Расчет прочности зубьев по напряжения изгиба

12. Зуб имеет сложное напряженное состояние. Наибольшие напряжения изгиба образуются у корня зуба в зоне перехода эвольвенты в галтель. Расчет носит приближенный характер. Вводят следующие допущения.

13. 1) Вся нагрузка зацепления передается одной парой зубьев и приложена к вершине зуба

14. (справедливо для 7 и 8 степеней точности).

15. 2) Зуб рассматриваем как консольную балку, для которой справедливы гипотеза плоских сечений или методы сопротивления материалов. Зуб подобен выступу, у которого размеры поперечного сечения соизмеримы с размерами высоты.

 

2. Расчёт стержня болта, нагруженного растягивающей (осевой) силой.

3. Достоинства и недостатки подшипников качения

Достоинства:

1. Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства.

2. Малые потери на трение и незначительный нагрев при работе.

3. Высокая степень взаимозаменяемости.

4. Малый расход дефицитных цветных металлов при изготовлении и смазочного материала при эксплуатации.

5. Малые габариты, простота монтажа и эксплуатации.

Недостатки:

1. Большие радиальные размеры.

2. Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.

3. Большое сопротивление вращению, шум и низкая долговечность при высоких частотах вращения.

 

1. Материалы, применяемые в машиностроении. Механические характеристики, используемые в расчётах.

1) Железо и его сплавы, т. е. стали и чугуны, бесспорно, являются основными техническими материалами, которые используются в машиностроении. Второе место среди конструкционных материалов прочно занимают алюминиевые сплавы. Все большее применение в автомобильной промышленности находят композиционные материалы. Их значение в современном машиностроении определяется в первую очередь особыми качествами, без которых невозможно создать эффективные машины. И все же можно полагать, что в ближайшее время ни один из них по масштабам производства и применения не сравнится с железом и алюминием.

2. Преимущества и недостатки, область применения червячных передач.

Червячные колеса

Достоинства:

1. Возможность получения большого передаточного числа(u≤80)

2. Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.

3. Плавность и бесшумность работы.

4. Возможность работы получения самотормозящей передачи.

5. Возможность получения точных и малых перемещений.

Недостатки:

1. Низкий КПД из-за высокого скольжения.

2. Необходимость применения для венцов червячных колес дефицитных антификционных материалов.

3. Повышенная изнашиваемость и склонность к заеданию.

4. необходимость регулировки зацепления.

Червячные передачи применяют при небольших средних мощностях. Предпочтительно использовать в приводах периодического действия.

 

3. Какие смазочные материалы применяют в редукторах?

 

1. Косозубые цилиндрические передачи. Преимущества и недостатки, особенности расчёта.

У косозубых колес зубья располагаются не по образующей делительного цилиндра, а составляют с ней некоторый угол . Оси колес при этом остаются параллельными. Для нарезания косых зубьев используют инструмент такого же исходного контура, как и для нарезания прямых. Поэтому профиль косого зуба в нормальном сечении совпадает с профилем прямого зуба. Модуль в этом сечении должен быть также стандартным.

В торцовом сечении параметры косого зуба изменяются в зависимости от угла Достоинства:1) Увеличение эквивалентных параметров ( и ) с увеличением угла способствует повышению нагрузочной способности передачи. 2) Зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно, поэтому передача более плавная.

3) Косозубая передача не имеет зоны однопарного зацепления, нагрузка передается по большому числу контактных линий, что значительно снижает шум и динамические нагрузки.

Недостатки:

1). Главным недостатком косозубых цилиндрических передач является наличие осевых сил, которые дополнительно нагружают опоры и валы.

2). Большая жесткость колес, исключающая возможность компенсации динамических нагрузок.

 

2. Шпоночные соединения. Конструкция и классификация, подбор шпонок, проверка их на прочность.Шпоночные соединения- Все виды шпонок можно разделить на клиновидные и призматические. Первая группа образует напряженные, а вторая – ненапряженные соединения. Размеры шпонок и допуски на них стандартизованы. Классификация шпонок-Призматические шпонки,сигментная,клиновая, 3)Ремни-плоские,клиновые,зубчатые,

 

3. Какие различают виды ремней по форме их поперечного сечения?

11
1. Предварительный расчет валов на прочность. Выбор материалов валов.

Расчет валов на прочность-

Ведётся в 2 этапа:

1) проектный расчёт;

2) проверочный.

Проектный расчет:

При проектном расчете обычно известны крутящий момент Т или мощность Р и частота вращения n, нагрузка и размеры основных деталей, расположенных на валу. Требуется определить размеры и материал вала.

1.Предварительно оценивают средний диаметр вала из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжения.

τ=Т/Wp=T/(0,2d3)≤[ τ] откуда d= .

2. После оценки диаметра вала разрабатывают его конструкцию, исходя из заданной схемы редуктора.

 

 

2. Заклёпочные соединения. Расчет конструкции.

Заклепочное соединение – неразъемное. Его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей.

Соединение образуют расклепыванием стержня заклепки, вставленной в отверстие деталей, вследствие чего образуется замыкающая головка, а стержень заклепки заполняет зазор в отверстие.

 

Ft=σ/tδ

Прочность листа в сечении b-b

σ =Ft/[(t-d)δ]≤[ σ ]

отношение

σ //σ=( t-d)/t=φ

 

3. Для чего служат шпонки?

Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединении вала с зубчатым колесом или со шкивом, неподвижных по отношению друг к другу

1. Цилиндрические зубчатые передачи. Характеристика, силы в зацеплении. Расчет прямозубой цилиндрической передачи на контактную прочность.

 

2. Расчет стержня болта при действии поперечной силы.

 

3. Что такое ось и вал и какая между ними разница?

Вал — это деталь механизма, имеющая форму стержня и служащая для передачи на другие детали этого механизма крутящего момента, тем самым создавая общее вращательное движение всех расположенных на нем (на валу) деталей: шкивов, эксцентриков, колес и др.
Ось — это деталь механизма, предназначенная для соединения и скрепления между собой деталей данного механизма. Ось воспринимает только поперечные нагрузки (напряжение изгиба). Оси бывают неподвижные и вращающиеся.

Разница между валом и осью

Основное отличие оси от вала состоит в том, что ось не осуществляет передачу крутящего момента на другие детали. На нее оказывают воздействие только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.

Вал, в отличие от оси, передает полезный крутящий момент деталям, которые на нем закреплены. Кроме того, оси бывают как вращающимися, так и неподвижными. Вал же вращается всегда. Большинство валов можно разделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие. Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси же по своей геометрической форме бывают только прямыми.

 

1. Особенности геометрии косозубых цилиндрических передач, определение сил, действующих в зацеплении.

2. Преимущества, недостатки, область применения и принцип работы цепных передач.

3. Из каких деталей состоят подшипники качения?

1. Виды разрушения зубьев зубчатых передач.

2. Расчет болта, поставленного с предварительной затяжкой. Внешняя нагрузка раскрывает стык.

3. Какие различают виды подшипников качения по форме тел качения и по направлению воспринимаемой нагрузки?

1. Червячные передачи: конструкция, параметры. Расчёт червячной передачи на контактную прочность.

2. Соединения. Классификация. Требования.

3. Что называется цапфой, шейкой и шипом

1. Сварные соединения. Классификация сварных швов. Расчет на прочность.

Сварные швы по внешнему виду подразделяются на

  • нормальные (плоские);
  • выпуклые (усиленные) и
  • вогнутые (ослабленные).

По выполнению сварные швы могут быть односторонними и двусторонними.

По количеству слоев сварка бывает однослойной и многослойной, по числу проходов – однопроходной и многопроходной.

В зависимости от протяженности сварные швы бывают непрерывными и прерывистыми. Стыковые швы обычно делают непрерывными. Угловые швы могут быть выполнены

  • непрерывными;
  • односторонними прерывистыми;
  • двусторонними цепными;
  • двусторонними шахматными;
  • а также могут быть точечными.

По направлению действующего усилия сварные швы делятся на

  • продольные (фланговые) – направление действующего усилия параллельно оси сварного шва;
  • поперечные (лобовые) – направление действующего усилия перпендикулярно оси сварного шва;
  • комбинированные – сочетание продольного и поперечного швов;
  • косые – направление действующего усилия размещено под углом к оси сварного шва.

 

2. Расчет зубьев прямозубой цилиндрической передачи на изгиб.

3. Какие потери мощности имеют место в цепной передаче и чему равен её КПД?

1. Расчёт зубьев прямозубой цилиндрической передачи на изгиб.

2. Классификация резьб. Основные параметры резьб. Основные детали крепежных резьбовых соединений.

Классификация резьб- а) прямоугольная; б) трапециидальные; в) треугольные; г) круглые; д) упорные. К основным параметрам резьбы относятся:

профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось;

угол профиля – угол между боковыми сторонами профиля;

шаг резьбы Р – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы (рис. 1.3);

ход резьбы h – расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы (рис. 1.3); ход резьбы – величина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот;

наружный диаметр резьбы (d – для болта, D – для гайки) – диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы;

внутренний диаметр резьбы (d1 – для болта, D1 – для гайки) – диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы;

средний диаметр резьбы (d2 – для болта, D2 – для гайки) – диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, который пересекает витки резьбы таким образом, что ширина выступа резьбы и ширина впадины (канавки) оказываются равными. Средний диаметр резьбы является основным элементом, определяющим характер резьбового соединения и, главное, условие взаимозаменяемости соединяемых на резьбе деталей. Размеры на наружный и внутренний диаметры задаются таким образом, чтобы исключить возможность касания и зацепления по вершинам и впадинам резьбы. Сопряжение резьбового соединения должно происходить только по сторонам (образующим) резьбового профиля.

 

3.Что нормализовано ГОСТами в машиностроении?

 

1. Силы, действующие в зацеплении косозубых цилиндрических колес.

Силы в зацеплении

В косозубой передаче нормальную силу раскладывают на три составляющие:

 
 

 

 


 

2. Виды расчётов деталей машин.

3.Как рассчитывают оси и валы на усталость?

При расчете осей и валов на сопротивление усталости учитывают основные факторы, влияющие на их прочность, а именно: характер напряжения, статические и усталостные характеристики материалов, изменение предела выносливости вследствие концентрации напряжений и влияния абсолютных размеров оси или вала, состояние поверхности и поверхностное упрочнение. Для учета всех этих факторов очевидно, что конструкция и размеры оси или вала должны быть известны. Если конструкция и размеры оси или вала неизвестны, то предварительно ось или вал, как указано в статье "Расчет осей и вала на статическую прочность.", надо рассчитать на статическую прочность и установить конструкцию, а после этого рассчитать на сопротивление усталости. Расчет осей и валов на сопротивление усталости заключается в том, что для каждого предположительно опасного сечения определяют действительный коэффициент запаса прочности s и сравнивают с допускаемым коэффициентом запаса прочности [s].

 

1. Материалы зубчатых колес, определение допускаемых для контактных и изгибных напряжений при расчете зубчатых передач.

Материалы зубчатых колес- Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения пе­редачи и условий ее работы. В качестве материалов колес приме­няют стали, чугуны и пластмассы.Определение допускаемых напряжений при расчете зубчатых передач на контактную и изгибную выносливость зубьев Допускаемые напряжения зависят от материалов колес и долговечности передачи. Напряжения меняются во времени по пульсирующему циклу.Из раздела сопротивления материалов известно, как определяется из кривой усталости предел выносливости σ-1, являющийся характеристикой материала при действии повторно-переменных напряжений. Аналогичным образом строится и зависимость предельных контактных напряжений от числациклов нагруженияНаибольшее значение максимального по величине напряжения цикла, которому материал может сопротивляться без признаков усталостного выкрашивания неограниченно долго, называют пределом контактной выносливости поверхности зуба и обозначают σHlimb.

 

2. Резьбовые соединения. Виды резьб. Основные параметры. Область применения.

2) Классификация резьб- а) прямоугольная; б) трапециидальные; в) треугольные; г) круглые; д) упорные. К основным параметрам резьбы относятся:

профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось;

угол профиля – угол между боковыми сторонами профиля;

шаг резьбы Р – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы (рис. 1.3);

ход резьбы h – расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы (рис. 1.3); ход резьбы – величина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот;

наружный диаметр резьбы (d – для болта, D – для гайки) – диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы;

внутренний диаметр резьбы (d1 – для болта, D1 – для гайки) – диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы;

средний диаметр резьбы (d2 – для болта, D2 – для гайки) – диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, который пересекает витки резьбы таким образом, что ширина выступа резьбы и ширина впадины (канавки) оказываются равными. Средний диаметр резьбы является основным элементом, определяющим характер резьбового соединения и, главное, условие взаимозаменяемости соединяемых на резьбе деталей. Размеры на наружный и внутренний диаметры задаются таким образом, чтобы исключить возможность касания и зацепления по вершинам и впадинам резьбы. Сопряжение резьбового соединения должно происходить только по сторонам (образующим) резьбового профиля

 

3. Что называют сварным швом? Назовите типы сварных швов.

Типы сварных швов –стыковые,нахлесточные,тавровые,угловые, торцовые

 

1. Основные критерии работоспособности деталей машин.

основные критерии работоспособности деталей машин-прочность,жесткость виброустойчивость теплостойкость износостойкость

 

2. Шлицевые соединения. Конструкции. Расчёт.

Шлицевое соединение образуют выступы (зубья) на валу, входящие в соответствующие впадины (шлицы) в ступице.
Рабочими поверхностями являются боковые стороны выступов.
Выступы на валу выполняют фрезерованием, строганием или накатыванием в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Впадины в отверстии ступицы изготовляют протягиванием или долблением

3. По каким причинам зубчатые передачи выходят из строя и соответственно по каким напряжениям производят расчет зубьев на прочность?

1. Методика проектирования зубчатой передачи: определение габаритов, проверочные расчёты.

Зубчатые передачи являются важнейшими элементами в конструкциях многих счетно-решающих механизмов радиоаппаратуры, приборов управления и регулирования, аэронавигационных и других точных приборов.Характерными конструктивными особенностями передачи, изготовляемых в приборостроении, являются: большие передаточные отношения при малых габаритах передачи, мелкий модуль, малый вес и недостаточно жесткая (с точки зрения технологии обработки) конструкция зубчатых колес. Как правило, эти передачи приводятся в движение маломощными двигателями или от руки, и во многих случаях они работают в приборах, подверженных ударным нагрузкам и вибрациям при изменяющихся климатических условиях.К зубчатым передачам точных приборов предъявляются требования в отношении кинематической точности (точности и соответствия действительных угловых поворотов расчетным), мертвых ходов, моментов, легкости и плавности вращения. Все эти требования не всегда предъявляются одновременно и в равной мере к одной и той же передаче. В зависимости от назначения передачи, то или иное требование может иметь преобладающее значение

2. Распределение крутящего момента завинчивания болтового соединения.

Наиболее распространенный метод затяжки резьбовых соединений. Он заключается в создании на гайке (болте) крутящего момента (момента силы), обеспечивающего необходимое усилие затяжки. Главное преимущество этого метода в том, что для его осуществления существует большая номенклатура профессионального инструмента с ручным, пневматическим, гидравлическим, электрическим приводом

3.Какие различают шпоночные соединения?

 

1. Расчёт болтов, нагруженных эксцентрично.

Эксцентричное нагружение болта возникает из-за непараллельности опорных поверхностей детали и гайки или головки болта, например вследствие уклона полки швеллера, погрешностей изготовления деталей, болтов, гаек и т.д. Во всех этих случаях кроме напряжений растяжения в стержне болта появляются напряжения изгиба.

2. Виды потерь энергии в червячных передачах. КПД передачи.

 

3. Для каких деталей машин применяют резину, бронзу, чугун?
23

1. Подшипники качения. Классификация. Конструкция. Выбор подшипников качения, проверка долговечности.

Подшипники качения – готовый узел, основными элементами являются тела качения, установленные между кольцами и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга сепаратором; одно из колец неподвижно. Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения.

Классификация подшипников качения- Радиальный шариковый подшипник Самоустанавливающийся шариковый подшипник Радиальный роликовый подшипник Радиально-упорный шарикоподшипник Радиально-упорный

Роликовый конический подшипник Самоустанавливающийся роликовый подшипник Игольчатый подшипник Упорный подшипник

 

2. Заклепочные соединения. Расчет заклёпок, нагруженных поперечной силой.

Заклепочное соединение – неразъемное. Его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей.

Соединение образуют расклепыванием стержня заклепки, вставленной в отверстие деталей, вследствие чего образуется замыкающая головка, а стержень заклепки заполняет зазор в отверстие.

 

3. Как определяют начальный (делительный) диаметр зубчатого колеса?

 

1. Подшипники скольжения. Конструкция. Смазка. Инженерный расчёт.

2. Сварные соединения, классификация. Расчёт.

3. Какие модули различают для косых зубьев.

1. Конические зубчатые передачи. Конструкция, классификация конических зубчатых передач. Расчёт зуба на изгиб.

2. Назначение, Классификация, критерии работоспособности валов и осей. Материалы осей и валов.

3. Как определяют КПД механических передач?

1. Валы. Классификация. Конструкция. Проверочный расчет валов.

2. Расчёт болтового соединения, нагруженного продольной (осевой) силой.

3. Какие основные достоинства зубчатых передач по сравнению с другими передачами?

 

1. Зубчатые передачи. Классификация, геометрические параметры зубчатых передач.

2.Каковы достоинства и недостатки ременной передачи по сравнению с другими передачами?

3. Как осуществляется смазка цепных передач?

1. Конструкции червячных редукторов и их смазка.

2. Выбор материалов при конструировании деталей машин.

3. Из каких материалов изготавливают шарики, ролики, кольца и сепараторы подшипников качения?