79968

ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ И СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Лекция

Производство и промышленные технологии

Механическими передачами или просто передачами называют механизмы для передачи энергии от машины – двигателя к машинеорудию как правило с преобразованием скоростей моментов а иногда с преобразованием видов движения. Передачи между машинойдвигателем и машинойорудием вводят по следующим причинам: скорость исполнительного органа в процессе работы машиныорудия необходимо изменять например у автомобиля грузоподъемного крана токарного станка а скорость машиныдвигателя чаще постоянна например у электродвигателей; нередко от...

Русский

2015-02-15

270 KB

2 чел.

Тема № 20. ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ И СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Требования, предъявляемые к проектируемым машинам: увеличение мощности при тех же габаритных размерах; повышение скорости и производительности; повышение коэффициента полезного действия (КПД); автоматизация работы машин; использование стандартных деталей и типовых узлов; минимальная масса и низкая стоимость изготовления.

Назначение и роль передач в машинах

Для приведения в движение машин-орудий необходима механическая энергия. Эта энергия получается в электрических, тепловых и других машинах-двигателях. Чаще всего механическая энергия, используемая для привода в движение машины-орудия, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя.

Как правило, вал двигателя имеет иную, обычно большую, угловую скорость (частоту вращения), чем вал приводимой машины. В сравнительно редких случаях ведомый вал может быть непосредственно связан с ведущим валом (примером является вентилятор); обычно между валами двигателя 1, машины-орудия 3 вводят промежуточные устройства 2, которые называют передачами (рис. 1.).

В современных машинах передача энергии может _ осуществляться механическими, гидравлическими, пневматическими и другими устройствами.

Механическими передачами, или просто передачами называют механизмы для передачи энергии от машины двигателя к машине-орудию, как правило, с преобразованием скоростей, моментов, а иногда — с преобразованием видов движения.

Передачи между машиной-двигателем и машиной-орудием вводят по следующим причинам:

скорость исполнительного органа в процессе работы машины-орудия необходимо изменять (например, у автомобиля, грузоподъемного крана, токарного станка), а скорость, машины-двигателя чаще постоянна (например, у электродвигателей);

нередко от одного двигателя необходимо приводить в движение несколько механизмов с различными скоростями;

в отдельные периоды работы исполнительному органу машины требуется передать вращающие моменты, превышающие моменты на валу машины-двигателя, а это возможно выполнить за счет уменьшения угловой скорости вала машины-орудия;

в тех случаях, когда рабочие органы машины совершают возвратно-поступательное движение (например, суппорт строгального станка), а двигатель имеет вращающийся вал (электродвигатель и др.).

В отличие от рассмотренной на рис. 1. схемы машины возможны и другие схемы: машина-двигатель — машина-орудие (двигатель - винт самолета), передача — исполнительный орган (велосипед и т. п.).

Классификация механических передач

Механические передачи, применяемые в машиностроении,-классифицируют (рис. 1.3 и 1.4):

по принципу передачи движения — трением (фрикционная — рис. 3, а и ременная — рис. 4, а); зацеплением (зубчатые — рис. 1.3,6, червячные - рис. 1.3,в; цепные - рис. 1.4,6; передачи винт-гайка — рис. 1.3, г,д);

по способу соединений деталей — передачи с непосредственным контактом тел вращения (фрикционные, зубчатые, червячные, передачи винт — гайка — см. рис. 1.3); передачи с гибкой связью (ременная, цепная — см. рис. 1.4).

В механических передачах ведомыми называют детали передач (катки, шкивы, зубчатые колеса и т. п.), сообщающие движение и передающие вращающий момент и получающие движение от ведущих.У ведущего элемента направления угловой скорости и вращающего момента совпадают; у ведомого — направления скорбсти и момента противоположны.

В машиностроении принято обозначать угловые и окружные скорости, частоту вращения, диаметры вращающихся деталей ведущих валов индексами нечетных цифр, ведомых — четными. Например, для трехступенчатой передачи (рис. 1.6) обозначения частот вращения следующие: пх — ведущего вала /; и3 — ведущего вала II; п5 — ведущего вала III; пг — ведомого вала II; п4 ведомого вала III; п6 — ведомого вала IV.

1.5. Все механические передачи характеризуются передаточ- , ным числом или отношением. Рассмотрим работу двух элементов передачи (рис. 1.7), один из которых будет ведущим, а второй — ведомым.

Введем следующие обозначения: Ю[ и пу — угловая скорость и частота вращения ведущего вала, выраженные соответственно, рад/с и об/мин; а>2 и пг ~ угловая скорость и частота вращения ведомого вала; и — диаметры вращающихся деталей (шкивов, катков и т. п.^ и у2 — окружные скорбсти, м/с.

Отношение угловых скоростей двух валов — ведущего к ведомому называют передаточным числом

1.1. Машина-орудие воспринимает энергию, которая затрачивается на преодоление внешних сил, непосредственно связанных с процессом производства, а машина-двигатель передает энергию. На рис. 1.2 передача — поз. 3 — 4 — 6.

2.1. Фрикционная передача — механическая передача, служащая для передачи вращательного движения (или для преобразования вращательного движения в поступательное) между валами с помощью сил трения, возникающих между

дисками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и прижимаемыми один к другому. Фрикционные передачи состоят из двух катков (рис. 2.1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой Р„ так что сила трения Я/ в месте контакта катков • достаточна для передаваемой окружной силы Р,.> Условие работоспособности передачи

К/ /V (2.1)

Нарушение условия (2.1) приводит к буксованию! Один каток к другому может быть прижат: предварительно затянутыми пружинами (в передачах, предназначенных для работы при небольших нагрузках); гидроцилиндрами (при передаче больших нагрузок); собственной массой машины или узла; через систему рычагов с помощью перечисленных выше средств;

центробежной силой (в случае сложного движения катков в планетарных системах).

Фрикционные передачи классифицируют по следующим признакам:

По назначению: с нерегулируемым передаточным числом (рис. 1 —3); с бесступенчатым регулированием передаточного числа (вариаторы) — без промежуточного звена (рис. 4) и с промежуточным звеном (рис. 5 и 6).

  1.  По взаимному расположению осей валов: цилиндрические или конусные с параллельными осями (рис. 1).

Вариаторы

Фрикционный механизм, предназначенный для бесступенчатого регулирования передаточного числа,называют фрикционным вариатором. Основная кинематическая характеристика вариатора – диапазон варьирования угловой скорости (передаточного числа) ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего вала.

Зубчатые передачи

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

§ 1. Общие сведения и классификация зубчатых передач

3.1. Трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, образующими с неподвижным звеном вращательную или поступательную пару, называют зубчатой передачей (рис. 3.1). В большинстве случаев зубчатая передача служит для передачи вращательного движения. В некоторых механизмах эту передачу применяют для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот, см. рис. 3.1,г).

Зубчатые передачи — наиболее распространенный тип передач в современном машиностроении и приборостроении; их применяют в широких диапазонах скоростей (до 100 м/с), мощностей (до десятков тысяч киловатт) и передаточных чисел.

Опишите в конспекте устройство цилиндрической прямозубой передачи (рис. 3.1, а) и ее назначение.

.3.2. Основные достоинства зубчатых передач по сравнению с другими видами передач: постоянство передаточного числа; высокая нагрузочная способность; высокий КПД (до 0,97 — 6,99 для одной пары колес); малые габаритные размеры по сравнению с другими видами передач при равных условиях; большая надежность в работе, простота обслуживания; сравнительно малые нагрузки на валы и опоры.

Перечислите достоинства зубчатой передачи по сравнению

Рис. 3.1

с ранее изученной фрикционной передачей.

3.3. К недостаткам зубчатых передач следует отнести: невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа; высокие требования к точности изготовления и монтажа; шум при больших скоростях; плохие амортизирующие свойства (что отрицательно влияет на - компенсацию динамических нагрузок); громоздкость при больших расстояниях между "осями ведущего и ведомого валов; потребность в специальном оборудовании и инструменте для нарезания зубьев; зубчатая передача не предохраняет машину от возможных опасных перегрузок.

Сравните зубчатые и рассмотренные в гл. 2 фрикционные передачи (какие недостатки зубчатых передач не имеют

места во фрикционных). Дайте оценку в целом по применению в машиностроении зубчатых передач. 3.4. Зубчатые^передачи и колеса классифицируют по следующим признакам (см. рис. 3.1):

а) по взаимному расположению осей колес— с параллельными осями (цилиндрические, см. рис. 3.1,а — д), с пересекающимися осями (конические, см. рис. 3.1, ж — и), со скрещивающимися осями (винтовые, см. рис. 3.1, е, к);

б) по расположению зубьев относительно образующих колес ^- прямозубые, косозубые, шевронные и с криволинейным зубом; ■ ■

в) по конструктивному оформлению — открытые и закрытые; на рис. 3.2 (й — схема; б — общий вид) показаны зубчатые пары, установленные в закрытом корпусе;

г) по окружной скорости — тихоходные (до 3 м/с), для средних скоростей (3 — 15 м/с), быстроходные (св. 15 м/с);

д) по числу ступеней — одно- и многоступенчатые;

е) по расположению зубьев в передаче и колесах — внешнее, внутреннее (см. рис. 3.1,6) и реечное зацепление (см. рис. 3.1,г);

ж) по форме профиля зуба — с эвольвентными и с не- эвольвентными зубьями;

-з) по точности, зацепления. Стандартом предусмотрено 12 степеней точности. Практически передачи общего машиностроения изготовляют от шестой до десятой степени точности. Передачи, изготовленные по шестой степени точности, используют для наиболее ответственных случаев. Начертите схемы передач, приведенных на рис. 3.1, в соответствии с принятыми условными обозначениями. Дайте их краткую 'характеристику.

  1.  Из перечисленных выше зубчатых передач наибольшее распространение получили цилиндрические прямозубые и косозубые передачи, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации. Конические передачи применяют только в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины; винтовые — лишь в специальных случаях.

Чем отличается закрытая передача от открытой?

§ 2. Краткие сведения о методах изготовления зубчатых колес, их конструкциях, материалах

  1.  Существуют следующие способы изготовления зубчатых колес (обработки зубьев): литье (без последующей механической обработки зубьев), для современных машин этот способ применяют редко; накатка зубьев на заготовке (также без последующей их обработки); нарезание зубьев (т. е. зубья получаются в процессе механической обработки заготовки).

Способ изготовления зубчатых колес выбирают в зависимости от их назначения и по технологическим соображениям.

Для отдельных конструкций машин в массовом производстве применяют способ накатки зубьев. Возможны также штамповка, протягивание и т. д. В этом случае форма инструмента повторяет очертания впадины (или зубьев). В большинстве же случаев.зубчатые колесалзготовляют нарезанием.

Приемлем ли способ накатки зубьев для зубчатых колес

пятой степени точности зацепления?

  1.  Зубья нарезают, как правило, методами копирования и обкатки. Копирование заключается в прорезащш впадин

изменяется путем поочередного торможения различных звеньев, и как дифференциальный механизм. Планетарный принцип позволяет получать большие передаточные числа (до тысячи и больше) без применения многоступенчатых передач. .

Эти передачи компактные и имеют малую массу. Переход от простых передач к планетарным Позволяет во многих случаях снизить их массу в 4 раза и более. Сателлиты в планетарной передаче расположены симметрично, а это снижает нагрузки на опоры (силы в передаче взаимно уравновешиваются), что приводит к снижению потерь и упрощает конструкцию опор. Эти передачи работают с меньшим шумом, чем обычные зубчатые.

Передаточное отношение. Для определения передаточного отношения планетарной передачи используется метод Виллиса — метод "останова водила. Передаточное отношение для обращенного механизма1 планетарной передачи (см. рис. 3 .63)

и = К - ш,,)/(ш2 - со») = - (хфг), (3-36)

где — (оь и ш2 — со,, — угловые скорости колес 1 и 2 относительно водила Н; гх и г2 числа зубьев этих колес.

Для реальной планетарной передачи (колесо 2 закреплено неподвижно, колесо I — ведущее, водило к ведомое) при ю2 = О из формулы (3.36) получим

(©! - юЛ)/(-соА) = -(21/22); - (0З1М) +. 1 = -(21/22)

Рис.

Рис.

Для однорядной планетарной передачи «=1,25-^-8,0 для многоступенчатых [17] и = 30ч-1000, для кинематических передач «> 1600. Чем больше передаточное отношение планетарной передачи, тем меньше КПД (т| = 0,99-г 0,1).

Расчет на контактную прочность зубьев планетарных передач проводится по аналогии с расчетом обыкновенных зубчатых передач отдельно для каждого зацепления (см. рис. 3.63): пара колес 1 (внешнее зацепление) и % — 2 — (внутреннее). Для таких передач достаточно рассчитать только внешнее зацепление.

При расчете планетарных передач выбор числа зубьев колес зависит не только от передаточного отношения I, но и от условий собираемости передач. При атом сумма зубьев центральных колес должна быть кратной числу сателлитов (лучше 3).

Волновые зубчатые передачи.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой де Достоинство и недостатки волновых передач. Волновые передачи обладают большой нагрузочной способностью (в зацеплении находится большое число пар зубьев) и высоким передаточным отношением (и а 300 для одной ступени) при сравнительно малых габаритах. Это основное достоинство этих передач. Передача может работать, находясь в герметизированном корпусе, что очень важно для использования волновых передач в химической, авиационной и других отраслях техники.

Недостаток волновой передачи: сложность изготовления гибкого колеса и волнового генератора; возможность использования этих передач только при сравнительно не- ПЫСПКОЙ угповой гкпппптн вя пя генепятппя

  1.  Планетарные передачи - разновидность зубчатых цилиндрических и конических передач с эвольвентным и други-

. профилями зубьев (зубья могут быть прямые и косые).

  1.  Планетарные передачи широко применяют как дифференциал в автомобилях, тракторах, станках, приборах.

 

. ПЕРЕДАЧА ВИНТ - ГАЙКА

§ 1. Устройство и назначение, достоинства й недостатки

4.1. Передача винт — гайка (рис. 4.1) состоит из винта 1 и гайки 2, соприкасающихся винтовыми поверхностями.

Передача винт — гайка предназначена для преобразования вращательного движения й поступательное (при больших углах подъема винтовой линии, порядка у > 12°). Когда угол подъема больше угла трения, эту передачу можно использовать для преобразования поступательного движения во вращательное.

Различают два типа передач винт — гайка: передачи трения скольжения или винтовые пары трения скольжения (рис. 4.1 — 4.3); передачи трения качения^или шариковые винтовые пары [рис. 4.4). "

Ведущим элементом в передаче, как правило, является винт, ведомым — гайка. Конструктивно передача винт — гайка может бы1Ь выполнена: а) с вращательным движением винта и пог ступательным движением гайки (см. рис. 4.1); б) с вращающимся и одновременно поступательно перемещающимся винтом при неподвижной гайке (см. рис. 4.2); в) с вращательным движением гайки / и поступательным движением винта 2 (см. рис. 4.3).

Передачи винт — гайка находят применение в . устройствах,' где требуется получать большой выигрыш в силе, например в домкратах, винтовых прессах, нагрузочных устройствах испытательных машин, механизмах подач металлорежущих станков или в измерительных и других механизмах для точных делительных перемещений.

ВАЛЫ, ОСИ, ШПОНОЧНЫЕ И ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ПОДШИПНИКИ И МУФТЫ

ВАЛЫ И ОСИ

Назначение, конструкция и материалы валов и осей

  1.  Валом называют деталь (как правило, гладкой или ступенчатой цилиндрической формы), предназначенную для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес и для передачи вращающего момента.

При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях помимо изгиба и кручения валы могут испытывать деформацию растяжения (сжатия).

Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали и работают только на кручение.

Вал 1 (рис.- 8.1) имеет две или большее число опор, называемых подшипниками 2. Часть вала, охватываемую опорой, называют цапфой. Концевые цапфы именуют шипами 3, а промежуточные — шейками 4.

  1.  Осью называют деталь, предназначенную только для

плттрпигяпна гипантшг пя нрй пртя 1ТРЙ

В отличие от вала ось не передает вращающего момента и работает только на изгиб. В машинах оси могут быть неподвижными или же могут вращаться вместе с сидящими на них деталями (подвижные оси).

Покажите на рис. 8.2 неподвижную н подвижную оси. Испытывает ли ось деформацию кручения? 8.3. Классификация валов и осей. По назначению валы делят на валы передач (на них устанавливают детали передач) и коренные валы (на них устанавливают дополнительно еще и рабочие органы машины).

По геометрической форме валы делят на: прямые (см. рис. 8.1); кривошипные (рис. 8.3, а); коленчатые (рис. 8.3,6); гибкие (рис. 8.3,в); телескопические (рис. 8.3,г); карданные (рис. 8.3, д). Кривошипные и коленчатые валы используют для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (поршневые двигатели) или наоборот (компрессоры): Подшипником скольжения называют опору для поддержания вала (или вращающейся оси). В таком подшипнике цапфа вращающегося вала (или оси) проскальзывает по опоре.

10.1. Радиальные подшипники скольжения (или просто подшипники скольжения) предназначены для восприятия радиальной нагрузки. В таких подшипниках поверхности цапфы вала (или оси)"и подшипника находятся в условиях относительного скольжения. При этом возникает трение, которое прйводит к изнашиванию пары вал (ось) - подшипник. Для уменьшения изнашивания необходимо-рационально выбирать Материал трущихся пар и обеспечить нормальные условия смазывания рабочих поверхностей. Подшипники бывают неразъемные и разъемные.

Назначение подшипников/ скольжения?

10.2. Неразъемные подшипники , могут быть выполнены за одно целое -со станиной (рис; 10.1) или в виде втулки /, установленной в корпус подшипника 2 (рис. 10.2). В первом случае станину 1, а во втором — втулку 1 изготовляют из материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами: антифрикционного чугуна АЧС - 1, АИК - 1, АЧК - 2; бронзы оловянной БрОФЮ — 1, БрОЦС6 — 6 — 3; латуни марок ЛМцОС 58 - 2.- 2 - 2, ЛАЖМцбб - 6 - 3 - 2; баббитов Б89, Б83, Б16; -алюминиевых сплавов; порошковых материалов; текстолита; капрона; специально обработанного дерева; резины (при смазывании водой); графита (в виде порошка, из которого прессуют вкладыши) и др.

4. Проверяем подшипник на нагрев и отсутствие заедания: рсг = 3,75 • 0,75 = Н • м/(мм2 • с) < [рсу].

Заключение: подшипник для заданного режима работы пригоден.

ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

Классификация и .область применения

11.1. Подшипники качения, как и подшипники скольжения, предназначены для поддержания вращающихся осей и валов.

 

Электродвигатели, подъемно-транспортные и сельскохозяйственные машины, летательные аппараты, локомотивы, вагоны, металлорежущие станки, зубчатые редукторы и многие другие механизмы и машины в настоящее время немыслимы без подшипников качения.

Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего I и наружного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рис. 11.1, а). В зависимости от формы гел качения различают подшипники шариковые (рис. 11.1, а, б, ж, и) и роликовые (рис. 11.1, в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 11.1,д).

Основными элементами подшипников качейия являются тела качения — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые сепаратором на определенном расстоянии друг от друга.

Тела качения и кольца изготовляют из специальной шарикоподшипниковой стали, содержащей большой процент хрома (ШХ6, ШХ9, ШХ15, 12Х2Н4А и др.), а сепараторы - чаще всегб ИЗ низкоуглеродистой стали, бронзы, латуни, текстолита и капрона.

Для обеспечения нормальной и долговечной работы подшипников качения к качеству их изготовления и термической обработке тел качения и колец предъявляют высокие требования.

Подшипники качения — это опоры вращающихся или ка-

СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Виды резьбовых соединений

Соединения деталей машин делят на разъемные и неразъемные. К разъемным относят резьбовые соединения, а к неразъемным — заклепочные, сварные, клеевые.

Резьбовые (разъёмные) соединения выполняют с помощью резьбовых крепежных деталей — болтов (рис. 13.), винтов, шпилек, резьбовых муфт, стяжек и т. п.

Основным элементом резьбового соединения является резьба.

Что называется резьбой?

Различают резьбу цилиндрическую и коническую, наружную (болт, винт, шпилька и т. п.) и внутреннюю (гайка).

Форма и размеры профиля резьбы характеризуются шагом резьбы Р (см. рис. 13.2); высотой теоретического профиля Я; рабочей высотой профиля к; углом профиля а.

1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4784. Язык программирования Pascal 57.5 KB
  Язык программирования Pascal. Алфавит языка Концепция данных Имена и их употребление Структура Pascal-программы Понятие о лексике, прагматике, синтаксисе и семантике языка. Синтаксические диаграммы как средство определения языка Язык про...
4785. Быстрые алгоритмы сортировки и поиска 115.5 KB
  Быстрые алгоритмы сортировки и поиска. Нижняя оценка времени задачи сортировки массива по числу сравнений. Быстрые алгоритмы сортировки. Сортировка деревом Пирамидальная сортировка Быстрая сортировка Хоара. Поиск k-того в м...
4786. Множества в программировании на языке Pascal 47 KB
  Множества. Множественный тип. Конструктор множества. Операции и отношения. Применения множеств в программировании. Задачи и упражнения. Еще одним сложным стандартным типом данных, определенным в языкеPasca...
4787. Простые типы данных. Линейные программы 99.5 KB
  Простые типы данных. Линейные программы Заголовок программы. Константы и их использование. Раздел констант. Переменные программы. Раздел переменных. Стандартные простые типы данных: Тип данных Integer Тип данных Real...
4788. Структурное программирование на языке Pascal 156.5 KB
  Структурное программирование. Основные управляющие структуры. Основные структуры данных. Методология программирования сверху-вниз. Пример: Решение системы линейных уравнений. Проектирование модулей. Модуль RAT. Оформление модуля...
4789. Ветвящиеся программы. Тип данных Boolean 96 KB
  Ветвящиеся программы 1.Понятие условия. Тип данных Boolean (логический). 2.Составной оператор. 3.Выбирающие операторы: условный оператор. 4.Ветвящиеся программы. Пример. 5.Оптимизация ветвящихся программ по времени. 6.Скалярный тип. 7.Выбирающие опе...
4790. Графика в системе программирования TP-6 86 KB
  Графика в системе программирования TP-6. Графический экран. Виды графических адаптеров. Графический модуль GRAPH. Задача построения графика функции. Работа с текстами и ввод-вывод в графическом экране. Рекурсивные описания в графике. Работа ...
4791. Система программирования Вorland Рascal 7.0. Техника программирования структур управления алгоритмов 54 KB
  Система программирования Вorland Рascal 7.0. Цель: Первоначальное знакомство с технологией программирования в среде Вorland Рascal 7.0. Опорные знания: Начальные знания языка программирования Паскаль. Операционные среды Windows, MS DOS + Norto...
4792. Алгоритмы. Императивный подход. О понятии алгоритма. Декларативный подход 132.5 KB
  Алгоритмы. Императивный подход. Содержательное понятие алгоритма. Точное математическое определение алгоритма и изучение этого понятия - предмет специальной математической дисциплины - теории алгоритмов, которая, в свою очередь, опирается на...