Допускаемые напряжения

Т.М. Кокина, П.Д. Павленко, А.П. Павленко, В.Н. Никишин

ДЕТАЛИ МАШИН В ПРИМЕРАХ И ЗАДАЧАХ

Учебное пособие

Допущено Учебно-методическим объединение вузов по университетскому политехническому образованию

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям

Набережные Челны

УДК 375.113.004: 629.113

ББК

Рецензент: кандидат техн. наук Мухаметдинов Э.М.

Кокина Т.М., Павленко П.Д., Павленко А.П., Никишин В.Н.Детали машин в примерах и задачах: Методическое пособие для практических занятий и курсового проектирования по деталям машин / Сотавитель: Кокина Т.М.

Набережные Челны: Изд-во Набережночелнинского института (филиала) КФУ, 2015. – 155 с.

В методическом пособии рассмотрены основные примеры расчетов типовых деталей, используемых в общем машиностроении. Издание может использоваться студентами для практических занятий и при выполнении курсового проектирования.

В пособии рассмотрены основные примеры расчетов типовых деталей, используемых в общем машиностроении, которые могут использоваться для практических занятий и при выполнении курсового проектирования.

Издание предназначено для студентов, магистрантов, вузов и специалистов.

ISBN	© Т.М.Кокина, П.Д.Павленко, А.П.Павленко, В.Н.Никишин, © Набережночелнинский институт (филиал) КФУ, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……….........…………...………………………………....5

Глава I. Основы выбора допускаемых напряжений и коэффициентов безопасности......……………...………………..8

1.1. Общие сведения……………............….…..…………...………8

1.2. Допускаемые напряжения……...............................................10

1.3. Коэффициент безопасности…………............……………....15

Глава II. Расчет соединений

2.1. Сварные соединения………………………………... ....18.2.1.1 Расчет сварных соединений, выполненных стыковым швом……………………..….……………….....................……..21

2.1.2 Расчет сварных нахлесточных соединений. ………...26

2.1.3 Расчет пробочных и проплавных соединений.

2.1.4 Расчет тавровых соединений..........................................35

2.1.5 Расчет соединений, выполненных контактной сваркой…………………………………………………… .35

2.2 Расчет соединений, включающих группу болтов…36

Глава I1I.Расчет передач

3.1.Подбор ремней клиноременной передачи………………………………………..........……..……..37

3.2. Кинематическеи силовые расчеты привода. Подбор электродвигател……………………………………...........…...40

Глава IV.Расчет зубчатых передач

4.1.Расчет зубьев на контактную и изгибную прочность(основные расчетные зависимости)

..................................................................................................43

4,1.1 Проектировочный расчёт на контактную выносливость

4.2.2. Расчёт на выносливость зубьев при изгибе…

4.2.3 Проверочный расчёт на контактную прочность..…49

4.2.4 Расчёт на прочность при изгибе…………………….58

Глава V. Примеры расчета цилиндрических зубчатых передач

5.1 Расчет косозубой зубчатой передачи………….…68

5.2 Расчет цилиндрической прямозубой передачи………80

5.3 Подбор чисел зубьев планетарной передачи.

Глава V I. Расчет червячных передач

6.1 Выбор материала и расчет допускаемых

напряжений…………………………………………………86.6.2. Проектировочный расчет передачи…………………..91

6.3 Проверочный расчет передачи

6.4. Тепловой расчет………………………………………..93

Глава V I1. Расчет цепных передач

7.1. Критерий работоспособности цепных передач.

Подбор цепей по несущей способности………………….94

7.2Расчет приводных втулочных и роликовых цепей…...…94

7.3. Порядок расчета приводных втулочных и роликовых цепей…………………………………………………………95

7.4. Пример расчета цепной передачи…………..……………...98

Глава V I11. Расчет подшипников качения

8.1 Подбор подшипников по статической грузоподъемности……………………………….……….103

8.2 Подбор подшипников по динамической грузоподъемности……………………………….……….103

8.3 Определение эквивалентной динамическойнагрузки……………………………………………………104

8.4 Особенности выбора радиальных подшипников……105

8.5 Особенности выбора радиально-упорных подшипников………………………………………………105

8.6. Пример подбора подшипников на заданный ресурс для двухступенчатого зубчатого редуктора

ГЛАВА I Х Расчет валов

9.1 Проверочный расчет валов на выносливость на примере червячно-цилиндрического редуктора…… …114

8.2 Расчет валов на усталостную прочность цилиндрического зубчатого редуктора…………………125.

ГЛАВА Х Расчет и выбор муфт.

10.1 Классификация муфт, их назначение………………134

10.2 Подбор муфты………………………………………..139

ГЛАВА Х I Расчет коробки скоросте

11.1. Кинематический и силовой расчет привода.

Выбор электродвигателя………………………………..142

11.2. Расчёт косозубой цилиндрической передачи

(быстроходная ступень, 1-я скорость)………………….144

11.3. Расчёт косозубой цилиндрической передачи

(быстроходная ступень, 2-я скорость)………………….148

11.4. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (тихоходная ступень) Пример расчета…………………153

Список рекомендуемой литературы........................................158

ГЛАВА I. ОСНОВЫ ВЫБОРА ДОПУСКАЕМЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ И КОЭФФИЦИЕНТОВ БЕЗОПАСНОСТИ

Общие сведения

Работоспособность деталей машин оценивают по прочности, износостойкости, жесткости, теплостойкости, виброустойчивости, надежности. Выбор того или иного критерия основывается на условиях работы конструкции. А расчет ведется по одному или нескольким из них. При этом для большинства деталей машин главным критерием работоспособности является прочность.

При расчете на прочность различают:

а) проектный расчет, в котором по значению допускаемого напряжения находят основные размеры какой-либо детали;

б) проверочный расчет, когда производится оценка прочности сравнением расчетных напряжений с допускаемыми для сконструированной детали или расчетного коэффициента безопасности с допустимым коэффициентом безопасности.

Условия прочности записывают следующим образом:

( ) или , (1.1)

где ( ) – соответственно расчетные нормальные (касательные) напряжения; ( ) – нормальные (касательные) предельные напряжения; , – расчетный и допускаемый коэффициенты безопасности.

Расчетные напряжения, или основные размеры детали, определяют из условий прочности

на растяжение-сжатие:

, (1.2)

где – сила растяжения-сжатия, Н; – площадь поперечного сечения, м²;

на смятие:

, (1.3)

где – сила смятия, Н; – площадь поперечного сечения, м²;

на срез:

, (1.4)

где – сила среза, Н; – площадь поперечного сечения, м²;

на изгиб:

, (1.5)

где – изгибающий момент, Н м; – момент сопротивления изгибу, м³;

на кручение:

, (1.6)

где – крутящий момент, Н м; – момент сопротивления кручению, м³.

Допускаемые напряжения

Допускаемые напряжения находят как часть предельных напряжений, при которых происходит разрушение деталей или нарушение нормальных условий их взаимодействия вследствие недопустимо больших остаточных деформаций:

или . (1.7)

При статических нагрузках предельным напряжением для пластичных материалов является предел текучести ( ), для хрупких – предел прочности ( ) (рис. 1.1 и табл. 1.1, 1.2). Таким образом, с учетом масштабного фактора и эффективного коэффициента концентрации напряжений при статических грузках

для пластичных материалов:

, (1.8)

для хрупких материалов:

, (1.9)

где – допустимый коэффициент безопасности.

Рис. 1.1. Диаграмма растяжения: