Вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин

ВОПРОС 1. НАГРУЗКИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ДЕТАЛЯХ МАШИН

В конструкциях детали работают в различных условиях, которые в совокупности образуют режимы нагружения – закономерности изменения нагрузки в конкретных условиях внешней среды. При этом, под нагрузкой понимают не только механическое воздействие (сила, момент), но и любое другое действие, например тепловое, вызывающее деформацию деталей.

По характеру нагружения внешние силы разделяют на поверхностные, и объемные, сосредоточенные и распределенные.

По характеру изменения нагрузки во времени их подразделяют на статические и циклические.

Статические нагрузки – не изменяющиеся или медленно изменяющиеся во времени.

Циклические нагрузки – нагрузка изменяющаяся во времени.

Циклические нагрузки характеризуются параметрами цикла:

- амплитудой напряжений σа;

- средним напряжением σm,;

- коэффициентом ассиметрии цикла r;

Циклическая нагрузка и соответственно напряжения представляются некоторой беспорядочной кривой, в которой, однако, можно установить определенную закономерность

Схематизированная картина напряжений представляется следующими синусоидальными циклами:

- асимметричный цикл

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Среднее напряжение цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

Амплитудное напряжение цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

Коэффициент асимметрии цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

- пульсирующий цикл:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Среднее напряжение цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

Минимальное напряжение – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

Максимальное напряжение – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

Коэффициент асимметрии цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

- знакопеременный цикл:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Среднее напряжение цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

Амплитудное напряжение цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

Коэффициент асимметрии цикла – вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

В зависимости от числа циклов нагружения само нагружение бывает статическим, малоцикловым и многоцикловым.

В соответствии с этим модели разрушения бывают:

- статическая модель разрушения – при действии кратковременных больших сил;

- малоцикловая – 102-105 циклов;

- усталостная - при числе циклов нагружения более 105.

ВОПРОС 5. КЛАССИФИКАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ. ТРЕБОВАНИЯ К СОЕДИНЕНИЯМ В МАШИНОСТРОЕНИИ.

Детали, составляющие машину, связаны между собой тем или иным способом. Эти связи можно разделить на подвижные (различного рода шарниры, подшипники, зацепления и пр.) и неподвижные (резьбовые, сварные, шпоночные и др.). Наличие подвижных связей в машине обусловлено ее кинематической схемой. Неподвижные связи обусловлены целесообразностью расчленения машины на узлы и детали для того, чтобы упростить производство, облегчить сборку, ремонт, транспортировку и т. п.

Неподвижные связи в технике называют соединениями.

По признаку разъемности все виды соединений можно разделить на разъемные и неразъемные.

Разъемные соединения позволяют разъединять детали без их повреждения. К ним относятся резьбовые, штифтовые, клеммовые, шпоночные, шлицевые и профильные соединения.

Неразъемные соединения не позволяют разъединять детали без их повреждения. Применение неразъемных соединений обусловлено в основном технологическими и экономическими требованиями. К этой группе соединений относятся заклепочные, сварные и соединения с натягом.

Соединения с натягом отнесены к группе неразъемных условно, так как они позволяют производить повторную сборку и разборку, при этом происходит частичное повреждение сопрягаемых поверхностей, приводящее к уменьшению нагрузочной способности соединений.

Основным критерием работоспособности и расчета соединений является прочность.

Необходимо стремиться к тому, чтобы соединение было равнопрочным с соединяемыми элементами. Наличие соединения, которое обладает прочностью, составляющей, например, 0,8 от прочности самих деталей, свидетельствует о том, что 20% нагрузочной способности этих деталей или соответствующая часть металла конструкции не используется.

Желательно, чтобы соединение не искажало форму изделия, не вносило дополнительных элементов в его конструкцию и т. п. Например, соединение труб болтами требует образования фланцев, сверления отверстий под болты, установку самих болтов с гайками и шайбами. Соединение труб сваркой встык не требует никаких дополнительных элементов. Оно в наибольшей степени приближает составное изделие к целому. С этих позиций соединение болтами может быть оправдано только разъемностью.

Расчёт резьбы на прочность.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Основные виды разрушения резьб:

крепежных — срез витков,

ходовых — износ витков.

В соответствии с этим основными критериями работоспособности и расчета для крепежных резьб являются прочность, связанная с напряжениями среза вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , а для ходовых резьб ‑ износостойкость, связанная с напряжениями смятия вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Условия прочности резьбы по напряжениям среза:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru для винта

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru для гайки

где Н ‑ высота гайки или глубина завинчивания винта в деталь;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru или вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент полноты резьбы;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы.

Если материалы винта и гайки одинаковы, то по напряжениям среза рассчитывают только резьбу винта, так как d1 < d.

Условие износостойкости ходовой резьбы по напряжениям смятия:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

где вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ число рабочих витков (например, число витков гайки).

ВОПРОС 14. РАСЧЁТ НА ПРОЧНОСТЬ БОЛТА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СЛУЧАЯХ НАГРУЖЕНИЯ (БОЛТ НАГРУЖЕН СИЛОЙ СДВИГАЮЩЕЙ ДЕТАЛИ И ПОСТАВЛЕН С ЗАЗОРОМ И БЕЗ ЗАЗОРА)

Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выполнена в двух вариантах:

Болт поставлен с зазором. При этом внешнюю нагрузку F уравновешивают силы трения в стыке, которые образуются от затяжки болта. Без затяжки болтов детали могут сдвигаться в пределах зазора, что недопустимо.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Рассматривая равновесие детали 2, получим условие отсутствия сдвига деталей:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

где i ‑ число плоскостей стыка деталей; при соединении только двух деталей i=1;

f ‑ коэффициент трения в стыке (f = 0,15...0,20 для сухих чугунных и стальных поверхностей);

К ‑ коэффициент запаса (K = 1,3…1,5 при статической нагрузке; К = 1,8…2 при переменной нагрузке).

Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Отметим, что в соединении, в котором болт поставлен с зазором, внешняя нагрузка не передается на болт. Поэтому болт рассчитывают только на статическую прочность по силе затяжки даже при переменной внешней нагрузке. Влияние переменной нагрузки учитывают путем выбора повышенных величин коэффициента запаса.

Болт поставлен без зазора. Такая установка болта в отверстие соединяемых деталей обеспечивает восприятие внешней нагрузки стержнем болта. При расчете прочности соединения не учитывают силы трения в стыке, так как затяжка болта в принципе не обязательна. В общем случае болт можно заменить штифтом. Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.

Условие прочности по напряжениям среза:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

где i ‑ число плоскостей среза.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Условие прочности по напряжениям смятия:

для средней детали

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

для крайней детали

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Эти формулы справедливы для болта и деталей. Из двух величин напряжений вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru в этих формулах расчет прочности выполняют по наибольшей, а допускаемое напряжение определяют по более слабому материалу болта или детали.

Способы сборки

Сборку соединения выполняют одним из трех способов: прессованием, нагревом втулки, охлаждением вала.

Прессование — распространенный и несложный способ сборки. Однако этому способу свойственны недостатки: смятие и частичное срезание (шабровка) шероховатостей посадочных поверхностей, возможность неравномерных деформаций деталей и повреждения их торцов. Шабровка и смятие шероховатостей приводят к ослаблению прочности соединения до полутора раз по сравнению со сборкой нагревом или охлаждением. Для облегчения сборки и уменьшения шабровки концу вала и краю отверстия рекомендуют придавать коническую форму (рис. 7.2).

Шабровка поверхностей контакта устраняется полностью при сборке по методу нагревания втулки (до 200…400°С) или охлаждения вала (твердая углекислота -79°С, жидкий воздух -196°С). Недостатком метода нагревания является возможность изменения структуры металла появление окалины и коробления. Метод охлаждения свободен от этих недостатков.

Шпонки тангенциальные

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Поперечное сечение прямоугольник. В поперечном сечении соединения шпонка одной своей широкой стороной располагается касательно к окружности вала ‑ втулки. Шпонка состоит из двух односкосных одинакового уклона клиньев, составленных таким образом, что узкие грани ‑ они являются рабочими ‑ параллельны. Эти шпонки применяются сравнительно редко.

Прочность узкой грани по смятию проверяется по условию

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

где вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru - ширина фаски;

Сегментная шпонкаявляется разновидностью призматической шпонки, так как принцип работы этой шпонок подобен принципу работы призматической шпонки. Основные размеры сегментных шпонок b×h×D (ширина, высота, диаметр заготовки) стандартизованы в зависимости от диаметра вала ГОСТ 24071-80. Длина шпонки l.

Аналогично соединению с призматической шпонкой для сегментной шпонки получим

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

При длинных ступицах можно ставить в ряд по оси вала две сегментные шпонки.

Соединения с цилиндрической шпонкой

Цилиндрическую шпонку используют для закрепления деталей на конце вала. Цилиндрическую шпонку устанавливают в отверстие с натягом. В некоторых случаях шпонке придают коническую форму.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Условие прочности соединения цилиндрической шпонкой по напряжениям смятия:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Расчет зубчатых соединений

Основными критериями работоспособности и расчета зубчатых соединений являются:

- сопротивление рабочих поверхностей смятию;

-- сопротивление изнашиванию от фреттинг-коррозии (это коррозионно-механическое изнашивание при малых относительных колебательных перемещениях соприкасающихся поверхностей).

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Упрощенный расчет по обобщенному критерию. Вупрощенной расчетной модели принято равномерное распределение нагрузки по длине зубьев. При этом получают:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

где вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ номинальный крутящий момент (наибольший из длительно действующих);

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru = 0,7…0,8 ‑ коэффициент неравномерности нагрузки по зубьям;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ число зубьев;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ рабочая высота зубьев;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ рабочая длина зубьев;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ средний диаметр соединения.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru - допускаемое напряжение смятия зависящее от типа соединения, условий эксплуатации и твёрдости зубьев.

Для прямобочных зубьев: вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

для эвольвентных зубьев: вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

где вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ модуль зубьев;

Паяные соединения

Соединение образуется в результате химических связей материала деталей и присадочного материала, называемого припоем. Температура плавления припоя (например, олова) ниже температуры плавления материала деталей, поэтому в процессе пайки детали остаются твердыми. Размер зазора в стыке деталей в значительной мере определяет прочность соединения. Уменьшение зазора до некоторого предела увеличивает прочность. Размер оптимального зазора зависит от типа припоя и материала деталей. Для пайки стальных деталей тугоплавкими припоями (серебряными и медными) приближенно рекомендуют зазор 0,03…0,15 мм, при легкоплавких припоях (оловянных) ‑ 0,05…0,2 мм.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Расчет прочности паяных соединений аналогичен расчету сварных.

Например, для стыковых соединений

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

для нахлесточных соединений (рис. 4.4, 6)

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

где вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ допускаемые напряжения в паяном шве.

Аналогично можно записать расчетные напряжения для других конструкций соединений.

Конструкция клеевых соединений подобна конструкции паяных, только припой здесь заменен клеем, а образование соединения выполняют без нагрева деталей. Соединение осуществляется за счет сил адгезии (сил сцепления) в процессе затвердевания жидкого клея.

Прочность клеевого соединения в значительной степени зависит от толщины слоя клея. Рекомендуемые значения 0,05...0,15 мм. Клеевые соединения лучше работают на сдвиг, хуже на отрыв. Поэтому предпочтительны нахлесточные соединения.

Расчеты на прочность производят по тем же формулам, что и для паяных соединений. Качество клеевого соединения характеризуется не только его прочностью, но также водостойкостью, теплостойкостью и другими показателями.

Заклёпочные соединения

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Образуются с помощью специальных деталей – заклёпок. Заклёпка имеет грибообразную форму и выпускается с одной головкой (закладной) вставляется в совместно просверленные детали, а затем хвостовик ударами молотка или пресса расклёпывается, образуя вторую головку (замыкающую). При этом детали сильно сжимаются, образуя прочное, неподвижное неразъёмное соединение.

Достоинства заклёпочного соединения:

+ соединяют не свариваемые детали;

+ не дают температурных деформаций;

+ детали при разборке не разрушаются.

Недостатки заклёпочного соединения:

` детали ослаблены отверстиями;

` высокий шум и ударные нагрузки при изготовлении;

` повышенный расход материала.

Заклёпки изготавливают из сравнительно мягких материалов: Ст2, Ст3, Ст10, Ст15, латунь, медь, алюминий.

Заклёпки стандартизованы и выпускаются в разных модификациях.

‑ Сплошные с полукруглой головкой (а) ГОСТ 10299-80, 14797-85 для силовых и плотных швов;

‑ Сплошные с плоской головкой (б) ГОСТ 14801-85 для коррозионных сред;

‑ Сплошные с потайной головкой (в) ГОСТ 10300-80, 14798-85 для уменьшения аэро- и гидросопротивления (самолёты, катера);

‑ Полупустотелые (г,д,е) ГОСТ 12641-80, 12643-80 и пустотелые (ж,з,и) ГОСТ 12638-80, 12640-80 для соединения тонких листов и неметаллических деталей без больших нагрузок.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Заклёпки испытывают сдвиг (срез) и смятие боковых поверхностей. По этим двум критериям рассчитывается диаметр назначаемой заклёпки. При этом расчёт на срез – проектировочный, а расчёт на смятие – проверочный.

Здесь и далее имеем в виду силу, приходящуюся на одну заклёпку.

При одной плоскости среза диаметр заклёпки: При двух плоскостях среза (накладки с двух сторон):
вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Напряжения смятия на боковых поверхностях заклёпки sсм =P/Sd ≤[s]см,

где S – толщина наименьшей из соединяемых деталей. При проектировании заклёпочных швов как, например, в цистернах, необходимо следить, чтобы равнодействующая нагрузок приходилась на центр тяжести шва.

Расчетная нагрузка

За расчетную нагрузку принимают максимальную величину удельной нагрузки, распределенной по линии контакта зубьев:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

где вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ нормальная сила в зацеплении;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент расчетной нагрузки;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент распределения нагрузки между зубьями;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент концентрации нагрузки;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент динамической нагрузки;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ суммарная длина линии контакта зубьев.

Коэффициент распределения нагрузки между зубьями вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Определяется в зависимости от степени точности ( вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ) изготовления зубчатых колес по нормам плавности. Он учитывает влияние ошибок окружного шага и направления зубьев на величину вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru в ненагруженной передаче.

Коэффициент концентрации нагрузки вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Концентрация или неравномерность распределения нагрузки по длине зуба связана с деформацией валов, корпусов, опор и самих зубчатых колес, а также с погрешностями изготовления и сборки передачи.

Коэффициент динамической нагрузки вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Коэффициентом вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , учитывают только так называемые внутренние динамические нагрузки, присущие самой зубчатой передаче.

Геометрические параметры

Аналогами начальных и делительных цилиндров цилиндрических передач в конических передачах являются делительные конусы с углами вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

Конусы, образующие которых перпендикулярны образующим делительных конусов, называют дополнительными конусами.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Сечение зубьев дополнительным конусом называют торцовым сечением. Различают внешнее, внутреннее и среднее торцовые сечения. Размеры, относящиеся к внешнему торцовому сечению, сопровождают индексом вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru . Размеры в среднем сечении сопровождают индексом т.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru . и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ внешнее и среднее конусные расстояния,

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ ширина зубчатого венца.

Размеры по внешнему торцу удобнее для измерения, их указывают на чертежах. Размеры в среднем сечении используют при силовых расчетах. Зависимости размеров в среднем и торцовом сечениях:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Для прямозубых передач торцовое t и нормальное п сечения совпадают. При этом вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru = вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru округляют до стандартного.

Передаточное числокак и у цилиндрических передач,

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Кроме того, выразив вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru через конусное расстояние R и углы делительных конусов вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , получим:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , и при вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ruвопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Геометрические параметры

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ угол профиля (в осевом сечении для архимедовых червяков и в нормальном сечении зуба рейки, сопряженной с витками эвольвентного червяка);

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ осевой модуль. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной. Число заходов червяка обозначают вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

По стандарту, вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru = l; 2; 4. Рекомендуют: вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru = 4 при передаточном отношении i = 8…15; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru = 2 при i = 15…30; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru = l при i > 30.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент диаметра червяка.

Величины т и q стандартизованы. Для каждого модуля предусмотрены червячные фрезы при всех указанных q и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

Для того чтобы исключить слишком тонкие червяки, стандарт предусматривает увеличение q с уменьшением т. При тонком червяке увеличивается прогиб червячного вала, что нарушает правильность зацепления. Рекомендуют вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

Угол подъема винтовой линии вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Диаметры:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Длину нарезанной части червяка вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru определяют в зависимости от числа заходов червяка вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и коэффициента смещения x.

Червячные колеса.

При нарезании без смещения диаметры колёс:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Межосевое расстояние передачи:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

По условию неподрезания зубьев вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Для нарезания червячных колес со смещением и без смещения на практике используют один и тот же инструмент. Поэтому червяк всегда нарезают без смещения. Смещение инструмента при нарезании колеса выполняют в целях получения передачи с заданным или стандартным межосевым расстоянием.

При заданном межосевом расстоянии aw коэффициент смещения:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru или вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

У червячного колеса со смещением:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

все другие размеры остаются неизменными.

По условию неподрезания и незаострения зубьев величину х на практике рекомендуют изменять в пределах до ±0,7 (реже ± 1).

ВОПРОС 34. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ. (ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ И СКОРОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ). СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ.

Кинематические параметры передач

Передаточное отношение. Вчервячной передаче в отличие от зубчатой окружные скорости v1 и v2 направлены под углом 90° друг к другу и различны по величине. Поэтому червячная передача имеет следующие особенности: передаточное отношение не может быть выражено отношением вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru . При одном обороте червяка колесо повернется на угол, охватывающий число зубьев колеса, равное числу заходов червяка. Для полного оборота колеса необходимо вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru оборотов червяка, т. е. вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Так как вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru может быть небольшим и часто равным единице (чего не может быть у шестерни), то в одной червячной паре можно получить большое передаточное отношение. Это и является основным достоинством червячных передач.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Скольжение в зацеплении. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как в винтовой паре.Скорость скольжения вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость она равна геометрической разности абсолютных скоростей червяка и колеса, которыми в данном случае являются окружные скорости вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru :

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Здесь вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ угол подъема винтовой линии червяка. Так как практически вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru < 30°, то в червячной передаче вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru всегда значительно меньше вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , a вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru больше вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

Большое скольжение в червячных передачах служит причиной пониженного КПД, повышенного износа и склонности к заеданию (основные недостатки червячных передач).

Силы в зацеплении

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Вчервячном зацеплении действуют:

- окружная сила червяка вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru равная осевой силе колеса вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru :

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

- окружная сила колеса вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru равная осевой силе червяка вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru :

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

- радиальная сила:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

- нормальная сила:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

ВОПРОС 37 ПЛАНЕТАРНЫЕ ПЕРЕДАЧИ. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ.

Планетарными называют передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями. Передача состоит из центрального колеса а с наружными зубьями, центрального колеса b с внутренними зубьями, водила h и сателлитов g.

Движение может передаваться

При неподвижном колесе b: от а к h или от h к а;

При неподвижном водиле h:от а к b или от b к а.

При всех свободных звеньях одно движение можно раскладывать на два или два соединять в одно, например от b к а и h, от а и h к b и т. п. в этом случае передачу называют дифференциальной.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Достоинствами планетарной передачи являются:

- широкие кинематические возможности;

- компактность;

- малая масса

- внутреннее зацепление (g и b) обладает повышенной нагрузочной способностью, так как у него больше приведенный радиус кривизны в зацеплении

- возможность получать большие передаточные отношения (до тысячи и больше) без применения многоступенчатых передач;

- малая нагрузка на опоры, так как при симметричном расположении сателлитов силы в передаче взаимно уравновешиваются.

К недостаткам планетарных передач относятся повышенные требования к точности изготовления и монтажа.

Кинематика планетарных передач

При исследовании кинематики планетарных передач широко используют метод остановки водила — метод Виллиса.

Всей планетарной передаче мысленно сообщается вращение с частотой вращения водила, но в обратном направлении. При этом водило как бы затормаживается, а все другие звенья освобождаются. Получаем так называемый обращенный механизм, представляющий собой простую передачу, в которой движение передается от а к b через паразитные колеса g. Частоты вращения зубчатых колес обращенного механизма равны разности прежних частот вращения и частоты вращения водила.

Для обращенного механизма:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

В нашем случае колесо b заторможено, а ‑ ведущее и h ‑ ведомое, при вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru = 0получаем:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ; вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

или

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Частоту вращения сателлита определяют из равенства:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

При заданных вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru определяют вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru или ( вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru )как частоту вращения сателлита относительно водила или относительно своей оси (используют при расчете подшипников).

ВОПРОС 38. СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ ПЛАНЕТАРНОЙ ПЕРЕДАЧИ. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЛАНЕТАРНОЙ ПЕРЕДАЧИ.

Силы в зацеплении

По условиям равновесия сателлита:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ,

где вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Здесь вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ число сателлитов;

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между сателлитами.

Радиальные и осевые силы при известной окружной силе определяют так же, как и в простых передачах.

Значение вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru зависит от точности изготовления и числа сателлитов.

Расчет на прочность.

Для расчета прочности зубьев планетарных передач используют те же формулы, что и при расчете простых передач. Расчет выполняют для каждого зацепления;

- для наружного зацепления ‑ колеса а и g,

- для внутреннего ‑ колеса g и b.

Так как силы и модули в этих зацеплениях одинаковы, а внутреннее зацепление по своим свойствам прочнее наружного, то при одинаковых материалах достаточно рассчитывать только зацепление колес а и g.

При разных материалах расчет внутреннего зацепления выполняют с целью подбора материала колеса или как проверочный.

При расчете на изгиб используют формулу.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Для расчета по контактным напряжениям в расчётных формулах учитываются число сателлитов вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru и коэффициент вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru неравномерности распределения нагрузки между ними. Например, формулу для проектного расчёта относительно делительного диаметра при КНа = 1 получим в виде

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

При расчете пары а ‑ g по формуле полагают, что вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru ‑ диаметр меньшего колеса пары, а и равно отношению чисел зубьев большего колеса к числу зубьев меньшего.

Для планетарных передач рекомендуют вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

Оценка передачи

Основное достоинство передачи Новикова ‑ повышенная нагрузочная способность по контактной прочности. При H вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru 350 НВ она примерно в 1,5…1,7 раза больше, чем у аналогичной по размерам и материалу эвольвентной косозубой передачи.

Недостатки — повышенная чувствительность к изменению межосевого расстояния; сравнительно сложный исходный контур инструмента, некоторое снижение изломной прочности по сравнению с эвольвентным профилем.

Особенности зацепления

Профили зуба шестерни и колеса в передаче Новикова не эвольвентный, а круговой. Причём у шестерни профиль зуба выпуклый, с радиусом кривизны вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , а у колеса вогнутым, с вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru , несколько большим, но близким к вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru . Контактные напряжения в передаче значительно уменьшаются, так как контакт выпуклых эвольвентных профилей заменен контактом выпуклого и вогнутого профилей с малой разностью радиусов кривизны. Для сохранения непрерывности зацепления передачи Новикова выполняют косозубыми с вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru .

Если линия зацепления располагается за полюсной линией (по направлению вращения ведущего колеса), то зацепление называют заполюсным, если до полюса ‑ дополюсным. Одна и та же пара колес может иметь заполюсное или дополюсное зацепление в зависимости от того, какое из них является ведущим.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Признаком заполюсного зацепления является выпуклый профиль, у ведущего зуба и вогнутый у ведомого; дополюсного ‑ вогнутый у ведущего и выпуклый у ведомого. Очевидно, можно выполнить зубья так, чтобы одна часть их профиля была выпуклой, а другая ‑ вогнутой. Тогда они смогут зацепляться и за полюсом, и до полюса. Так был разработан вариант дозаполюсного зацепления.

Дозаполюсное зацепление имеет две линии зацепления, проводящие через точки а и б. Соответственно в два раза увеличивается и число точек контакта зубьев. В таких передачах зубья шестерни и колеса имеют одинаковый профиль: выпуклый ‑ у головки, вогнутый ‑ у ножки.

Принцип действия

Наружный диаметр вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru недеформированного гибкого колеса меньше внутреннего диаметра вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru жесткого колеса:

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru

В передаче по варианту I с ведомым валом соединено жесткое колесо, по варианту II ‑ гибкое колесо. В варианте I левый недеформированный конец гибкого цилиндра присоединен к корпусу. С правого конца в цилиндр вставлен генератор, который в данном примере представлен водилом с двумя роликами.

вопрос 1. нагрузки и напряжения в деталях машин - student2.ru Наружный размер по роликам больше внутреннего д

Наши рекомендации