Учебный курс Детали машин и основы конструирования

Конспекты
Начертательная
Решение задач
Графика

Создание мощных, высокопроизводительных, надежных, технологичных и экономичных машин невозможно без их постоянного конструкторского совершенствования на базе новых более прочных материалов и их термической обработки, коррозионной защиты, совершенствования форм деталей. Этому способствует постоянно развивающаяся наука о машинах - МАШИНОВЕДЕНИЕ.

Машиноведение объединяет комплекс научных дисциплин связанных с машиностроением:

- теоретическая механика,

- теория механизмов и машин,

- машиностроительные материалы,

- сопротивление материалов,

- детали машин и основы конструирования,

- технология машиностроения и др.

Учебный курс "Детали машин и основы конструирования" является завершающим в общетехнической подготовке студентов. Выполняя свой первый курсовой проект, студенты приобретают навыки конструирования техники.

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

МАШИНА, ПРИВОД, ПЕРЕДАЧА.

Витрувий Марк Поллион [1], бывший при Юлии Цезаре и императоре Августе инженером и архитектором, составил в 33...16 г. до н.э. руководство в десяти книгах "Об архитектуре", где описал для римлян опыт, накопленный в Греции и других странах, по проектированию машин. Он определил машину как вещественное сооружение, приносящее очень большую пользу при предвижении тяжестей.

Саксонский инженер Якоб Леупольд (1674-1727 г.), систематизировал в десяти томах "Театр машин": подъемно-транспортные, мукомольные и другие конструкции, дал более широкое определение:

машина, или приспособление, есть искусственное произведение, при помощи которого могут осуществляться движения, а также экономиться время и сила, чего нельзя было достигнуть иным образом.

В те времена уже имелись некоторые виды ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ и ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ машин: станки, с/х машины, строительные машины, грузоподъемные краны, элеваторы, водоподъемные устройства. В наше время первая группа машин дополнилась роботами, вторая - конвейерами. Кроме того, появились ТРАНСПОРТНЫЕ и ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ машины.

Первые обеспечивают перемещение грузов и пассажиров на значительные расстояния (велосипеды, автомобили, локомотивы, теплоходы, самолеты); энергетические машины преобразуют энергию из одного вида в другую (дизель-генераторы, турбогенераторы и др.).

В настоящее время машины не только помогают человеку, облегчая труд и увеличивая производительность, но и с появлением станков-автоматов, автоматических линий, робототехнических комплексов заменяют человека.

Современное определение машины следующее: МАШИН - ЭТО МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, ВЫПОЛНЯЮЩЕЕ ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ, МАТЕРИАЛОВ ИЛИ ИНФОРМАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ОБЛЕГЧЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДА ЧЕЛОВЕКА ИЛИ ПОЛНОЙ ЕГО ЗАМЕНЫ. [1].

Благодаря машинам на каждого жителя планеты в настоящее время приходится по 2 кВт мощности [1].

МОЩНОСТЬ, есть работа в единицу времени.

При прямолинейном движении работа Wиз меряется произведением силы F, действующей на тело на перемещение (путь) совершенное этим телом. Тогда мощность (Работа в еденицу времени) будет соответственно:

  (1.1) 

где V - скорость перемещения, м/с

F - сила, приложенная к телу, Н.

В случае вращательного движения формула (1.1) примет вид:

  (1.2)

где Т - вращательный момент, Н м

  ω - угловая скорость, рад/с.

Так как в технических расчетах очень часто угловая скорость задается величиной - об/мин (мин-1) и учитывая, что связь между выражается зависимостью

  (1.3)

то формула (1.2) может быть записана в виде 

  (1.4)

В формулах (1.1); (1.2); (1.4) мощность измеряется в ВАТТАХ, сокращенно Вт.

В том случае если сила F или момент Т в указанных формулах измеряются в Кн м, то мощность будет иметь размерность КИЛОВАТТ, сокращенно кВт. 1 кВт = 1000 Вт.

При передачи мощности в любой машине существуют потери мощности. Потери учитываются с помощою КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД). КПД обозначается греческой буквой η (эта) и определяется отношением полезной работы (А пол) к затраченной (А затр.)

  (1.5)

Любая машина состоит из ПРИВОДА и РАБОЧЕГО ОРГАНА (ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА).

ПРИВОДОМ называется устройство, предназначенное для приведения в действие исполнительного механизма. (ИМ).

В свою очередь привод состоит из ДВИГАТЕЛЯ и ПЕРЕДАТОЧНОГО МЕХАНИЗМА. На рис. 1.1. изображен электромеханический привод. В этом приводе в качестве двигателя используется электродвигатель (электромотор), а в качестве передаточного механизма - коническо-цилиндрический редуктор.

 

 

 

 

Таким образом любая машина схематически может быть представлена так:

Рис. 1.2. Структурная схема машины

Передаточный механизм чаще всего состоит из МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ (зубчатых, червячных, волновых, ременных, цепных и т.д. (см. П. 3).

Все передачи независимо от их типа обладают одним и тем же кинематическим параметром, который называется ПЕРЕДАТОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ и обозначается латинской буквой "U " (у).

Кинематическая схема электромеханического привода с коническо-цилиндрическим редукторм показана на рис. 1.3.

 Рис. 1.3. Кинематическая схема привода

Передаточным отношением механической передачи называется отношение частоты вращения ведущего звена (n1) к частоте вращения ведомого звена (n2)

  (1.6)

Передаточное отношение U может быть:

  1 ≤ 

Если U > 1, то передача называется замедляющей, а механизм состоящий из таких передач называется РЕДУКТОРОМ. И наоборот, если U < 1, то передача - ускоряющая, а механизм состоящий из ускоряющих передач носит название МУЛЬТИПЛИКАТОРА.

На рис. 1.3. представлен привод с киническо-цилиндрический редуктором, т.е. механизмом, состоящим из двух передач: первая (быстроходная) замедляющая передача состоит из двух КОНИЧЕСКИХ зубчатых колес с числом зубьев Z1 и Z2, вторая (тихоходная) замедляющая передача состоит из двух ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ зубчатых колес Z3 и Z4. Меньшие из двух зубчатых колес в каждой паре, в нашем случае Z1 и Z3 называются ШЕСТЕРНЯМИ.

В зубчатых передачах передаточное отношение равняется ПЕРЕДАТОСНОМУ ЧИСЛУ, котрое обозначается латинской буквой i (и).

  (1.7)

В зубчатых передачах U = i.

Механические передачи Детали машин