О.А. Ряховский, А.В. Клыпин - Детали машин (1065792), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Стали обладают высокой прочностью, способностью воспринимать легирование, термическую и химико-термическую обработку. Стальные детали изготовляют всеми технологическими методами: давлением (прокаткой, ковкой, прессованием), отливкой, резанием, шлифованием и свариванием. Применяют углеродистые стали обыкновенного качества, обозначаемые буквами Ст и номером, определяющим ее прочность (например, СтЗ; Стб); стали углеродистые качественные, обозначаемые сотыми долями процента содержания углерода (например, Сталь 30, Сталь 50); стали легированные, дополнительно обозначаемые первыми буквами названия легнрующего элемента и процентом его содержания Табл и ца 1.1 Механические свойства сталей Детали машин изготовляют преимущественно из легированных и среднеуглеродистых сталей.
Чугдньс — сплавы железа с углеродом (более 2,2%). Выплавляют серые чугуны СЧ 10, 15, 20, 25, 30, 35 и чугуны повышенной прочности с шаровидным графитом ВЧ 35, 40, 45, 50, 60, 70. Числа в обозначениях марок — это временное сопротивление на растяжение в декопаскалях. Применяют также белые и отбеленные чугуны, обладающие повышенной твердостью, износостойкостью н коррозионной стойкостью.
Чугун преимущественно используют для отливки корпусных деталей, станин, стоек, плит. Легкие сплавы на основе алюминия, магния, титана имеют плотность не более (2,8...4,5) 10а кг/ма (плотность стали 7,85 10а кг/ма), высокую удельную прочность, делятся на литейные и деформируемые. Алюминиевые сплавы делятся на силумины (алюминий с кремнием, например АЛ4) и дюралюмины (алюминий с медью и марганцем, например Д-16). Алюминиевые сплавы применяют для быстровращающихся и движущихся с большими ускорениями деталей з быстроходных транспортных машинах, для корпусных деталей, а в самолетах — для несущих элементов конструкций.
Наибольшей прочностью среди легких сплавов обладают титановые сплавы. Сплавы цветных металлов. К такого рода сплавам относятся: В р о н з ы — сплавы на основе меди, обладающие высокими антифрикционными свойствами, сопротивлением коррозии и технологичностью. Наилучшие антифрикционные свойства у оловянистых бронз, например Бр010НФ. Свинцовистые бронзы вследствие своей низкой твердости применяют только в виде покрытий при закаленных сопряженных поверхностях. Алюминиевые бронзы с добавкой железа применяют при малых скоростях скольжения и повышенных давлениях при стальных закаленных сопряженных поверхностях, Л а тун и — сплавы меди с цинком, обладающие хорошим сопротивлением коррозии, хорошей электропроводностью, высокой технологичностью.
Применяются для изготовления арматуры, труб, гильз патронов. Б а б б и т ы — высококачественные, хорошо прирабатывающиеся антифрикционные сплавы меди с мягкими металлами (оловом„свинцом). Пластические массы. Это материалы на основе высокомолекулярных органических соединений, обладающие при некоторых температурах пластичностью, позволяющей легко Формовать изделия. Кроме основы, служащей связующим компонентом, многие пластмассы имеют наполнитель (специальную добавку для повышения механических свойств).
Пластмассы широко применяют в промышленности благодаря многообразию их физико-технических свойств. По назначению пластмассы делятся на: конструкционные, электро- и радиотехнические, звуко- и теплоизоляционные, антикоррозийные. Пластмассы бывают термореактивные и термопластичные. Термореактивные пластмассы в процессе изготовления при высокой температуре меняют свойства, становятся неплавкими (текстолит, гетинакс, асботекстолит, древесно- слоистые пластики, стеклопласты). Термопластичные пласт- 18 массы размягчаются при высоких температурах, их можно повторно Формовать (полиэтилен, полипропилен, винипласт, фторопласты, полиамиды, полиформальдегиды, полиуретаны, эпоксидные полимеры, поликарбонаты).
Металлокерамические материалы. Их получают методами порошковой металлургии из заранее составленной смеси порошков металлов и неметаллических материалов путем их прессования и последующего спекания в пресс-формах. В этом случае детали сложной формы (например, мелкомодульные конические колеса) не требуют обработки резанием. Комбинируя компоненты смеси, можно получать детали с заданными свойствами (например, с повышенным или пониженным коэфФициентом трения). В машиностроении наибольшее распространение получили детали на основе железного порошка (втулки, шайбы, зубчатые колеса и др.). Железографитовые керамические материалы (графита 2...3%) успешно применяют для изготовления вкладышей подшипников скольжения.
Методами порошковой металлургии изготовляют фрикционные накладки муфт сцепления и тормозов. Композиционные волокнистые материалы. Металлические и неметаллические материалы представляют собой сочетание матрицы, являющейся основой, и упрочняющего волокнистого наполнителя. Варьируя состав и объемное соотношение композитов, получают материалы с уникальными свойствами (жаропрочность, высокие механические характеристики в заданном направлении и др.). 1.5. Пути зкономии материалов при конструировании. Технологичность конструкции.
Точность. Взаимозаменяемость Экономия материалов достигается: выбором рациональных схем механизмов (например, замена многоступенчатых зубчатых передач на планетарную или волновую позволяет существенно уменьшить массу механизма), а также оптимальных Форм деталей, уменьшением или исключением концентраторов напряжений, применением ребер в сочетании с тонкими стенками, упрочнением деталей (например, повышение твердости зубьев колес с НВ 200 до НВС,65 позволяет уменьшить массу редуктора почти в 8 раз). Совершенствование заготови- 19 тельных операций позволяет сократить количество отходов (тогда в несколько раз меньше материала идет в стружку).
Конструкция детали должна быть технологичной, т. е. удобной для изготовления. Поверхности деталей должны быть удобны для обработки на существующих станках. Если детали получают методом литья, они должны иметь равномерную толщину стенок, плавные переходы, возможность свободной усадки и обеспечивать удобство формовки. Взаимозаменяемость — это условие, при котором сборка изделия из деталей, изготовляемых по чертежам, должна осуществляться без непроизводительной н дорогой пригонки (дополнительной обработки). Детали невозможно изготовить абсолютно точно. Взаимозаменяемость обеспечивается системой допусков и посадок. Допуск размера — это разность между наибольшим и наименьшим его значением.
Посадка определяется взаимным расположением полей допусков сопрягаемых деталей. Допуски установлены в соответствии с 19 квалитетами, обозначаемыми в порядке понижения точности. Детали обще- машиностроительного применения обычно выполняют по квалитетам 4 — 11. Квалитеты 4 — 5 используют, если требуется высокая точность. Квалитеты 6 — 8 считают основными в современном производстве. Квалитет 9 применяют для деталей низкоскоростных машин.
Квалитеты 10 — 13 — по мере понижения требований к точности деталей с включением деталей, обрабатываемых без снятия стружки, квэлитеты 14 — 17 для свободных поверхностей деталей. С повышением точности деталей существенно возрастает их стоимость. 1.б. Конструирование машин и их оптимизация При конструировании машин последовательно разрабатывают следующие технические документы (обычно в виде чертежей): техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочий проект.
Техническое задание составляют на проект машин серийного и массового выпуска, техническое предложение — для проектов специальных машин. Эти документы содержат основные параметры и схемы машины. Эскизный проект включает в себя разработку основных узлов.
Технический проект содержит чертежи общего вида машины н ее узлов. Рабочий проект 20 представляет собой комплекс общих видов, чертежей узлов и деталей, спецификаций и других документов, достаточных для изготовления машины. В настоящее время успешно развиваются н совершенствуются системы автоматизированного проектирования (САПР). Оптимизация. Деятельность отдельных конструкторов, целых проектных коллективов должна быть связана с выбором таких решений, которые позволяют получить некоторые оптимальные результаты; затратить минимум средств на создание детали, узла, машины в целом; достичь максимальной производительности, минимальной материалоемкости„а также минимальных затрат на эксплуатацию машины и т. д.
При решении каждой конкретной задачи необходимо считаться с реальными условиями. Так, для достижения максимальной прибыли предприятия необходимо учитывать наличие сырья и возможности его доставки, его стоимость и другие факторы. Для количественного решения задачи ее надо формализовать, т.
е. создать математическую модель, адекватную исследуемому объекту. Создание модели позволяет выделить цель и сформулировать целевую функцию (критерий оптимальности): минимум затрат и материалоемкости; максимум производительности и ограничивающие условия: необходимые запасы материалов и их стоимость; пределы изменения рабочих параметров машины; размер партии деталей, узлов, машин и др. Задача состоит в отыскании экстремума некоторой функции, т. е.
оптимального значения целевой функции. Процесс создания математической модели обычно включает: 1) изучение объекта оптимизации. Анализ особенностей работы детали„узла, машины; выделение основных факторов, влияющих на исследуемый объект; изучение свойств объекта в различных условиях эксплуатации; выбор критерия оптимальности. Например, для механизмов авиационной н космической техники типичным критерием является минимум массы; 2) описательное моделирование. Установление основных зависимостей между характеристиками объекта с точки зрения оптимальности (например„анализ факторов, влияющих на статическую и усталостную прочность, жесткость конструкции); 21 3) математическое моделирование является следующим шагом перевода описательной модели на формальный математический язык в виде системы равенств и уравнений, а критерия оптимальности — в виде функции; 4) выбор и создание метода решения. Исходя из вида полученной математической записи выбирают тот или иной метод решения.
Задача будет решена, если целевая функция достигнет своего экстремального (наибольшего или наименьшего) значения при соблюдении ограничений задачи; б) выбор или написание программы для решения задачи на компьютере. Программа реализует выбранный метод решения задачи; 6) анализ полученного решения бывает формальным и содержательным. При формальном (математическом) анализе проверяют соответствие полученного решения реальному объекту, который моделировали. При содержательном анализе в модель могут быть внесены изменения и решение повторено.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
