозубые.

Зубчатые передачи с параллельными осями – планетарные.

2) с пересекающимися осями (конические): прямозубые, косозубые ( с тангенц. зубом), кривозубые ( с круговым зубом),

3) со скрещивающимися осями (червячные, гипоидные, винтовые).

Виды разрушение зубьев

Критерии работоспособности и виды разрушения зубьев

Разрушение зубьев:

1.Излом зуба

Характерен для открытых зубчатых передач. По этой причине, расчет, предотвращающий излом зуба, является основным для открытых зубчатых передач (Расчет зубьев на изгибную выносливость)

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru Излом

 
  курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

усталостный от пергрузок

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru излом от перегрузок

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

излом от усталостной трещины

2) Контактное выкрашивание зубьев (характерно для .закрытых зубчатых. передач) Является результатом появления контактных напряжений, которые, в результате попадания масла в усталостную трещину, будут вызывать её развитие, что в дальнейшем приведет к вырыву материала. с поверхности (появление,. Следовательно, разрушений в виде ямок).

Контактное выкрашивание не опасно и харак. для зубчатых передач, работающих в масле.

Предотвращение:

а) термообработка поверхности

б) расчеты на контактную прочность

3) Износ зубьев. (вызывает. утонение зуба, искажение его формы).

Предотвращение:

а) увеличение твердости рабочей поверхностей

б) включение присадок в масла

4) Пластическая деформация (возникает у зубьев из мягкого материала от перегрузок)

Предотвращение:

а) расчет от перегрузок

б) выбор материала

5) Отслаивание поверхности (характерно для твердого материала в результате действия перегрузок).

Подбор подшипников качения

Тела качения и дорожки качения подвержены воздействию контактных напряжений. В результате этого воздействия может происходить усталостное выкрашивание контактирующих поверхностей после длительного времени их работы. К видам разрушения подшипников относят абразивный износ, возникающий в результате недостаточной защиты от абразивных частиц. Для быстроходных подшипников характерно разрушение сепараторов. При сильных перекосах валов может наблюдаться раскалывание колец и тел качения от воздействия ударных нагрузок. Кроме того возможны остаточные деформации деталей подшипников, происходящие у тихоходных подшипников при перегрузках.

Практический расчет (подбор) подшипников проводят не по истинным напряжениям контакта, а по условным напряжениям (расчет стандартизирован ГОСТ 18854-73, ГОСТ 18855-73).

Валы и оси

Общие сведения

Валы предназначены для передачи крутящего момента и для поддержания установленных на них деталей

Различают прямые, коленчатые и гибкие валы. (Рис.1)

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Различные типы валов

Опорные части валов и осей называют цапфами. Промежуточные цапфы называются шейками, концевые шипами.

Коленчатые валы применяют при необходимости преобразо­вания возвратно-поступательного движения во вращательное.

Гибкие валы состоят из нескольких плотно навитых слоев

каждый из которых состоит из плотно навитых проволок Таким образом, гибкие валы представляют собой многослойные многозаходные витые пружины кручения (4-12) слоев. Гибкие валы имеют броню.

Валы могут выполнятся полыми , что благоприятно с точки зрения их веса. (Обычно dHap/ dBHyT=2).

Иногда в массовом производстве применяют полые сварные валы из ленты, намотанной по винтовой линии.

5.2. Основы конструирования ступенчатых валовдля передач

Диаметры посадочных поверхностей под ступицы выбирают из нормального ряда предпочтительных чисел, а диаметры цапф в соответствие с диаметрами стандартных подшипников качения.

Диаметры dj и d2 (рис.la) выбирают разными или по воз­можности обеспечивающими свободный проход детали без повреж­дения предыдущей поверхности.

Если вал имеет несколько призматических шпоночных канавок по длине, то во избежание перестановки вала при фрезеровании их целесообразно выбирать одной ширины и размещать в одной плоскости.

Цапфы выполняют обычно цилиндрическими.

При воздействии на ступицу осевых нагрузок и их восприятие валом проводится следующими способами.

1. Упором детали в уступ (буртик), (рис.2а), или выполнение
гарантированного натяга.

2. При небольших нагрузках - гайками, штифтами, (рис.26),
клеммовыми соединениями.

3. Легкие и случайные нагрузки (вибрации) - клеммами и
стопорными курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru кольцами, (рис.2в)

Способы осевой фиксации ступицы на валу.

Способы осевой фиксации ступицы на валу.

Переходные участки валов между двумя ступенями выполняют с канавкой для выхода шлифовального круга. (Рис.3)

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Переходной участок вала.

Канавки обычно применяют на концевых участках валов, где изгибы не велики. Они вызывают концентрацию напряжений.

Кроме того переходные участки валов между двумя ступенями выполняют с галтелью постоянного или переменного радиуса (рис.4). Радиус галтели должен быть r=O.ld .

курс лекций « детали машин и основы конструирования» - student2.ru

Переходной участок вала в виде галтели.

5.3. Материалы для изготовления валов и осей, мероприятия по увеличению несущей способности валов\

В некоторых случаях в неответственных деталях валы и оси без термической обработки изготовляют из стали типа сталь 5.

Для валов, имеющих повышенную несущую способность шлицев и цапф, применяют среднеуглеродистую и легированную сталь 45, 40Х, 40ХН, 40ХНМА, ЗОХГТ (последние для более ответственных передач)

с-6 7 для промежуточного вала редуктора;

с-7 8 для быстроходного вала редуктора,

можно определить ориентировочный размер проектируемого вала.

При проведении проектировочного расчета диаметр вала также можно принять равным и тому, с которым соединяется рассчиты­ваемый (на пример вал электродвигателя)

После выполнения проектного расчета осуществляют конст­руирование вала исходя из выполняемой функции. При этом уточ­няют диаметры, выполняют уступы, шпоночные и шлице вые пазы. Концы валов выполняют стандартными.

При выполнении уступа высоту буртика t и размеры галтелей rj и г2 рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра вала по таблице 1.

При конструировании вала учитывается достаточно много факторов: возможность сборки-разборки деталей вала, выполнение требований по установке уплотнительных манжет, технологичность его изготовления, применение стандартных концов тихоходных и быстроходных валов и другие.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КУРС ЛЕКЦИЙ « ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ»

НАБЕРЕЖНЫЕ ЧЕЛНЫ

Детали машин.

Наши рекомендации