Основные правила конструирования

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ. ПЕРЕДАЧИ

Учебное пособие

Омск

Издательство ОмГТУ

УДК 621.81(075)

ББК 34.42я73

Б 44

Рецензенты:

В. Н. Никитин, канд. техн. наук, доцент,

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия;

Л. О. Штриплинг, доктор техн. наук, профессор,

Омский институт сервиса

Бельков, В. Н.

Б 44Детали машин и основы конструирования. Передачи: учеб. пособие / В. Н. Бельков, Н. В. Захарова. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 164 с.

ISBN 978-5-8149-1038-7

Изложены основы теории, расчета и конструирования передач зацеплением и трением машин общего назначения.

Пособие по структуре, содержанию и методике ориентировано на изучение дисциплины «Детали машин и основы конструирования». Содержит справочные таблицы и данные на основе нормативных документов, принятых в практике конструирования.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

УДК 621.81(075)

ББК 34.42я73

ISBN 978-5-8149-1038-7 © ГОУ ВПО «Омский государственный

технический университет», 2010

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Детали машин и основы конструирования» является базовой при подготовке конструкторов широкого профиля – создателей новой техники, способствуя формированию умений и навыков, необходимых в инженерной деятельности.

Цель настоящего пособия – изложить в лаконичной форме учебный материал, касающийся основ теории, расчета и принципов конструирования передач зацеплением и трением машин общего назначения.

При этом подробно рассмотрены операции по выбору материалов передач и допускаемых напряжений, определению геометрических параметров передач, сил в зацеплении. Пособие написано в соответствии с принятой классификациией деталей машин. Приведенные термины, обозначения и расчёты передач машин соответствуют действующим стандартам.

Основные понятия

«Детали машин»– научная дисциплина по теории, расчету и конструированию деталей и сборочных единиц общемашиностроительного применения. В её задачи входит обобщение инженерного опыта создания машиностроительных конструкций, разработка научных основ расчета и проектирования надежных элементов и сборочных единиц конструкций.

«Детали машин» стали рассматривать как самостоятельную научную дисциплину во второй половине позапрошлого века.

Первый в России курс «Детали машин» был создан в 1881 г. В.Л. Кирпичевым (1845–1913).

Большой вклад в развитие науки в дальнейшем внесли П.К. Худяков (1857–1936), А.И. Сидоров (1866–1931), М.А. Саверин (1891–1952), Д.Н. Решетов и др.

Конструирование – логико-математический творческий процесс поиска оптимального варианта структуры, форм, размеров, материалов и взаимосвязи совокупности отдельных элементов, предназначенных для выполнения заданных функций в соответствии с требованиями технического задания, с учетом достижений науки и техники, патентных оценок и перспектив развития отрасли.

Основные правила конструирования

1. Ориентирование на нормальные условия эксплуатации.

2. Поиск оптимального конструктивного решения.

3. Выполнение условия равнопрочности.

Механизм – система сопряженных тел, предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других твердых тел.

Машина – устройство, выполняющее движения для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения физического или умственного труда человека и повышения его производительности.

По характеру рабочего процесса машины делятся на энергетические, технологические, транспортные, транспортирующие и информационные.

Энергетические машины преобразуют энергию любого вида (электрическую, паровую, тепловую) в механическую (электрические машины (электродвигатели), электромагнитные преобразователи тока, паровые машины, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), турбины) или механическую энергию в энергию любого вида (генераторы, компрессоры, воздуходувки, гидравлические насосы).

Технологические машины предназначены для преобразования обрабатываемого предмета (продукта), состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния (станки, сельскохозяйственные и строительные машины, аппараты и роботы).

Транспортные машины преобразуют энергию двигателя в энергию перемещения пассажиров и грузов на значительные расстояния (самолеты, локомотивы, теплоходы, автомобили, велосипеды и т. д.).

Транспортирующие машины преобразуют энергию двигателя в энергию перемещения пассажиров и грузов на незначительные расстояния (эскалаторы, конвейеры, элеваторы, подъемные краны, водоподъемные устройства и т. д.).

Информационные машины предназначены для получения, преобразования и хранения информации (электронно-вычислительные машины, шифровальные машины). Механические движения в них служат для выполнения вспомогательных операций, и поэтому в общепринятом понимании к машинам они отнесены условно.

Машины состоят из деталей, механизмов, сборочных единиц, агрегатов, соединенных при помощи специальных элементов в изделие.

Изделием называют любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятиях. ГОСТ 2.101-68 устанавливает следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты (в курсовом проекте задействованы только детали и сборочные единицы).

Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

В качестве конструкционных материалов, используемых в машиностроении для изготовления деталей машин, используют различные металлы (алюминий, железо, медь, титан), сплавы металлов (железоуглеродистые – чугун, сталь; магниевые; медноцинковые – латуни; меднооловянные – бронзы; сплавы алюминия и др.), неметаллы (пластмассы, древесину, текстолиты) и композиционные материалы.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (сваркой, свинчиванием, клепкой и др.).

Комплекс – два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (поточная линия станка или автоматическая телефонная станция, например).

Комплект – два и более изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект запасных частей, комплект инструмента).

Агрегат – укрупненный унифицированный элемент, обладающий полной взаимозаменяемостью и выполняющий определенные функции в технологическом процессе (например, в автомобиле это двигатель, коробка передач).

Основные показатели машин – надежность, производительность, экономическая эффективность, металлоемкость, энергоемкость, степень автоматизации, простота и безопасность обслуживания, удобство сборки и разборки.

Надежность – способность изделия сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность характеризуется состояниями и событиями.

Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции.

Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности.

Показатели качества изделия по надежности: безотказность, долговечность и ремонтопригодность.

Временные понятия надежности: наработка, ресурс, срок службы.