Лекции по курсу «детали машин» icon

Лекции по курсу «детали машин»


Скачать 161.44 Kb.
НазваниеЛекции по курсу «детали машин»
страница1/3
Размер161.44 Kb.
ТипЛекции
  1   2   3



ЛЕКЦИИ ПО КУРСУ

«ДЕТАЛИ МАШИН»


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ


Решение наибольшего числа задач, рассматриваемых в курсе, сопряжено с составление расчетных схем проектируемых объектов. Расчетная схема составляется на основе кинематического и силового анализа работы отдельных элементов механизмов, входящих в состав машины.

Изделие – любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению предприятием.

Деталь – изделие, изготовленное из однородного материала, без применения сборочных операций.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой сборочными операциями (свинчиванием, сваркой, запрессовкой и т.д.).

Узел – сборочная единица, которую можно собирать отдельно от других составных частей изделия или изделия в целом, выполняющая определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями.

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

Классификация машин:

  1. энергетическая машина – предназначена для преобразования любого вида энергии в механическую (машина-двигатель) и наоборот (машина-генератор), например - двигатель внутреннего сгорания;

  2. рабочая машина – предназначена для преобразования материалов,

а) транспортная машина – преобразование материала состоит только в изменении положения в пространстве, например – лифт, локомотив;

б) технологическая машина– преобразование материала состоит в изменении формы, свойств и положения обрабатываемого объекта;

3) информационная машина – преобразование информации,

а) контрольно-управляющая машина – преобразует получаемую контрольно-измерительную информацию с целью управления машинами типа 1 или 2, например – датчики уровня, сигнализация;

б) математическая машина – преобразует информацию, получаемую в виде различных математических образов, заданных в виде отдельных чисел или алгоритмов, например – ПЭВМ;

4) кибернетические машины – заменяют или имитируют различные механические, физиологические или биологические процессы, присущие человеку или живой природе и обладающие элементами искусственного интеллекта, например – искусственное сердце, шагающий робот, голос-ПЭВМ.

Иногда машины выполняют свои функции без непосредственного участия человека, например – машина-автомат. Совокупность машин-автоматов, соединенных между собой и предназначенных для выполнения определенного технологического процесса, называется автоматической линией. Современные линии включают в себя машины различных классов.

Механизм – система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Механизмы, входящие в состав машин разнообразны.

Классификация механизмов в зависимости от устройств, входящих в их состав:

  1. механические,

  2. гидравлические,

  3. пневматические,

  4. электрические.

В процессе работы детали машин и механизмов находятся под действием внешних нагрузок. Рабочей называется нагрузка (сила, момент), воспринимаемая деталью или узлом в процессе эксплуатации машины.

В процессе эксплуатации детали машин находятся под воздействием чаще всего переменных нагрузок, характер изменения которых может зависеть от систематических или случайных факторов. Так, для машин, выполняющих в производственном процессе определенные технологические функции, характер изменения нагрузок для одного технологического цикла остается приблизительно постоянным. В некоторых случаях, например для транспортных машин, нагрузки, зависят от ряда случайных факторов (состояние дороги, ветер, рельеф).

Статическими называют нагрузки, значение, направление и место приложения которых остаются постоянными или меняются медленно и незначительно от нуля до своего конечного значения, оставаясь в дальнейшем практически постоянными. К этому виду нагрузок относятся собственная сила тяжести изделия, давление газа или жидкости в резервуарах или трубах, сила затяжки болтов.

Динамическими называют нагрузки, характеризующиеся быстрым изменением во времени их значения, направления или места приложения. Примером динамических нагрузок могут сложить нагрузки на рабочие детали кузнечного молота, на зубья звездочек цепных передач и зубчатых колес.

В деталях машин, подвергающихся длительное время переменным напряжениям, происходит процесс постепенного накопления повреждений, приводящий к образованию трещины, ее развитию и окончательному разрушению детали. Этот процесс называется усталостью материалов.

В связи с переменным характером рабочих нагрузок иногда в расчеты вводят так называемые номинальные нагрузки, в качестве которой принимают максимальную или наиболее длительно действующую нагрузку.

Заданную переменную нагрузку можно заменить постоянной, равноценной по повреждающему действию на деталь за тот же период времени. Такую нагрузку называют расчетной.

Размеры деталей машин определяют по расчетным нагрузкам, которые зависят не только от значения и характера изменения рабочей нагрузки, но и от особенностей ее передачи по силовой цепи: степени динамичности, равномерности распределения нагрузки по контактирующим поверхностям, назначения детали и условий эксплуатации.

^ ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

МАШИН


Работоспособность деталей оценивается по критериям работоспособности. К ним относятся прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость и др.

Работоспособностью называют такое состояние деталей, при котором они способны нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно технической документацией.

Прочность – главный критерий работоспособности большинства деталей, характеризующий длительную и надежную работу машин. Этим критерием оценивают способность детали сопротивляться разрушению или пластическому деформированию под действием приложенных к ней нагрузок. Основной метод расчета деталей на прочность – это расчет по опасной точке, называемый также расчетом по допускаемым напряжениям. Прочность детали зависит от материала, из которого она изготовлена, от размеров и формы, от наличия концентраторов напряжений (отверстий, проточек и т.п.).

Жесткость – критерий работоспособности, по которому упругие перемещения (перемещения и углы поворота) возникающие в деталях машин под действием рабочих нагрузок, не должны превышать некоторых допускаемых значений, определяемых назначением и условиями работы конструкции.

Износостойкость – способность деталей сопротивляться изнашиванию, т.е. процессу разрушения поверхностных слоев при трении, приводящему к постепенному изменению размеров, формы и состоянию поверхностного слоя. Износ бывает механический и коррозионно-механический. Механический износ возникает в результате попадания абразивных частиц между трущимися поверхностями, низкой обработки соприкасающихся поверхностей или повреждения поверхности в результате развития усталостных трещин. Коррозионно-механический износ – изнашивание, при котором продукты коррозии и защитные окисные пленки удаляются механическим воздействием. Для уменьшения износа применяют смазки.

Виброустойчивость. Увеличение рабочих скоростей машин и их деталей часто способствует возникновению вибрации. Особая опасность вибрационных нагрузок состоит в том, что при определенных условиях они могут вызвать усталостные разрушения детали. Когда частота собственных колебаний машины или ее детали совпадает с частотой изменения внешних периодических сил, их вызвавших, наступает резонанс. При резонансе происходит возрастание амплитуд колебаний, иногда приводящее к разрушению. Детали высокоскоростных машин, где опасность вибрации возрастает, подвергаются расчетам на колебания. Основной задачей расчета является выбор конструкции такой жесткости, при которой будет исключена опасность возникновения резонансных колебаний.


^ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

В МАШИНОСТРОЕНИИ


Взаимозаменяемость – свойство конструкции удовлетворять поставленным требованиям, охватывающим все стороны качественной работы машин и приборов, основанного на базе независимого изготовления отдельных частей (деталей).

Свойства:

  1. замена деталей в узле без дополнительной механической или ручной обработки;

  2. после замены детали механизм должен выполнять свои функции с соблюдением технических требований и технических условий.

Наряду с полной взаимозаменяемостью в машиностроении часто применяют неполную или ограниченную взаимозаменяемость, характеризующуюся частичным или групповым подбором деталей на сборке, дополнительной обработкой в процессе сборочных операций одной из деталей, входящих в комплект соединения и применением конструктивных компенсаторов.

Взаимозаменяемость бывает:

- по размерным параметрам (размеры, форма, чистота поверхности, взаимное расположение поверхностей);

- по негеометрическим параметрам (твердость, упругие свойства пружин, характеристики оптических узлов).

Взаимозаменяемость непосредственно связана с тремя основными факторами: конструктивным (основной); технологией производства и техническими измерениями.

Основной предпосылкой взаимозаменяемости является выполнение сопрягаемых размеров деталей в заранее установленных пределах, определяемых допусками. Величина допуска на точность изготовления непосредственно связаны с характером соединения, а также с предельными и средними значениями зазоров или натягов, которые определяются конструктивными требованиями, предъявляемыми к работе данного узла или механизма.

Когда охватывающий размер больше охватываемого, их разность называют зазором; когда охватываемый размер больше охватывающего – их разность называется натягом. Основной расчетный размер, общий для охватывающей и охватываемой поверхности называется номинальным размером. Размер, полученный в результате его непосредственного измерения, называют действительным размером. Размеры, между которыми может колебаться действительный размер, называют предельными размерами. Разность между максимальным и минимальным предельными размерами называется допуском размера.

^ Посадки бывают:

  • свободные, характеризуются гарантированным зазором (скользящие – минимальный зазор равен нулю); при данной посадке возможно движение деталей относительно друг друга;

  • прессовые, характеризуются гарантированным натягом; при данной посадке нет относительного перемещения деталей после сборки;

  • переходные, характеризуются возможностью, как натяга, так и зазора.

Величины допусков изделий регламентируются классами точности. Существует система вала и система отверстия в зависимости от положения детали в узле. Для достижения взаимозаменяемости наряду с применением принципов неполной или ограниченной взаимозаменяемости могут применяться следующие методы назначения допусков, определяющие условия производства и контроля:

  • устанавливается только суммарная допустимая погрешность для данного компонента сопряжения; отдельные элементы этого компонента и их распределение в поле суммарного допуска ничем не ограничиваются (резьбовое соединение);

  • устанавливается суммарная допустимая погрешность для данного компонента, но наряду с этим ограничиваются значения погрешности отдельных элементов (гладкие цилиндрические изделия);

  • устанавливаются допустимые погрешности только для отдельных элементов; значение суммы погрешности этих элементов не ограничивается и практически, возникает в результате их накопления с учетом вероятностей (зубчатые цилиндрические сопряжения);

  • устанавливаются допустимые погрешности только для отдельных элементов, но наряду с этим нормативно ограничивается сумма погрешностей этих элементов (специальные сопряжения).

Методы измерений, производимых с помощью инструментов и приборов различных категорий и типов, в производственной практике разделяют на абсолютные и относительные. При абсолютном методе измерения производится отсчет всей измеряемой величины (например, штангенциркулем), а при относительном производится отсчет отклонений измеряемой величины от образцового изделия или исходной меры (например, при помощи индикатора часового типа). Существуют также контактные (штангенциркуль) и бесконтактные (микроскоп, пневматика) методы измерения.

Кроме погрешностей в размерах, есть погрешности геометрической формы. Отклонения от правильной геометрической формы возникают в процессе механической обработки как следствие неточностей и деформаций станка, инструмента и приспособления, деформаций обрабатываемого изделия, а также износа инструмента и неравномерности припусков на обработку. Эти отклонения отрицательно влияют на износостойкость изделий вследствие повышенного удельного давления на выступах контура; на прочность неподвижных и прессовых посадок – следствие неравномерности натяга; на точность работы механизмов, основанных на использовании направляющих, копиров, кулачков – вследствие искажений исходных контуров; на точность измерительных процессов, основанных на воспроизведении геометрических схем (например, измерение угла наклона паза с помощью роликов) – вследствие искажений расчетных контуров (роликов).

Отклонения от правильной геометрической формы цилиндрических изделий разделяются на отклонения контура поперечного сечения от окружности (овальность, огранка); отклонения образующих от прямолинейности (бочкообразность или вогнутость поверхности, изогнутость оси) и отклонения образующих от параллельности (конусность).

Овальность определяется как разность наибольшего и наименьшего диаметров, измеренных в одном сечении. Контроль овальности производится обычными методами измерения длин. В каждом сечении изделия, у которого производится проверка величины овальности, измеряются диаметры в нескольких направлениях, равномерно распределенных по площади сечения.

Огранка определяется максимальной разностью диаметра окружности, в которую полностью вписывается контур сечения и минимального расстояния между двумя параллельными плоскостями, касательными к поверхности детали. Контур поперечного сечения детали, имеющей огранку, представляет собой ряд сопряженных дуг разных радиусов (описанных из разных центров). Величина огранки определяется преимущественно двумя методами – контролем в призме и контролем в отверстии кольца.




величина огранки


Бочкообразность и вогнутость поверхности определяется как наибольшая разность диаметров крайних и средних сечений детали. Величина вогнутости может быть определена также с помощью специального столика с плоской поверхностью, плоского бруска.

Изогнутость определяется стрелой прогиба оси цилиндра или его образующих. Контроль изогнутости производится между плоскостью и наконечником отсчетного прибора.

Конусность определяется отношением разности диаметров двух поперечных сечений к расстоянию между ними.

Перечисленные методы определения величин отклонений от правильной геометрической формы применяются во всех случаях, когда допускаемые отклонения выражены численно. Если допускаемые отклонения от правильной геометрической формы ограничиваются полем допуска изделий, то производится комплексный контроль с помощью предельных калибров.

К отклонениям от правильного расположения поверхностей относятся:

- отклонение от соосности;

- отклонение от правильного расположения параллельных, пересекающихся или перекрещивающихся осей;

- отклонение от параллельности и от заданного угла между поверхностями.

Эти отклонения могут привести к радиальному или торцевому биению детали. Точность работы контрольного приспособления зависит от погрешностей базирования и зажима деталей, измерительных устройств и элементов, передающих отклонения проверяемых размеров от деталей к измерителям.

^ База измерения – поверхность детали, которой она устанавливается на контрольном приспособлении относительно измерителя.

Выбор базы измерения зависит от того, в какой стадии технологического процесса производится измерение. Различают базы технологические и конструктивные (монтажные).

^ Технологическая база – поверхность детали, которой она устанавливается в станочном приспособлении относительно обрабатывающего инструмента. Технологические базы, как правило, используются в приспособлениях для межоперационного контроля и контроля заготовок.

^ Конструктивная база – поверхность детали, которой она устанавливается относительно других деталей узла. Конструктивные базы используются в приспособлениях для контроля готовых деталей.

Применения в конструкциях контрольных приспособлений вспомогательных баз, которые не являются ни технологическими, ни конструктивными, следует по возможности избегать. Зажим детали не является обязательным в конструкции контрольного приспособления; его необходимость определяется устойчивостью принятой базы измерения. Чрезмерная сила зажима может привести к погрешности измерения в результате деформации детали. Автоматизация контроля готовых деталей целесообразна при сплошном контроле в условиях массового производства и при сортировке деталей для сборки по размерным группам. Каждый контрольный автомат является сложным приспособлением, включающим в себя ряд механизмов:

- загрузочное устройство;

- измерительное устройство;

- исполнительный орган, направляющий измеренную деталь в приемник;

- транспортирующий механизм.

По принципу измерения различают автоматы с жесткими калибрами, электроконтактные, пневмоэлектрические, фотоэлектрические.


^ МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРЕДАЧ


Большинство современных машин и приборов создается по схеме двигатель – передача – исполнительный механизм. Необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и исполнительными органами машины связана с решением ряда задач.

Например, в автомобилях необходимо изменять скорость и направление движения. Сам двигатель не может выполнять эти требования, т.к. работает в узком диапазоне изменения угловой скорости. При выходе за пределы этого диапазона двигатель останавливается. Масса и стоимость двигателя при одинаковой мощности уменьшается с увеличением угловой скорости его вала. Применение таких двигателей с передачей, понижающей угловую скорость, вместо двигателей с малой угловой скоростью без передачи экономически более целесообразно.

Функции, выполняемые передачами:

  • выбор оптимальной скорости движения;

  • регулирование скорости движения (повышения или понижения);

  • преобразование вида движения (вращательное в поступательное);

  • изменение направления движения;

  • изменение вращающих моментов и сил движения;

  • передача мощности на расстояние.

Передача – механизмы, служащие для передачи механической энергии на расстояние, как правило, с преобразованием скоростей и моментов, иногда с преобразованием видов и законов движения.


^ Классификация передач:

  • по виду:

- механические;

- электрические;

- пневматические;

- гидравлические;

- комбинированные;

  • по принципу действия механические передачи:

- передачи, основанные на использовании сил трения между элементами передачи (фрикционные, ременные);

- передачи зацеплением (зубчатые, червячные, винтовые, цепные);

  • по характеру изменения скорости:

- понижающие;

- повышающие;

  • по характеру движения валов:

- простые (валы вращаются лишь вокруг своих осей);

- планетарные (оси и сопряженные с ними детали перемещаются в пространстве);

  • по конструктивному оформлению:

- открытые;

- закрытые (в корпусе);

  • по числу ступеней (т.е. отдельных передач взаимно связанных и одновременно участвующих в передаче и преобразовании движения):

-одноступенчатые;

- многоступенчатые.

Во всех механических передачах различают 2 основных звена: входное (ведущее) и выходное (ведомое). Между этими звеньями в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные звенья. Любая механическая передача характеризуется следующими основными параметрами:

- мощность на выходе;

- быстроходностью, которая выражается угловой скоростью ведомого вала или частотой вращения;

- передаточным отношением.

Эти три основных характеристики, необходимы для проектировочного расчета любой передачи. Кроме основных различают производные характеристики, которые часто используются при расчетах:

- коэффициент полезного действия

 = Р21

для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдельных последовательно соединенных передач, общий КПД определяется по формуле:

общ = 12…n

где 1,2,…,n – КПД каждой кинематической пары, а также других звеньев привода, где имеются потери мощности (подшипники, муфты);

- окружная скорость ведущего или ведомого звена

V = d/2

где d – диаметр катка, шкива, колеса;

- окружная сила передачи

Ft = P/V = 2M/d

- вращающий момент

М = Р/ = Ftd/2

вращающий момент ведущего вала является моментом движущих сил, его направление совпадает с направлением вращения вала;

момент ведомого вала – момент сил сопротивления, следовательно, его направление противоположено направлению вращения вала.

^ Передаточным отношением механической передачи называется отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена. Передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности от ведущего звена к ведомому рассчитывается по формуле:

U12 = 1/2 = n1/n2

Если передача многоступенчатая, то ее передаточное отношение равно произведению передаточных отношений ступеней, т.е.

Uобщ = U1U2…Un

При U12>1, 1>2 – передача понижающая, ее называют редуктором.

При U12<1, 1<2 – передача понижающая, ее называют мультипликатором.

^ Передаточным числом называют отношение числа зубьев большего колеса к числу зубьев меньшего колеса: i = z2/z1.

Передаточное число в отличие от передаточного отношения всегда положительное и не может быть меньше единицы. Передаточное число характеризует передачу только количественно. Передаточное число и передаточное отношение могут совпадать только у передачи внутреннего зацепления. У передач внешнего зацепления они не совпадают, так как имеют разные знаки: передаточное отношение – отрицательное, а передаточное число – положительное.

Наиболее распространены понижающие передачи, так как частота вращения исполнительного механизма в большинстве случаев меньше частоты вращения вала двигателя. Если ведущее и ведомое колеса вращаются в одну сторону (например, у зубчатой передачи с внутренним зацеплением, то передаточное отношение считается положительным).


^ ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ


Устройство. Принцип работы. Фрикционной называют передачу, работа которой основана на использовании сил трения, возникающих в месте контакта двух тел вращения (катков) под действием сил Fr, направленных по радиусу вдоль линии центров. Для передачи заданного момента, выраженного через окружную силу, необходимо, чтобы сила трения Fтр между катками была больше окружной силы Ft:

Fтр > Ft ,

в свою очередь

Fтр = Frf ,

где Fr – сила прижатия катков,

f – коэффициент трения, зависящий от материала и смазки катков.

Нарушение условия приводит к буксованию и усиленному изнашиванию катков. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, что и приводит к интенсивному изнашиванию рабочих поверхностей катков. Для создания требуемой силы трения катки прижимают друг к другу радиальной силой Fr, величина которой во избежание проскальзывания катков должна быть значительно больше передаваемой окружной силы Ft, т.е.

Fr = КFt/f = 2КM1/(fd1),

где К – коэффициент запаса сцепления, для силовых передач обычно принимают К=1,2…1,5.

Из формулы видно, что для уменьшения силы Fr надо либо увеличивать диаметр катка, что является нецелесообразно, т.к. приводит к увеличению габаритных размеров передачи, либо подбирать материалы с высоким коэффициентом трения.

Классификация. Фрикционные передачи вращательного движения можно разделить на две основные группы:

- передачи нерегулируемые, т.е. с условно постоянным передаточным отношением;

- передачи регулируемые (вариаторы), позволяющие плавно изменять передаточное отношение (бесступенчатое регулирование).

Преимуществами фрикционных передач являются плавность и бесшумность работы, возможность осуществления бесступенчатого регулирования угловых скоростей без останова передачи. Передачи могут работать со скоростями 25 м/с и при передаточных отношениях до 10. Значения передаваемых мощностей колеблются в пределах от очень малых в приборах до 250 кВт в силовых многодисковых вариаторах.

К недостаткам передач относятся большие давления на валы и опоры, что увеличивает их габаритные размеры и делает передачу громоздкой, а также ограничивает величину передаваемой мощности, непостоянство передаточного отношения из-за проскальзывания катков, необходимость регулирования силы прижатия катков, сравнительно интенсивное изнашивание, а также опасность местного изнашивания рабочих поверхностей при пробуксовке катков.

Применение. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко, преимущественно в кинематических цепях приборов. Как силовые передачи они уступают зубчатым по габаритным размерам, надежности и КПД. Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и в силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача не позволяет такого регулирования). Фрикционные вариаторы применяют в станкостроении, бумажной промышленности.

Материалы. К материалам фрикционных катков предъявляют следующие требования:

- высокий модуль упругости для уменьшения упругого скольжения и потерь на перекатывание;

- высокий коэффициент трения для уменьшения требуемой силы прижатия катков;

- высокие контактная прочность и износостойкость для обеспечения необходимой долговечности передачи.

Упругое скольжение связано с особенностями упругих деформаций на площадке контакта при наличии сил трения, возникающих при перекатывании фрикционной пары сопряженными поверхностями. При входе в зону контакта под действием сил трения в поверхностных слоях ведущего и ведомого катков возникают деформации сдвига. Разность деформаций контактирующих тел приводит к упругому скольжению, величина которого зависит от модуля упругости материалов и нормальной нагрузки.

Для фрикционных передач применяют следующие сочетания материалов:

- сталь по стали (при этом обеспечиваются габаритные минимальные размеры и высокий КПД, но необходимы точное изготовление передачи и тщательная обработка поверхностей трения);

- чугун по чугуну или стали (применяют в открытых тихоходных силовых передачах, для увеличения твердости рабочие поверхности катков подвергают механическому упрочнению);

- текстолит или фибра по стали (в передачах с таким сочетанием материалов требуется меньше силы прижатия благодаря высоким коэффициентам трения);

- резина по стали или чугуну (такие передачи обладают высокими коэффициентами трения, но малой прочностью поверхностных слоев).

В тихоходных и малонагруженных передачах обод одного из катков армируют резиной, пластмассой и другими фрикционными материалами. Передачи с металлическими рабочими поверхностями катков могут работать как со смазкой, так и без смазки, а с неметаллическими – только без смазки.

У фрикционных передач, как у передач трением, окружные скорости рабочих поверхностей вследствие проскальзывания сопряженных катков не равны:

V2  V1

d22 = (1-) d11

где  = 1 – V1/V2 – коэффициент скольжения

 = 0,005…0,03

скольжение приводит к уменьшению угловой скорости ведомого вала, поэтому точное значение передаточного отношения цилиндрической фрикционной передачи с учетом скольжения определяют по формуле:

U = 1/2 = d2/[d1(1-)].

^ Критерии работоспособности. Так как при работе передачи зона контакта непрерывно перемещается по активным поверхностям, то поверхностные слои материала катков испытывают многократно повторяющиеся переменные напряжения и подвержены усталостному выкрашиванию, нагреву и изнашиванию. Основным критерием работоспособности фрикционных передач является сопротивление контактной усталости – для передач с металлическими катками; износостойкость поверхностных слоев – для передач с катками из неметаллических материалов, не подчиняющихся закону Гука.


^ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ


В современном машиностроении и приборостроении наиболее распространенным типом механических передач являются зубчатые. Зубчатые передачи предназначены для передачи движения с соответствующим изменением угловой скорости (момента) по величине и направлению. В этих передачах движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее из зубчатых колес сцепляющейся пары называется шестерней, а большее – колесом.

Применение. Из всех видов передач зубчатые имеют минимальные габаритные размеры и потери на трение. Коэффициент потерь мощности одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает 0,01.

Преимущества:

- надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей;

- компактность;

- долговечность;

- высокий КПД (0,96…0,99)

- сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники;

- постоянство передаточного отношения;

- простота обслуживания.

Недостатки:

- высокие требования к точности изготовления и монтажа;

- шум при больших скоростях;

- большая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.

Классификация:

  • по взаимному расположению геометрических осей валов зубчатых колес:

- цилиндрические (оси параллельны, могут быть как с внешним зацеплением, так и с внутренним зацеплением);

- конические (оси пересекаются);

- гипоидные конические (оси перекрещиваются);

- винтовые цилиндрические (оси перекрещивающиеся);

  • по расположению зубьев относительно образующих колес:

- прямозубые;

- косозубые;

- шевронные;

- криволинейные;

При переходе от прямозубых передач к непрямозубым повышается плавность работы, уменьшается шум и увеличивается нагрузочная способность. Поэтому указанные передачи используют при более высоких скоростях и передаче больших моментов.

  • по форме бокового профиля зубьев:

- эвольвентные;

- циклоидальные;

- круговые (зацепление Новикова).

В современном машиностроении широко применяется эвольвентное зацепление. Циклоидальное зацепление в настоящее время сохранилось в приборах и часах. Новиков предложил принципиально новое зацепление, в котором боковой профиль зуба очерчен дугами окружности. Это зацепление возможно лишь при косых зубьях. Благодаря высокой несущей способности зацепление Новикова весьма перспективно.

  • по конструктивному исполнению:

- открытые;

- закрытые.

В открытых передачах зубья колес работают в сухую или периодически смазываются пластичным смазочным материалом и не защищены от внешней среды. Закрытые передачи размещают в специальном корпусе, защищенном от проникновения пыли извне с постоянным смазыванием погружением (из масленой ванны в корпусе) или проточным смазыванием мест зацепления зубьев.

^ Кинематическая характеристика зубчатой передачи. Зубчатый механизм, состоящий из двух зубчатых колес и стойки, называется зубчатой передачей. Зубчатый механизм, состоящий из трех или более зубчатых колес (с неподвижными осями) и стойки, называется зубчатым рядом. Основной кинематической характеристикой зубчатой передачи, как и зубчатого ряда, в общем случае является передаточное отношение. Передаточное отношение любого зубчатого ряда равно произведению передаточных отношений всех передач входящих в зубчатый ряд, т.е. равно дроби, числитель которой представляет собой произведение всех чисел зубьев ведомых колес, а знаменатель – произведение всех чисел зубьев ведущих колес.

^ Основы теории зацепления. При работе зубчатой передачи профили зубьев пары колес должны быть сопряженными, т.е. заданному профилю зуба одного колеса должен соответствовать вполне определенный профиль зуба другого колеса. Чтобы обеспечить постоянство передаточного отношения, профили зубьев нужно очертить такими кривыми, которые удовлетворяли бы требованиям основной теоремы зацепления.

Теорема: общая нормаль, проведенная через точку касания двух профилей, делит межосевое расстояние на части, обратно пропорциональные угловым скоростям сопряженных колес.

Для обеспечения постоянного передаточного отношения двух профилей зубьев за период их зацепления необходимо, чтобы общая нормаль к ним в точке касания, проведенная в любом положении соприкасающихся профилей, проходила через постоянную точку на межосевой линии, которая делит межосевое расстояние на части, обратно пропорциональные угловым скоростям колес.

Прямая, соединяющая центры колес называется межосевой линией колес. Точка пересечения межосевой линии и общей нормали называется полюсом зацепления. Отрезок общей нормали, ограниченный точками пересечения общей нормали и перпендикулярами опущенными из центров колес на нее называется линией зацепления зубчатой передачи. Окружности, проходящие через полюс зацепления и обозначенные rw, называются начальными окружностями. При вращении зубчатых колес начальные окружности перекатываются друг по другу без скольжения.

В эвольвентных зубчатых колесах профили зубьев очерчиваются по эвольвентам окружности с центром на оси колеса. Основным преимуществом эвольвентного зацепления является технологичность, т.е. возможность изготовления инструментом с прямолинейной режущей кромкой. Циклоидальное зацепление в основном изготавливают методом копирования, что обходится значительно дороже. Кроме того, эвольвентное зацепление допускает некоторое изменение межосевого расстояния (радиального зазора), не нарушая закона зацепления, т.е. не требует большой точности при сборке. Третьим преимуществом эвольвентного зацепления является возможность иметь сменные шестерни. Если необходимо изменить передаточное отношение, то при циклоидальном зацеплении надо заменить оба зубчатых колеса, а при эвольвентном только одно.


^ ПРЯМОЗУБЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ


  1   2   3

Похожие:

Лекции по курсу «детали машин» iconЛекции по курсу «детали машин»
Решение наибольшего числа задач, рассматриваемых в курсе, сопряжено с составление расчетных схем проектируемых объектов. Расчетная...
Лекции по курсу «детали машин» iconКонспект лекций по дисциплине "Теория механизмов и машин и детали машин" для курсантов и студентов-заочников, обучающихся по специальности 24. 05. 00 "Эксплуатация судовых энергетических установок"
Охватывает — общие нормы, классификацию и терминологию и методы
Лекции по курсу «детали машин» iconЛекции по курсу: «Мобильные элементы в геномах эукариот»
На кафедре Эмбриологии, с 1-ого по 8-е ноября, в аудитории 69, состоятся лекции по курсу
Лекции по курсу «детали машин» iconЛекции по курсу «деньги, кредит, банки» обзорные лекции по курсу
Поэтому к стоимости монеты можно было соотнести стоимость любого товара или услуги. Причем, попытки принудительно навязать стоимость...
Лекции по курсу «детали машин» iconВведение……………………………………………………………………..3 Основные базовые детали двигателя автомобиля………………….4
Для поддержания высоких показателей надежности эффективности работы машин необходимо управление их техническим состоянием, что достигается...
Лекции по курсу «детали машин» iconТехнологических машин
Теория механизмов и машин – наука, изучающая общие методы их проектирования (синтеза) и исследования (анализа). Эти методы пригодны...
Лекции по курсу «детали машин» iconВопросы к экзамену по курсу «Теория механизмов и машин»
Структурный анализ. Машина и механизм. Звено, кп, кц и их классификация. Порядок. Класс
Лекции по курсу «детали машин» iconКласифікація базових шасі інженерних машин та їхні характеристики
«Військово-технічна підготовка» зі студентами 4-го курсу зі спеціальностей: «Бойове застосування інженерно саперних (інженерних)...
Лекции по курсу «детали машин» iconОсновная цель и задачи дисциплины. Понятие об изделии, детали, сборочной единице, комплексе и комплекте, основном и вспомогательном производстве и их продукции. Технология машиностроения
Технология машиностроения это наука об изготовлении машин требуемого качества установлено производственной программой в количестве...
Лекции по курсу «детали машин» iconЛекции по курсу Криминология по Теме №6. Криминологическое планирование и прогнозирование предупреждения преступности план
Охватывает преступления, совершенные лицами
Лекции по курсу «детали машин» iconТеория механизмов и машин
Создание новых машин, приборов, установок, автоматических устройств и комплексов, отвечающих современным требованиям эффективности,...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы