Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Во-вторых, не всегда приемлемо увеличение габаритов конструкции в плоскости Ь. Из интегральной формулы для У следует, что выгодно удалять массу а) в ф з, ф Рис. 0.2 Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 материала от нейтральной оси х, где она малоэффективна.
Таким путем были разработаны формы швеллера и двутавра (рис. 0.2, б, в). Мы провели оптимизацию массы балки только по геометрическим параметрам, но есть еще параметр, от которого зависит масса,— материал балки. От характеристик материала зависит допускаемое напряжение, а следовательно, и размеры поперечного сечения балки. Применение высокопрочных легированных сталей с упрочняющей термообработкой снижает массу. Однако здесь мы встречаемся еще с одним параметром — стоимостью или экономичностью и даже дефицитностью материала. Вопросы экономичности решаются с учетом типа машины, в которой используется данный элемент конструкций.
Например, в авиастроении весовые характеристики более существенны, чем в станкостроении. Таким образом, так называемым обобщенным критерием в одном случае может быть масса, а в другом — цена. Рассмотренный пример позволяет отметить, что функция минимизации Массы многопараметрическая даже в сравнительно простом случае. С переходом от детали к узлу и далее к машине число параметров возрастает, а оптимизация конструкции многократно усложняется.
Она потребовала разработки новых методов решения задач о выборе наилучшего варианта среди множества возможных. Например, широко используется метод последовательных приближений, когда решение системы уравнений находится путем неоднократных проб комбинаций значений различных параметров. Реализация таких решений становится возможной только с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ).
В настоящее время оптимизация конструкций является одним из разделов науки о так называемой системе автоматизированного проектирования (САПР). Для каждого изделия разрабатывают математическую модель. Она включает: 1) систему уравнений, описывающих взаимосвязь параметров (в нашем примере уравнения для У и А); 2) систему ограничений значений некоторых параметров, например [о'~, габаритов, . стандартных значений и т.
п.; 3) систему условий, например минимум массы, габаритов, стоимости, максимум к, п. д. и т. п. Параметры изделия разделяют на две группы: 1) заданные — не подлежащие изменению и достаточные для выполнения расчета. Например, для расчета зубчатой передачи необходимо и достаточно задать крутящий момент, частоту вращения, ресурс наработки и режим нагрузки; 2) управляемые — подлежащие определению при проектировании. Именно управляемые параметры позволяют осуществлять процесс оптимизации путем выбора наилучшего варианта их сочетания. Для зубчатой передачи это диаметры и ширина Ьйр:дКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®ийЬу ~сд:464840172 колес, модуль зубьев, угол наклона зубьев, материал и термообработка и пр.
Основные понятия о САПР и использовании ее при проектировании деталей машин см. ~40~. В данном курсе мы будем указывать только заданные и управляемые параметры тех или иных изделий. Примеры расчета можно рассматривать как один из вариантов поиска оптимальной конструкции. Вопросы для свмоподготовки 1.
Критерии работоспособности — перечислите и приведите примеры конструкций, где тот или иной критерий является главным. 2. Объясните понятие номинальной и расчетной нагрузки. 3. Конструкционные материалы — факторы, которые учитывают при выборе материала. 4. Вероятностные методы расчета — примеры использования в нашем курсе, цели таких расчетов. 5.
Объясните понятие надежности. Способы повышения надежности. б. Какими методами осуществляется оптимизация конструкций? Приведите примеры из нашего курса или другие (свои). Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Раздел первый СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Детали, составляющие машину, связаны между собой тем или иным способом. Эти связи можно разделить на подвижные (различного рода шарниры, подшипники, зацепления и пр.) и неподвижные (резьбовые, сварные, шпоночные и др.). Наличие подвижных связей в машине обусловлено ее кинематической схемой, Неподвижные связи обусловлены целесообразностью расчленения машины на узлы и детали для того, чтобы упростить производство, облегчить сборку, ремонт, транспортировку и т.
п. Неподвижные связи в технике называют соединениями. По признаку разъемности все виды соединений можно разделить на разъемные и неразъемные, Разьемные соединения позволяют разъединять детали без их повреждения. К ним относятся резьбовые, штифтовые, клеммовые, шпоночные, шлицевые и профильные соединения. Неразьемные соединения не позволяют разъединять детали без их повреждения.
Применение неразъемных соединений обусловлено в основном технологическими и экономическими требованиями. К этой группе соединений относятся заклепочные, сварные и соединения с натягом (прессовые)*. Соединения являются важными элементами конструкций. Многие аварии и прочие неполадки в работе машин и сооружений обусловлены неудовлетворительным качеством соединений. Так, например, опытом эксплуатации отечественных и зарубежных самолетов установлено, что долговечность фюзеляжа определяется прежде всего усталостными разрушениями, из которых до 85% приходится на резьбовые и заклепочные соединения. Отметим также, что в конструкциях современных тяжелых широкофюзеляжных самолетов (например, ИЛ-86, АН-124) насчитывается до 700 тыс. болтов и до 1,5 млн.
заклепок. Основным критерием работоспособности и расчета соединений является прочность. * Прессовые соединения отнесены к группе неразъемных условно, так как они позволяют производить повторную сборку и разборку, однако с применением значительных усилий и частичным повреждением сопрягаемых поверхностей деталей. 20 Ьйр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Необходимо стремиться к тому, чтобы соединение было равнопрочным с соединяемыми элементами. Наличие соединения, которое обладает прочностью, составляющей, например, 0,8 от прочности самих деталей, свидетельствует о том, что 20% нагрузочной способности этих деталей или соответствующая часть металла конструкции не используется. Желательно, чтобы соединение не искажало форму изделия, не вносило дополнительных элементов в его конструкцию и т.
п. Например, соединение труб болтами требует образования фланцев, сверления отверстий под болты, установку самих болтов с гайками и шайбами. Соединение труб сваркой встык не требует никаких дополнительных элементов. Оно в наибольшей степени приближает составное изделие к целому, С этих позиций соединение болтами может быть оправдано только разъемностью. Глава 1 РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Соединения деталей с помощью резьбы являются одним из старейших и наиболее распространенных видов разъемного соединения. К ним относятся соединения с помощью болтов, винтов, винтовых стяжек и т. д. В данной главе рассматриваются также основные элементы винтовых механизмов, так как силовые зависимости в винтовой паре ~винт — гайка) и методы расчета являются общими для крепежных и ходовых резьб. Специальные сведения о винтовых механизмах изложены в гл. 14.
~ 1.1. Резьба Резьба ~рис. 1.1) — выступы, образованные на основной поверхности винтов или гаек и расположенные по винтовой линии. По форме основной поверхности различают цилиндрические и конические резьбы. Наиболее распространена цилиндрическая резьба. Коническую резьбу применяют для плотных соединений труб, масленок, пробок и т. п. Профиль резьбы — контур ~например, аЬс) сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось основной поверхности. По форме профиля различают треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые и другие резьбы. По направлению винтовой линии различают правую и левую резьбы.
У правой резьбы винтовая линия идет слева направо и вверх, у левой — справа налево и вверх. Наиболее распространена правая резьба. Левую резьбу применяют только в специальных случаях. Ийр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 и Если витки резьбы расположены по двум или нескольким параллельным винтовым линиям, то они образуют многозаходную резьбу. По числу захода раз- Ь личают однозаходную, двухзаходную и т. д. резьбы. Наиболее распространена однозаходная резьба. Все крепежные реРис. 1.1 зьбы однозаходные. Многозаходные резьбы применяются преимущественно в винтовых механизмах.
Число заходов больше трех применяют редко. Методы изготовления резьбы. 1. Нарезкой вручную метчиками или плашками. Способ малопроизводительный. Его применяют в индивидуальном производстве и при ремонтных работах. 2. Нарезкой на токарно-винторезных или специальных станках. 3, Фрезерованием на специальных резьбофрезерных станках.
Применяют для нарезки винтов больших диаметров с повышенными требованиями к точности резьбы 1ходовые и грузовые винты, резьбы на валах и т. д.). 4. Накаткой на специальных резьбонакатных станках- автоматах. Этим высокопроизводительным и дешевым способом изготовляют большинство резьб стандартных крепежных деталей (болты, винты и т. д.). Накатка существенно упрочняет резьбовые детали, 5. Литьем на деталях из стекла, пластмассы, металлокерамики и др.
6. Выдавливанием на тонкостенных давленных и штампованных изделиях из жести, пластмассы и т. д. Геометрические параметры резьбы (рис. 1.2): Ы вЂ” наружный диаметр; а, — внутренний диаметр 1номинальные значения И и а, одинаковы для винта и гайки, зазоры во впадинах образуют за счет предельных отклонений размеров диаметров); д2 — средний диаметр (диаметр воображаемого цилиндра, образующая которого пересекает резьбу в таком месте, где ширина выступа равна ширине впадины); Ь— Ф,у рабочая высота профиля, по которой соприкасаются боковые стороны резьб СЧ винта и гайки; р †ш (расстояние между одноименными сторонами соседних профилей, измеренное в направлении оси резьбы); р, †х (поступательное перемещение образующего профиля Ю '~ Й=ОЯр за один оборот или относительное осевое перемещение гайки за один Рис.
1.2 оборот). Для однозаходной резьбы 22 Ьйр:дКигзатК-бт.пагод.ги зозбгп®и1.Ьу ~сд:464840172 р, =р; для многозаходной р1 =пр, где и †чис заходов; и †уг профиля; ф †уг подъема (угол подъема развертки винтовой линии по среднему диаметру; рис. 1.3). Рис. 1.3 Ср ф =р, /(хссК2) =пр/(псУ2). (1.1) Все геометрические параметры резьб и допуски на их размеры стандартизованы, Основные типы резьб. По назначению различают резьбы крепежные и резьбы для винтовых механизмов. Резьбы крепежные: метрическая с треугольным профилем (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
