Учебный курс Детали машин и основы конструирования

СИЛЫ  И СВЯЗИ
Определить реакции в опорах вала
Статические испытания материалов
конструкционные материалы
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КРУГЛОГО
СПЛОШНОГО БРУСА
НОРМАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА
Методы изготовления резьбы
Теория винтовой пары
Расчет резьбовых соединений
Шпоночные соединения
Расчет шпоночных соединений
Механические передачи
цилиндрические передачи
Критерии работоспособности зубчатых колес
Расчет цилиндрических передач на прочность.
Конические зубчатые передачи
Червячная  передача
Силы в червячном зацеплении
Тепловой расчет и смазывание червячных передач
Плоскоременные передачи
Зубчато-ременные передачи
Цепная передача
валы и оси
Смазывание и расчет подшипников скольжения
Подшипники качения
Подбор подшипников качения
Конструирование подшипниковых узлов
Муфты
 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ машин и механизмов включает в себя два аспекта: РАСЧЕТ и КОНСТРУИРОВАНИЕ.

КОНСТРУИРОВАНИЕ - это творческий процесс создания детали, сборочной единицы или машины в целом в чертежах.

Все существующие машины, начиная с простейшего домкрата и кончая сложнейшей космической техникой состоят из СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ, которые, в свою очередь, состоят из отдельных элементов или ДЕТАЛЕЙ.

СБОРОЧНАЯ ЕДЕНИЦА - совокупность деталей, объединенных одним функциональным назначением.

НАПРИМЕР: подшипник качения, сварная рама и др.

ДЕТАЛЬ - неделимая (неразборная) часть сборочной единицы или машины, служащая для выполнения конкретной функции.

Все детали и сборочные единицы делятся на две большие группы:

детали и сборочные единицы ОЩЕГО и СПЕЦИАЛЬНОГО назначения.

Детали и сборочные единицы специального назначения изучаются в специальных курсах.

В курсе "Детали машин и основы конструирования" рассматривают детали и сборочные единицы ОЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ

Классификация деталей и сборочных единиц (СБЕ) общего назначения: можно представить в виде следующей схемы.

Рис.1.4.

ПЕРЕДАЧИ - детали и сборочные единицы служащие для преобразования и передачи движения и энергии от одной части машины к другой.

Это зубчатые, червячные, ременные, цепные, фырикционые, волновые передачи и др. передачи.

ДЕТАЛИ И СБЕ ПЕРЕДАЧ - это элементы машин предназначенные для обеспечения работы передач: валы, оси, подшипники, муфты, смазочные и уплотняющие устройства.

СОЕДИНЕНИЯ - болтовые, шпоночные, шлицевые, заклепочные, сварочные и другие, предназначенные для соединения деталей в сборочную единицу.

Соединения могут быть РАЗЪЕМНЫЕ и НЕРАЗЪЕМНЫЕ.

Разъемные соединения позволяют разбирать соединенные детали без их разрушения и допускают возможность повторной сборки.

Неразъемные соединения могут быть разобраны только в случаях разрушения деталей, которые восстановить либо невозможно, либо нерацинально.

СИЛЫ И СВЯЗИ

Все тела в природе, а в частном случае и детали в машинах взаимодействуют друг с другом. Мерой механического действия одного тела на другое является СИЛА.

Сила это ВЕКТОРНАЯ величина и определяется:

1) Числовым значением (модулем), 2) Направлением, 3) Точкой приложения.

Единицей измерения силы является "Ньютон" (Н). Это такая сила, которая при действии на тело МАССОЙ в 1 кг вызывает УСКОРЕНИЕ 1 м/с2.

Производные: 1 кН (килоньютон) = 1000 Н;

1даН (деканьютон) = 10 н.

Механическое состояние твердого тела не нарушается если силу F (рис. 1.4.) перенести из точки приложения А по линии действия силы в любую другую точку В.

 


 Рис. 1.4.

Рис.1.5.

 

Рис. 1.6.

РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ  R двух пересекающих сил F1 и F2 (рис 1.5) приложена в точке их пересечения С и графически находится как диагональ параллерограмма, построенного на векторах сил F1 и F2, как на сторонах. Аналитически равнодействующую R можно определить по теореме конусов, которая при остром угле φ между векторами сил F1 , F2 будет иметь вид:

  (1.8)

Ту же задачу можно решить другим путем, разложив силы F1 и F2 в точке С на оси координат X и Y (рис. 1.7.)

 

 Рис. 1.7.

тогда выражение для определения равнодействующей силы примет вид:

  (1.9)

СИСТЕМА СИЛ - это совокупность сил, действующих на твердое тело.

Система сил называется СХОДЯЩЕЙСЯ, если линии действия всех сил пересекаются в одной точке.

Согласно 1-му закону Ньютона тело будет находиться в равновесии или двигаться равномерно, если система сил, действующих на него находиться В РАВНОВЕСИИ.

При этом равнодействующая всех сил, действующих на тело будет равна нулю.

Плоская система сил может содержать не только силы, линии действия которых будут пересекаться, но и ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ силы.

Если две параллельные силы равны между собой по модулю и противоположно направлены, то такие две силы называются ПАРОЙ СИЛ и они создают МОМЕНТ ПАРЫ сил (рис. 1.8.)

 Рис. 1.8.

  (1.10)

Если на тело действует одна сила F (или равнодействующая всех сил) и есть произвольно взятая на теле точка А. То момент силы относительно точки А равен произведению модуля этой силы на плечо h т.е., кратчайшее расстояние (перпендикуляр) между этой точкой и линией действия силы F (рис. 1.9).

 Рис. 1.9.

  (1.11)

Момент силы М имеет направление возможного поворота тела вокруг точки А под действием силы F.

Тело, на которое действует плоская система произвольного расположенных сил, может перемещаться вертикально и горизонтально и вращаться, т.е. оно имеет три степени свободы. Чтобы такое тело оставалось в покое (или двигалось по инерции), обязательны три условия равновесия.

А именно: суммы проекции всех сил ан произвольные оси плоской системы координат X и Y и сумма моментов всех этих сил относительно произвольной точки твердого тела равнялись нулю: 

    (1.12)

Выражение (1.12) является важнейшим при решении задач в плоской системе координат.

В случае действия на тело пространственной системы сил условие (1.12) имеет шесть степеней свободы: перемещения по осям X,Y, Z и три возможных вращения вокруг этих осей.

В этом случае условие (1.12) превращается в другое:

  

 (1.13)

  

1.4. СВЯЗИ. РЕАКЦИИ СВЯЗЕЙ.

Тело, которое может перемещаться в любом направлении безпрепятственно, называется СВОБОДНЫМ. Тело, перемещение которого ограничено другими телами называется НЕСВОБОДНЫМ или СВЯЗАННЫМ. Тела ограничивающие свободу перемещения связанного тела называются СВЯЗЯМИ.

Тело, которому препятствует связь, будет стремиться перемещаться под действием приложенных к нему сил и будет действовать на связь с некоторой силой.

Сила, с которой тело действует на связь, называется СИЛОЙ ДАВЛЕНИЯ. По закону о равенстве действия и противодействия на связь будет действовать со стороны связанного тела равная по величине и противоположная по направлению сила - РЕАКЦИЯ СВЯЗИ или просто РЕАКЦИЯ.

Реакции (без учета сил трения) всегда  направлены перпендикулярно поверхности ОПОРЫ, т.к. именно в этом направлении связь препятствует перемещению (рис. 1.10.).


Рис. 1.10. Реакции связей

Для твердых тел все многообразие их связей можно свести к трем видам (рис. 1.11).

 


 

 


 Рис. 1.11. Виды связей: а - шарнирно-неподвижная

 опора; б - шарнирно-подвижная опора; в - заделка.

В первом случае возникают лишь три реакции Rx; Ry и Rz соответствующие трем ограничениям на перемещения по осям X,Y и Z.

Сценарий: На всех рисунках предусмотреть возможность "пульсации" фрагментов рисунков при нажатии мышкой на их обозначения В ТЕКСТЕ.

Например: Сила, ось и т.д.

Во вторм возникает лишь вертикальная реакция Rz .

В третьем случае (рис 1.10.,в) ограничены все возможные перемещения, т.е. возникают три реакции Rx,Ry и Rz и три момента: Mx и My - изгибающие балку в месте заделки, и Ty - крутящий (вращающий) момент.

Механические передачи Детали машин