Методические рекомендации по изучению дисциплины

При изучении материала дисциплины по одному из рекомендуемых ниже источников нужно руководствоваться общепринятыми правилами:

1. Уяснить существо вопроса.

2. Придерживаться логической последовательности изучения тем, приведенной в насто­ящей программе.

3. Аннотировать материал в виде опорного конспекта и алгоритмов практических рас­четов и расчетных схем.

4. Изучение каждой детали, узла или сборочной единицы целесообразно вести в такой последовательности: а) назначение, принцип работы; б) достоинства, недостатки и об­ласть применения; в) краткие сведения о материалах; г) основы расчета (геометричес­кий расчет, действующие силы, расчеты на прочность, долговечность, износостойкость и др.); д) краткие сведения о выборе основных параметров, расчетных коэффициентов, допускаемых напряжений (или других характеристик прочности, надежности и т.п.) е) основные сведения о конструкции.

Усвоив основные определения, классификацию машин и тенденции развития машино­строения, следует особое внимание обратить на значение вопросов стандартизации и ро­ли ее в ходе процесса машино- и приборостроения, а также в процессе ремонта и обслу­живания их.

Изучая вопросы критериев работоспособности и расчета деталей машин, следует уяс­нить, что эти расчеты имеют ряд особенностей. В частности, широко используются эмпи­рические зависимости и формулы, являющиеся результатом обобщения опыта проектиро­вания и расчета деталей машин.

Проектирование изделий (технических объектов) требует всестороннего анализа пос­тавленной задачи, учета ряда специфических факторов и условий работы детали, узла ма­шины. Рационально спроектированная машина должна быть прочной, в течение заданно­го срока, возможно дешевой и экономичной в работе, должна быть безопасной при обслу­живании. Окончательные размеры деталей машин определяются не только расчетом, но и требованиями стандартов, принятой технологией производства, условиями эксплуата­ции и техникой безопасности.

При изучении неразъемных соединений, среди которых наибольшее распространение получили сварные, необходимо ознакомиться с типами сварных швов и способами под­готовки кромок соединяемых деталей в зависимости от их толщины. Уяснить достоинст­ва и недостатки сварных соединений, и их преимущества по сравнению с заклепочными. Повторить методику расчетов на смятие и срез, ознакомиться с выбором допускаемых напряжений и методикой практических расчетов основных типов сварных соединений.

Что касается клеевых соединений, то следует иметь в виду, что этот вид соединений применяется весьма широко: отсоединения простых небольших изделий до весьма внуши­тельных по своим размерам. Обратите внимание на суть процесса склеивания, вида клеев, подготовку поверхности к склеиванию, на факторы, влияющие на качество склеивания;

ознакомиться с расчетом клеевых соединений.

При изучении соединений с натягом обратите внимание на виды прессовых посадок их применения в машиностроении, на поведение соединений с натягом цилиндрических пове­рхностей при нагружении осевой силой и крутящим моментом, расчеты этих соединений, соединения с помощью колец и пластинок.

Одним из наиболее распространенных видов разъемных соединений, применяемых во всех областях машиностроения, являются резьбовые соединения. При изучении их нужно внимательно рассмотреть типы и назначения резьб и крепежных деталей, средства стопорения (гаечные замки). Изучая резьбовые соединения, необходимо уяснить, что в боль­шинстве случаев расчет болтов (винтов) сводится к расчету на растяжение с учетом соот­ветствующих поправочных коэффициентов и классов прочности.

Усвойте расчет болтов при действии на них переменных нагрузок, ознакомьтесь с мето­дикой расчета групп болтов, нагруженных отрывающей силой и моментом.

При изучении соединений типа "вал-ступица" обратите внимание на конструкцию шпонок и шлицевых соединений, порядок подбора шпонок и их проверке по условию смятия; разнице эвольвентных шлицов в зависимости от способа посадки поверхностей.

При изучении наибольшей по удельному объему теме "ПЕРЕДАЧИ" уясните, что вращательное движение наиболее распространено в технике. Поэтому для передачи от машин-двигателей к исполнительным механизмам применяются механические передачи, главным образом, вращательного движения.

Механические передачи классифицируются по принципу действия (передачи трением и зацеплением) и взаимному расположению звеньев (передачи непосредственного кон­такта и передачи гибкой связью). Независимо от типа передачи общим для всех является наличие ведущих и ведомых звеньев, единство кинематических и силовых соотношений.

Следует уяснить основные параметры любой передачи: передаваемый момент ведомым валом Т вм, передаточное отношение u, КПД; если значение u > 1, то передача пони­жающая, если u < 1, то передача повышающая, если значение u не меняется, то переда­точный механизм в закрытом корпусе может быть редуктором или мультипликатором, если значение u меняется ступенчато, то это коробка передач, если значение u изменяет­ся плавно и может менять направление вращения ведомого вала, то это вариатор. Нужно уметь классифицировать механизмы по их функциональному назначению, кинематичес­ким свойствам и конструктивным особенностям.

Выбор типа передач, их основных параметров, расчетных коэффициентов и допускае­мых напряжений связан с условиями работы передач, с точностью их изготовления и мон­тажа, а также с исходными положениями расчетов и материалами колес.

Приступая к изучению темы "Зубчатые передачи" следует повторить соответствующий раздел ТММ и достичь полного понимания основной теории зацепления. Из множества профилей, удовлетворяющих требованиям основной теоремы зацепления, наибольшее применение получил эвольвентный, но и профиль Новикова получает все более широкое распространение. Нужно твердо уяснить основные параметры зубчатого колеса и зубча­той пары, значение модуля и числа зубьев, понятие о нормальном зубе и зубьях со смеще­нием, коэффициенте перекрытия и его влияния на несущую способность зубьев, мини­мальном значении числа зубьев - все это основа для осознанного усвоения практических расчетов зубчатых передач. Важное значение для этой темы имеют также значения, полу­ченные при изучении технологии металлов. Правильный выбор материалов и термическая обработка зубьев определяют надежность, экономичность и несущую способность на еди­ницу массы зубчатых передач.

Уяснив условия работы зубчатых передач, основные виды повреждений зубьев и причины их вызывающие, не трудно будет понять теорию инженерного расчета зубчатых пе­редач. Расчет закрытых зубчатых передач ведется из условия контактной прочности и главным искомым параметром является определение диаметров колес.

Выбор необходимых для расчета коэффициентов требует уяснения их значений и выяв­ления их влияния на результаты расчетов - этот этап работы требует повышенного внима­ния. При расчете зубьев на усталость при изгибе обратите внимание на коэффициент формы зуба, его зависимости от числа зубьев и, в связи с этим, его влияния на различную прочность зубьев шестерни и колеса.

При изучении косозубых и шевронных цилиндрических передач сопоставьте их расче­ты на прочность с расчетами прямозубых цилиндрических передач и выявите особенности соответствующего расчета. Можно заметить, что непрямозубые колеса имеют большую несущую способность, чем прямозубые, как по контактной усталости, так и по изгибу. Все расчеты непрямозубых цилиндрических и прямозубых конических передач следует связать с эквивалентными колесами: для цилиндрических передач - в сечении, перпендикулярном оси зуба; для конических - на развертке так называемых дополнительных ко­нусов.

При изучении червячных передач необходимо уяснить ее генезис от винтовой пары, а затем рассматривать устройство, достоинства и недостатки, и область применения. Сле­дует обратить внимание на конструкцию червяков и червячных колес. Размеры червячно­го колеса определяются в среднем сечении. Необходимо усвоить методику выбора числа витков червяка и числа зубьев колеса, связав их с передаточным числом червячной пере­дачи. Уясните, что расчет червячных передач имеет много общего с расчетом зубчатых передач, но расчет червячной передачи на контактную прочность - это и косвенный рас­чет на предотвращение заедания. Работоспособность червячной передачи зависит не только от прочности зубьев червячного колеса, но и от прочности и жесткости червяка, а также от качества смазки, которая по праву рассматривается как составная часть конст­рукции. С целью обеспечения работоспособности передачи при их проектировании вы­полняют тепловой расчет.

В процессе изучения ременной передачи следует хорошо усвоить сравнительные харак­теристики различных типов передач и области их применения, а также конструкцию рем­ней и ознакомиться со стандартами на ремни. Рассматривая методику расчета ременной передачи по тяговой способности, необходимо понять, что для обеспечения достаточной долговечности ремня необходимо правильно выбирать отношение его толщины к диаметру шкива, а также такое межосевое расстояние, при котором число пробегов ремня в секун­ду не выше допустимого.

При изучении цепных передач необходимо ознакомиться с классификацией приводных цепей, рассмотреть конструкции, выяснить преимущества и недостатки различных типов цепей. Необходимо обратить внимание на выбор основных параметров цепных передач, на их кинематику и силовые зависимости с учетом динамических нагру­зок в приводных цепях. В связи с тем, что износ элементов передачи отрицательно сказы­вается на ее работе, основным видом расчета цепных передач является расчет на давление в шарнирных цепях.

При изучении темы "Валы, оси, шпоночные и шлицевые соединения" уясните разницу между осью и валом и различие их в расчете. Нужно понять, что расчет вала ведется в два этапа. Первый – проектный, в процессе которого по напряжениям кручения определяется ориенти­ровочное значение выступающего конца вала, после этого конструируют вал с учетом деталей с ним сопряженных, получают расчетную схему и после этого переходят ко второ­му этапу - проверочному расчету, определяют коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях валов с учетом переменности действующих напряжений во времени, влияние кон­центрации напряжений и абсолютных размеров вала. Следует обратить внимание на то, что от жесткости валов и осей зависят условия работы подшипников, зубчатых передач, муфт и других сопряженных деталей. Так, например, при значительной деформации изгиба сильно ухудшаются условия зацепления зубчатых колес, а потому размеры вала должны быть проверены на жесткость. Изучите конструкции осей и валов и их опорных частей - шеек, шипов, пят.

Изучая подшипники качения, обратите внимание на конструктивные особенности и об­ласти применения каждого типа подшипников, разберите вопрос о подборе подшипников качения по каталогам, ознакомьтесь с методикой подбора подшипников качения и опреде­лением их ресурса в часах по динамической грузоподъемности.

Кроме подшипников качения как наиболее распространенного типа в технике широко применяются подшипники трения скольжения, а в последнее время и такие, что не требу­ют привычной смазки, как например, металлополимерные подшипники, успешно заменя­ющие подшипники качения в условиях с агрессивной средой.

При изучении темы «Муфты» для соединения валов необходимо ознакомиться с их классификацией, основными типами, конструктивными особенностями и областью применения каждого типа. Обратите внимание на предельные ограничения муфт по таким параметрам как разница в диаметрах соединяемых валов, частота вращения.

 

1.6. Рекомендуемая учебно-методическая литература и ее наличие в библиотеке на время составления стандарта

 

1. Основная. Учебники и учебные пособия.	сентябрь 2009г. (шт).
1.1. Иванов М.Н. ФеногеновВ.А. Детали машин и основы конструирования. - М.: Высшая школа, 2007, - 383 с.
1.2. Чернилевский Д.В. Детали машин и основы конструирования. – М.: Машиностроение, 2006 – 386 с.
1.3. Вагнер В.А., Звездаков В.П., Тюняев А.В. и др. Детали машин. - М.: Машиностроение, 2007
1.4 Куклин Н.С., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.
2. Дополнительная – Учебные пособия и справочники
2.1.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 2006. – 447 с.
2.2.. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин и основы конструирования. Курсовое проектирование. – М.: высшая школа, 2006. – 399 с
2.3. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. Калининград: Янтарь. сказ, 2006. – 454 с.

 

 

«Детали машин и основы конструирования»

 

2. Тематические планы аудиторных занятий

2.1.Тематический план лекционных занятий по дневной полной форме обучения

 

№ темы

Содержание лекции

Кол-во часов

1,5

1. Введение. Критерии работоспособности и расчета деталей машин. Модели нагружения и прочностная надежность деталей машин. Циклы напряжений

2. Механические передачи вращательного движения.

Классификация. Основные энергетические, силовые и кинематические уравнения.

3. Зубчатые передачи. Материалы, термообработка, допускаемое напряжение. Виды разрушений зубьев, критерии работоспособности и расчета. Расчет цилиндрических зубчатых передач по контактным напряжениям. Расчетные зависимости для проектировочного и проверочного расчетов.

4. Расчет передач с зацеплением Новикова. Основные сведения о планетарных и волновых передачах. Особенности расчета конических зубчатых передач. Методика расчета на прочность.

5.

Передача винт-гайка. Червячные передачи. Основные параметры и их выбор. Силы в за­цеплении. Применяемые материалы. Тепловой расчет. Расчет передачи по контактным напряжениям. Допускаемые напряжения.

6. Ременные передачи. Классификация и области применения. Геометрия и кинематика ременных передач. Кривые скольжения Расчет передач по полезному напряжению, обеспечивающему тяговую способность. Оценка усталостной долговечности ре­менной передачи.

7. Цепные передачи. Конструктивные разновидности. Геометрические и кинематические зависимости. Выбор типа цепи и расчет ее долговечности. Вариаторы.

8. Валы и оси. Классификация. Применяемые материалы. Построение расчетных схем, конструирование и расчет валов на сопро­тивление усталости.

8. Подшипники качения. Классификация. Критерии работоспособности. Расчет на статическую грузоподъемность. Подбор под­шипников по динамической грузоподъемности.

9. Подшипники скольжения. Классификация. Критерии работоспособности и расчета.

10. Соединения. Классификация. Методы расчета сварных, резьбовых, шпоночных, шлицевых и др. соединений. Муфты для соединения валов. Классификация и краткая характеристика. Подбор муфт.

 

Всего: 16

 

2.2 Тематический план лекционных занятий по сокращенной форме обучения

№ темы	Содержание лекций	Кол-во часов

 

1. Введение. Цель и задачи дисциплины "Детали машин и основы конструирования". Основы расчета и конструирования деталей, узлов механических приводов машины. Основные кинематические, силовые и энер­гетические соотношения. Выбор асинхронного электродвига­теля. Виды нагружения. Критерии работоспособности ДМ.

2. Зубчатые передачи. Классификация. Область применения. Ма­териалы. Термообработка. Определение допускаемых напряжений. Расчету зубчатых цилиндрических передач на прочность. Расчет передач с зацеплением Новикова. Основные сведения о планетарных и валовых передачах. Осо­бенности расчета конических зубчатых передач на прочность.

3. Червячные передачи. Основные параметры и их выбор по стан­дартам. Материалы. Допускаемые напряжения. Расчетные формулы при расчета червячной передачи на прочность по кон­тактным напряжениям и на изгиб. Тепловой расчет червячного редуктора.

4. Передачи гибкой связью. Ременные передачи. Классификация и область применения. Кривые скольжения. Расчет передачи по тяговой способности. Оценка усталости долговечности ременной передачи. Вариаторы. Расчет приводных цепей на износ.

5. Валы и оси. Метода расчета на прочность. Подшипники. Клас­сификация. Расчет подшипников качения на статическую грузоподъемность. Подбор подшипников качения по динамической грузоподъемности. Критерии работоспособности и расчет подшипников скольжения.

6. Муфты. Классификация и краткая характеристика. Подбор муфт. Расчет соединения вал-ступица. Резьбовые и сварные соединения

Всего 8

2.3. Тематический план лабораторно-практических занятий

 

№ тем	Перечень лабораторно-практических занятий	Кол-во часов п/с
	Кинематический и силовой анализ схем приводов машин. Выбор электродвигателя и определение моментов на валах привода в рамках контрольной работы	3 / 1
	Определение технических характеристик редуктора (цилиндрического, конического, планетарного, волнового, червячного)	4 / 2
	Изучение конструкции и параметров подшипников качения. Определение ресурса работы. Анализ схем установки.	3 / 1
	Исследование сил и напряжений в затянутом болтовом соединении	4 / 2
4а	Исследование коэффициента трения в резьбе и на торце гайки.
	Методика решения задач на резьбовые и сварные соединения	2/ 2

Всего 16 / 8

 

При выполнении лабораторных работ студенты используют мето­дические разработки кафедры ТМ и ИГ, включающие журналы лабораторных работ и методические указания к ним.

2.4. Контрольная работа

Контрольная работа как завершающий этап изучения дисциплины включает расчеты и конструирование механического привода с редуцированием скорости от вала асинхронного электродвигателя к ва­лу исполнительного органа технологической машины пищевого производства (транспортирующая машина: ленточный конвейер, цепной конвейер и т.п.) /II / предусматривает следующие элементы его содержания:

I. Расчетная часть содержит кинематический и силовой расчет привода, подбор готовых узлов (электродвигателя, муфт, подшипников, приводных цепей); расчет редуктора, расчет ременных, цепных и от­крытых зубчатых передач; конструирование корпусных деталей и рам привода.

II. Графическая часть проекта включает в себя разработку кон­струкции привода машины, конструкции редуктора, рабочих деталей. Объем курсового проекта не менее 3-х листов формата А4:

1 лист. Чертеж общего вида привода. 2 лист. Сборочный чертеж редуктора.

3 лист. Рабочие чертежи (зубчатые и червячные колеса, валы и т.п.). Корпусные детали, муфты.

При самостоятельной проработке материала при курсовом проекти­ровании студенты используют методические указания кафедры ТПМ и др. информационные источники.