Детали машин и основы конструирования

Детали машин курсовая
  • Виды механического изнашивания
  • Механическая передача
  • Кинематические и силовые зависимости
  • Зубчатая передача
  • Сравнительная оценка зубчатых зацеплений
  • Гиперболоидная зубчатая передача
  • Геометрические параметры эвольвентного зацепления
  • Кинематические характеристики цилиндрических передач
  • Степени точности и виды сопряжений зубчатых передач
  • Различают два вида потери работоспособности зубчатых передач
  • Нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев
  • Проектный расчет на контактную выносливость
  • Проверочный расчет на выносливость при изгибе
  • Конические зубчатые передачи
  • Силы в зацеплении
  • Червячные передачи
  • Точность изготовления червячных передач
  • Критерии работоспособности и расчета
  • Ременная передача состоит из двух шкивов
  • Кинематические параметры ременных передач
  • Силы и силовые зависимости
  • Расчет ременных передач по тяговой способности
  • Цепная передача
  • Выбор основных параметров цепных передач
  • Силы в цепной передаче
  • Проектирование новой машины
  • Расчетные схемы валов и осей
  • Расчет валов на сопротивление усталости
  • Общие указания к выбору подшипников качения
  • Подшипник скольжения
  • Приводные муфты
  • Зубчатые муфты
  • Цепные муфты
  • Рабочие нагрузки на шарниры, валы и опоры
  • Основные требования к оформлению расчётно–пояснительной записки
  • Чертёж цилиндрического зубчатого колеса редуктора
  • Основные принципы проектирования
  • Выбор материала деталей машин и связь с технологией изготовления
  • Определяют геометрические параметры передачи
  • Проверка зубчатой передачи на выносливость
  • Расчёт червячных передач
  • Расчёт коэффициента нагрузки для червячных передач
  • Смазывание зубчатых и червячных зацеплений и подшипников
  • Пластичные смазочные материалы
  • Выполнение компоновочных чертежей редуктора
  • Пример выполнения курсового проекта
  • Предварительный расчёт валов редуктора
  • Проверка прочности шпоночных соединений
  • Заклепочное соединение относится к неразъемным соединениям.
  • Расчет соединяемых деталей (листов)
  • Материалы заклепок и допускаемые напряжения
  • Резьбовые соединения
  • Расчет резьбовых соединений, включающих группу болтов
  • Нагрузка соединения раскрывает стык деталей
  • Клеммовые соединения
  • Материалы резьбовых изделий и допускаемые напряжений
  • Зубчатые передачи
  • Расчет передач на сопротивление усталости при изгибе
  • Конструктивные и эксплуатационные методы повышения износостойкости деталей машин
  • Замена в узлах машин трения скольжения трение качения
  • Червячные передачи
  •  

    Расчет соединяемых деталей (листов)

    Разрушение листа (детали) по сечению, ослабленному отверстием, может происходить под действием больших статических нагрузок. Номинальное растягивающее напряжение в этом сечении также должно удовлетворять условию прочности по допускаемым напряжениям при растяжении для материала деталей, т. е.

    ,

    где Aнетто – площадь детали в опасном сечении с учетом ослабления ее отверстиями; δ и b – толщина и ширина листа; d – диаметр отверстия под заклепку (равен диаметру стержня заклепки);  — число заклепок в одном ряду;  – допускаемое напряжение при растяжении материала деталей.

    Следовательно, требуемая площадь сечения детали

    .

    Смятие стенок отверстия деталей также нарушает работоспособность соединения и может привести к последующему прорезанию заклепкой (заклепками) соединяемых деталей. Напряжения смятия стенок отверстия равны напряжениям смятия стержня, но направлены в противоположную сторону. Допускаемые напряжения смятия определяются материалом деталей.

    Для предотвращения прорезания соединяемых деталей должно выполняться условие прочности по допускаемым напряжениям среза  для материала деталей (листов):

    ,

    где  – длина опасного сечения.

    Обычно принимают , , где  – предел прочности материала детали. Для сталей Ст0, Ст2 и Ст3 допускаемые напряжения приведены в таблице 2.1.

    Основные конструктивные параметры шва

    На основные размеры заклепочных соединений выработаны нормы, которые рекомендуют выбирать d, , ,  и  в зависимости от толщины листов  или размеров прокатного профиля [5, 6]. При этом расчет приобретает проверочный характер (см. пример 2.1).

    В стальных металлоконструкциях для многорядных заклепочных соединений при расположении заклепок простыми рядами (рисунок 2.5) основные конструктивные параметры шва определяются по следующим эмпирическим зависимостям:

    а – стыковое с двумя накладками; б – нахлесточное

    Рисунок 2.5 – Многорядные заклепочные соединения

    при расположении заклепок простыми рядами

    для швов с двумя накладками (рисунок 2.5, а) – диаметр заклепки  мм; шаг между заклепками в одном ряду (шаг шва) ; расстояние от оси заклепок до свободной кромки ; расстояние между рядами заклепок ; толщина накладок ;

    для шва в нахлестку (рисунок 2.5, б) – диаметр заклепки  мм; шаг между заклепками в одном ряду (шаг шва) ; расстояние от оси заклепок до свободной кромки ; расстояние между рядами заклепок .

    В двухрядных и многорядных швах заклепки, как правило, располагают в шахматном порядке с целью более равномерного нагружения швов, а также для облегчения установки заклепок. На рисунке 2.6 приведены зависимости, определяющие основные конструктивные параметры шва нахлесточных соединений, а на рисунке 2.7 – основные конструктивные параметры шва стыковых соединений с двумя накладками.

    а – однорядное; б – двухрядное; в – трехрядное

    Рисунок 2.6 – Соединения в нахлестку

    а – однорядное; б – двухрядное

    Рисунок 2.7 – Стыковые соединения с двумя накладками

     

     

    Особенности расчета соединений широких листов

    В соединениях широких листов (см. рисунок 2.5) за расчетную нагрузку принимают силу , действующую на фронте одного шага . При этом значение  обычно определяют по напряжениям растяжения  в сечении листа, не ослабленном отверстиями под заклепки. Напряжение  полагают известным из основных расчетов конструкции (расчет прочности стенок котла, резервуара и т. п.):

    .

    Прочность листа в сечении, ослабленном отверстиями под заклепки:

    .

    Отношение

     (2.5)

    называют коэффициентом прочности заклепочного шва.

    Значение  показывает, как уменьшается прочность листов при соединении заклепками. Например, для однорядного односрезного шва (рисунок 2.6, а) при стандартных размерах , т.е. образование заклепочного соединения уменьшает прочность листов на 35 %. Понижение прочности деталей – одна из главных отрицательных характеристик заклепочного соединения. Для увеличения значений φ применяют многорядные и многосрезные швы (см. рисунок 2.6, б, в и рисунок 2.7).

    На рисунок 2.8 изображена конструкция прочноплотного трехрядного шва с переменным шагом заклепок в рядах (правая половина шва симметрична и на рисунке изображена частично). В этом шве на фронте основного шва  расположено шесть заклепок.

    Каждая заклепка передает нагрузку, равную 1/6. В соответствии с этим на рисунке 2.8 даны эпюры продольных сил, возникающих в различных сечениях листов и накладок. Сечение листа по первому ряду заклепок нагружено полной силой. Для того чтобы немного ослабить это сечение, в нем поставлена только одна заклепка (две половины заклепки). Сечение по второму ряду нагружено меньшей силой и, соблюдая условие равнопрочности, в нем можно поставить большее число заклепок и т. д. Малая нагрузка на каждую заклепку, а также две плоскости среза заклепки позволяют значительно уменьшить ее диаметр. Уменьшение диаметра приводит к увеличению коэффициента прочности шва [см. формулу (2.5)], например для рассматриваемого шва . Однако стремление получить высокое значение  приводит к сложной и дорогой конструкции соединения.

    2.3. Расчет соединений при несимметричном нагружении

    Если соединяемые элементы подвержены изгибу (случай несимметричного нагружения), то нагрузка между одиночными заклепочными соединениями распределяется неравномерно. В этом случае расчет групповых соединений сводится обычно к определению наиболее нагруженной заклепки и оценке ее прочности.

    Рассмотрим соединение, содержащее  заклепок одинакового диаметра d под действием силы F (рисунок 2.9, а). Примем для упрощения, что трение между соединяемыми деталями отсутствует и вся внешняя нагрузка передается через заклепки. Предположим, что деформации (изгиб, сдвиг) соединяемых деталей малы по сравнению с деформациями стержней заклепок. При этих допущениях можно полагать, что возможный взаимный поворот соединяемых деталей (листов) произойдет вокруг точки С (рисунок 2.9, б) – центра масс поперечных сечений стержней заклепок. Следовательно, точку С можно использовать в качестве центра приведения внешней силы.

    В результате приведения внецентренной силы F в точку С задача расчета группового соединения сводится к определению наиболее нагруженной заклепки от действия центральной силы F (или ее осевых составляющих) и вращающего момента T=FL (рисунок 2.9, б; L – расстояние от точки С до линии действия силы F).

    Если соединение подвержено действию нескольких сил , то в результате приведения их к точке С оно будет нагружено главным вектором и главным моментом от этих сил.

    При упругой деформации заклепок действие каждого силового фактора (F и Т) можно рассматривать независимо. Тогда сила, приходящаяся на каждую заклепку от силы F (рисунок 2.9, в), будет равна

    ,

    где  – номер заклепки.

    Момент Т вызывает в каждой заклепке реактивную силу, направленную перпендикулярно к радиусу-вектору , проведенному из точки С в центр сечения -й заклепки (рисунок 2.9, г). Эта сила пропорциональна перемещению сечения в результате деформации сдвига. Так как сдвиги сечений заклепок прямо пропорциональны их расстояниям  до центра масс, то можно записать

    Откуда

    ; ;…; . (2.6)

    Рисунок 2.9 – Расчетные схемы для соединения при действии несимметричной нагрузки

    Если учесть, что внешний момент Т уравновешивается моментами от сил, действующих на заклепки, т.е.

    , (2.7)

    то после подстановки в это уравнение (2.7) равенства (2.6) получим выражение для силы, действующей на первую заклепку

    ,

    или выражение для силы, действующей на -ю заклепку

    Сила, действующая на наиболее нагруженную заклепку

    ,

    откуда модуль этой силы

    ,

    где  – угол между векторами сил  и  (рисунок 2.9, д).

    Диаметр заклепки при известном значении  и ее материале находится по формуле (2.2).

    На главную