Выбор допускаемых напряжений при статических и переменных нагрузках
Лекция №2
Выбор допускаемых напряжений при статических и переменных нагрузках
Все основные расчёты делятся на проектировочные и проверочные. Например, для стержня (рис. 2.1)
- проектировочный расчет;
- проверочный расчет.
Допускаемые напряжения – это максимальные значения рабочих напряжений, которые могут быть допущены при условии обеспечения надёжности детали в процессе её работы:
где 
– предельное нормальное (касательное) напряжение детали, S – коэффициент безопасности.
Предельные напряжения – это такие напряжения, при действии которых деталь выходит из строя:
Рекомендуемые материалы
где k– коэффициент концентрации напряжения;
s limD– предельное напряжение лабораторного образца;
em - масштабный фактор;
kП - коэффициент качества поверхности;
kр – коэффициент режима;
- коэффициент концентрации напряжения.
Фактические напряжения smax в зоне концентрации у дна выточки (рис. 2.2) будут значительно больше, чем 
где h и d - ширина и толщина пластины.
С увеличением абсолютных размеров сечений детали в большей степени проявляется негативное влияние неоднородности механических свойств металла и структурных дефектов, способствующих развитию усталостных трещин. Наряду с этим увеличение размеров сечения снижает градиент напряжений и положительный эффект возможного упрочняющего воздействия от обработки. Поэтому с увеличением абсолютных размеров сечения деталей происходит снижение их прочности и механических характеристик, получаемых при статических и усталостных испытаниях, учитываемое коэффициентами влияния абсолютных размеров – масштабными факторами
где s-1d (t-1d) – предел выносливости образца диаметра d;
s-1 (t-1) – предел выносливости пробного образца d = 7…10 мм.
При статических нагрузках состояние рабочих поверхностей оказывает незначительное влияние на их прочность. При циклических нагрузках разрушение деталей связано с развитием усталостных трещин, возникающих обычно в поверхностном слое. Развитию усталостных трещин способствуют возникшие на поверхности в результате механической обработки микронеровности, являющиеся также концентраторами напряжений. Влияние их учитывается коэффициентами качества поверхности
где s-1 и t-1 – предел выносливости полированных образцов;
s-1d и t-1d – предел выносливости образцов с заданной обработкой.
Циклы нагружения
Детали машин обычно подвергаются действию напряжений, циклически меняющихся во времени. При этом возникают микроскопические трещины, приводящие к усталостной поломке деталей. В общем виде кривая, характеризующая изменение напряжений во времени, представлена на рис. 2.3.
Большое значение для работы детали имеют верхние 
и нижние 
пределы напряжений,
– среднее или условно постоянное напряжение,
– амплитудное напряжение.
Важным параметром является коэффициент асимметрии цикла 
.
В технике встречается три основных случая нагружения:
- Статическое нагружение (рис. 2.4).
Обозначение [ I ] – первый род нагрузки. 
R = +1.
Для хрупких материалов принимают
где 
и 
- пределы прочности при растяжении и сдвиге.
Для пластичных материалов принимают 
где 
и 
- пределы текучести.
- Отнулевой (пульсирующий цикл) (рис. 2.5).
Обозначение [ II ] –второй род нагрузки.
- предел усталости при отнулевом цикле.
- Знакопеременный симметричный цикл (рис. 2.6).
Обозначение [ III ] – третий род нагрузки.
R = -1.
– предел усталости при симметричном цикле.
,
где ys -- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.
Коэффициент
зависит от материала и его термообработки.
Для нормализованных и улучшенных сталей при sв>800 МПа принимают ys = 0,3…0,4 и yt = 0,4…0,5.
Определение коэффициента запаса прочности
Коэффициент запаса прочности (безопасности)
![]()
>1, где sр – расчётное напряжение.
>1, где sр – расчётное напряжение. Существует дифференциальный метод (Одинга) и табличный метод определения коэффициентов запаса прочности.
1. Дифференциальный метод определяет коэффициент запаса прочности как произведение частных коэффициентов, отражающих:
a) достоверность определения расчётных нагрузок S1=1…1,5;
б) однородность механических свойств материалов S2=1,2…2;
в) специфические требования безопасности S3=1…1,5.
Общий коэффициент запаса прочности [S]=S1· S2· S3.
2. Таблицы существуют для типовых деталей каждой отрасли.
Передачи
Основные понятия. Классификация механических передач
Любая машина состоит из трёх основных элементов – двигателя, передаточного механизма, исполнительного механизма.
Устройства для передачи энергии и движения от одного агрегата другому или от одной части машины к другой называются передачами. Передачи подразделяются на механические, электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные. В курсе «Детали машин» изучаются только механические передачи. Введение передач обусловлено следующими причинами:
1. Требуемые скорости исполнительного механизма, как правило, не совпадают с оптимальными скоростями двигателя;
2. Скорость движения исполнительного механизма необходимо регулировать, что не всегда возможно сделать двигателем;
3. Двигатели обычно выполняются для равномерного вращательного движения, а исполнительные механизмы могут требовать иной вид движения.
Передачи по принципу работы разделяются:
а) передачи трением с непосредственным контактом тел (фрикционные) и с гибкой связью (ременные);
б) передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные).
По характеру изменения скорости:
а) понижающие (редуктора) и повышающие (мультипликаторы);
б) регулируемые и нерегулируемые.
Регулируемые разделяются на:
а) со ступенчатым регулированием;
б) с бесступенчатым (плавным) регулированием.
По взаимному положению валов:
а) с параллельными осями;
б) с пересекающимися осями;
в) с перекрещивающимися осями.
Устройство, содержащее одну или несколько зубчатых или червячных передач, установленное в жёстком корпусе и предназначенное для понижения частоты вращения и увеличения крутящего момента, называется редуктором.
Энергетические и кинематические соотношения механических передач вращательного движения
В механических передачах принято присваивать индекс “1” ведущему звену, а индекс “2” – ведомому (рис. 2.7).
Основные параметры зацепления:
1. Мощность Р1 и Р2 , кВт;
2. Частота вращения n1 и n2 , 1/мин или скорость вращения w1 и w2 , 1/с w = p·n/30;
3. Габариты d1 и d2 , мм.
Производные параметры:
1. 
Передаточное отношение 
2. Передаточное число 
3. КПД 
или коэффициент потерь
, причём
4. Окружная скорость, м/с
Бесплатная лекция: "Использование адаптивного поведения в процессе деятельности" также доступна.
;
5. Крутящий момент, Н·мм
;
; 
.
В многоступенчатой передаче (рис 2.8)
