Детали машин и основы конструирования курс лекций. Детали машин основные понятия и определения

Открытое образование: Онлайн-курс

Детали машин и основы конструирования курс лекций. Детали машин основные понятия и определения

  • 13 недель
  • 4 зачётных единицы

 Курс разработан НИТУ «МИСиС»

«Детали машин и основы конструирования» – один из основных инженерных курсов, который преподается большинству студентов инженерно-технических специальностей.

В программе курса изучается устройство, принципы работы, а также методы конструирования деталей и узлов машин общего назначения: разъемных и неразъемных соединений, передач трением и зацеплением, валов и осей, подшипников скольжения и качения, различных муфт.

В начале курсе излагаются понятия и определения, используемые в машиностроении, критерии работоспособности деталей машин, основные машиностроительные материалы, нормирование точности изготовления деталей, рассматриваются различные варианты соединения деталей: резьбовые, сварные, заклепочные, шпоночные, шлицевые и т.д.

Подробно изучаются наиболее используемые механизмы в машиностроении – механические передачи, а именно зубчатые передачи (среди них планетарные, червячные, волновые), фрикционные, цепные, а также передачи «винт-гайка».

Рассматриваются их кинематические расчеты, расчеты на прочность и жесткость, методы рационального выбора материалов и способы соединения деталей, расчеты валов и осей, подшипников, муфт.

В конце курса на примере одного из редукторов обобщается методика конструирования привода: от расчетов его кинематических и энергосиловых параметров до определения размеров подшипников.

Формат

Курс включает в себя просмотр тематических видеолекций с несколькими вопросами для самопроверки; выполнение многовариантных тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов; объяснение примеров решения задач; лабораторные работы.

1. Учебник «Детали машин и основы конструирования» / С.М. Горбатюк, А.Н. Веремеевич, С.В. Албул, И.Г. Морозова, М.Г. Наумова – М.: Изд. Дом МИСиС, 2014 / ISBN 978-5-87623-754-5
2. Учебно-методическое пособие «Детали машин и оборудование. Проектирование приводов» / С.М. Горбатюк, С.В. Албул – М.: Изд. Дом МИСиС, 2013

Требования

Для полноценного освоения курса слушатель должен владеть базовыми знаниями из курсов математики, инженерной графики, теоретической механики, сопротивления материалов.

Программа курса

1. Основные понятия и определения. Критерии работоспособности деталей машин;2. Машиностроительные материалы. Их классификация и область применения;3. Допуски размеров. Посадки деталей. Отклонения формы и расположения поверхностей. Шероховатость поверхности;4. Неразъемные соединения деталей: сварные, заклепочные, паяные, клеевые;5.

Разъемные соединения деталей: резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, клеммовые;6. Зубчатые передачи. Основная теорема зацепления. Геометрия зубьев. Методика расчета передач;7. Многозвенные зубчатые передачи: планетарные, дифференциальные, волновые. Кинематика передач;8. Червячные передачи. Геометрия и конструкция.

КПД передачи и ее тепловой расчет;9. Фрикционные передачи и вариаторы. Ременные передачи;10. Валы и оси. Критерии работоспособности. Расчет на прочность. Уплотнения валов;11. Подшипники. Классификация и конструкция. Расчет подшипников;12. Муфты: неуправляемые, компенсирующие, предохранительные;

13. Методика конструирования.

Пример конструирования редуктора.

Результаты обучения

После прохождения курса слушатели будут знать:• основные типы соединений деталей машин; • основные типы и характеристики механических передач; • основные типы и область применения подшипников качения и скольжения, муфт;• методы расчета и проектирования узлов и деталей машин общего назначения;• методы проектно-конструкторской работы. Уметь:• составлять расчетные схемы нагружения узлов; • определять усилия, моменты, напряжения и перемещения, действующие на детали машин;• проектировать и конструировать типовые элементы машин, выполнять их оценку по прочности, жесткости и другим критериям работоспособности. Владеть: • навыками выбора материалов и назначения их обработки; • навыками оформления проектной и конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД;

• навыками эскизного, технического и рабочего проектирования узлов машин.

Формируемые компетенции

15.03.02 Технологические машины и оборудование

  • способность использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческой позиции (ОК-1);
  • способность принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных  средств автоматизации проектирования (ПК-5);
  • способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-6);
  • способность создавать техническую документацию на конструкторские разработки в соответствии с существующими стандартами и другими нормативными документами (ППК-2);
  • способность разрабатывать технологическую и производственную документацию с использованием современных инструментальных средств (ППК-9).

Источник: https://openedu.ru/course/misis/DETMACH/

Курс лекций « детали машин и основы конструирования»

Детали машин и основы конструирования курс лекций. Детали машин основные понятия и определения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Курс лекций « детали машин и основы конструирования»

НАБЕРЕЖНЫЕ ЧЕЛНЫ

Детали машин.

Классификация деталей машин.

Деталь – составная часть машины, изготовленная без сборочных операций.

Детали машин делятся:

· детали соединений (сварные, резьбовые, заклепочные, соединение вал-ступица, шпоночные, шлицевые, натяг, профильные и т. д.);

· детали вращений (валы, оси);

· детали передач (передачи с гибкой связью, ременные, цепные, передачи зацеплением – зубчатые, планетарные, червячные, фрикционные и т. д.);

· детали поддерживающие (подшипники);

· корпусные детали и пружины;

· детали муфт.

Критерии работоспособности деталей машин.

1. Прочность – способность детали, обеспечить работоспособность конструкций в течение заданного срока службы без разрушений. Прочность бывает статическая и при переменных нагрузках (выносливость или усталость).

2. Жёсткость – способность конструкции сопротивляться деформациям.

3. Износостойкость – способность конструкций сопротивляться износу (изменению форм и размеров в результате трения).

4. Теплостойкость – способность обеспечить работоспособность конструкции в условиях повышенных температур.

5. Вибростойкость – способность детали или конструкции работать в условиях вибраций и колебаний.

6. Надёжность – способность безотказной работы конструкции.

Статическая прочность.

Виды нагружения, разрушения и условия прочности различных конструкций.

Виды нагружения:

1. Растяжение-сжатие (разрыв):

– сварные, резьбовые соединения, цепные, ременные передачи.

2. Изгиб (излом):

– ременные, зубчатые, планетарные, червячные передачи, валы, оси, муфты.

Круглое сечение:

Прямоугольное сечение:

3. Кручение (срез):

– валы и шлицевые соединения.

Круглое сечение:

4. Срез (возникший в результате нагружения поперечными силами Q):

– сварные, заклёпочные, шпоночные соединения (зависит от марки материала и работы констр.).

5. Смятие (подвергаются конструкции из-за силы, действующей перпендикулярно плоскости смятия):

– шпоночные, шлицевые соединения.

6. Контактное нагружение (контакт выкрашивания происходит в случае сдавливания криволинейных поверхностей):

Формула Герца (напряжения при контактном нагружении):

q – удельная нагрузка, приходящаяся на единицу длины контактирующих линии;

ρпр – приведённый радиус кривизны контактирующих поверхностей;

Е1, Е2 – модули упругости контактирующих деталей (Е=2·105 МПа);

μ1, μ2 – коэффициент Пуассона (μ=0,3 – сталь).

Расчет на прочность.

Расчет на прочность обычно производится по условию прочности, задаваясь определённым коэффициентом запаса прочности, который равен отношению действующего (амплитудного) напряжения к пределу выносливости материала.

Износостойкость.

Кривая износа

I – интенсивность износа,

t – время.

Виды износа:

– механический (абразив частицы);

– молекулярно-механический (проникновение материала одной детали в др.);

– коррозионно-механический.

Жесткость.

Некоторые детали рассчитаны на жесткость.

у – прогиб, θ – угол закручивания

у и θ определяются или из уравнения линии балки, или графическим методом (интеграл Мора или метод Верещагина).

[y], например для вала, определяется условиями работы подшипников.

Теплостойкость.

Счит. не многие машины и устройства, а только те, которые работают в условиях повышенной температуры (подшипники, червячные передачи).

Для увеличения теплостойкости:

– тепловые и гидродинамические расчеты;

– теплоотвод (вентиляторы, охлаждающие жидкости).

Надежность.

Оценивается с помощью коэффициента надежности k:

Вср – число срабатываний машины,

В – общее число включений машины

Все элементы системы подключены либо последовательно, либо параллельно.

Послед соединение:

kсист

Источник: https://cyberpedia.su/18x761.html

Детали машин

Детали машин и основы конструирования курс лекций. Детали машин основные понятия и определения


Курс учебной дисциплины “Детали машин” рассматривает основы расчета и конструирования деталей, узлов и агрегатов, встречающихся в различных машинах и механизмах.

Учебными программами среднего профессионального образования предмет “Детали машин” рассматриваются и изучаются, как раздел учебной дисциплины “Техническая механика”, куда входят, также, “Теоретическая механика” и “Сопротивление материалов”.

В технических и строительных ВУЗах эти предметы изучаются более углубленно и преподаются как самостоятельные учебные дисциплины.

Детали машин должны удовлетворять двум основным условиям: надежности и экономичности. Под экономичностью понимают минимально необходимую стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации.

***

Понятия и определения раздела “Детали машин”

Предмет “Детали машин” оперирует следующими основными понятиями и определениями:

Машина (от латинского machina) – механическое устройство, выполняющее движения с целью преобразования энергии, материалов или информации. Основное назначение машин – частичная или полная замена производственных функций человека с целью повышения производительности, облегчения человеческого труда или замены человека в недопустимых для него условиях работы.

В зависимости от выполняемых функций машины делятся на энергетические, рабочие (транспортные, технологические, транспортирующие), информационные (вычислительные, шифровальные, телеграфные и т.п.), машины-автоматы, сочетающие в себе функции нескольких видов машин, включая информационные.

Агрегат (от латинского aggrego – присоединяю) – укрупненный унифицированный элемент машины (например, в автомобиле: двигатель, топливоподающий насос), обладающий полной взаимозаменяемостью и выполняющий определенные функции в процессе работы машины.

Механизм – искусственно созданная система материальных тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое (необходимое) движение других тел. Примерами механизмов могут служить различные редукторы, коробки передач автомобилей, тракторов и т. п.

Прибор – устройство, предназначенное для измерений, производственного контроля, управления, регулирования и других функций, связанных с получением, преобразованием и передачей информации.

Сборочная единица (узел) – изделие или часть его (часть машины), составные части которого подлежат соединению между собой (собираются) на предприятии изготовителе (смежном предприятии).
Сборочная единица имеет, как правило, определенное функциональное назначение.

Деталь – наименьшая неделимая (не разбираемая) часть машины, агрегата, механизма, прибора, узла, т. е. деталь – это часть машины, которую изготовляют без сборочных операций.

В зависимости от сложности изготовления детали, в свою очередь, делятся на простые и сложные.

Простые детали для своего изготовления требуют небольшого числа уже известных и хорошо освоенных технологических операций и изготавливаются при массовом производстве на станках-автоматах (например, крепежные изделия – болты, винты, гайки, шайбы, шплинты; зубчатые колеса небольших размеров и т.п.).

Узлы и детали общего назначения применяются в большинстве современных машин и приборов (крепежные детали: болты, винты, гайки, шайбы; зубчатые колеса, подшипники качения и т.п.).

Их изготовляют ежегодно в больших количествах (в одном легковом автомобиле более пяти тысяч различных типов деталей, более тридцати подшипников), поэтому знание основных методов расчета, правил и норм проектирования, подтвержденных статистикой эксплуатации, очень важно для конструкторской подготовки.
Именно такие детали изучаются в курсе деталей машин.

Сложные детали имеют чаще всего достаточно сложную конфигурацию, а при их изготовлении применяются достаточно сложные технологические операции и используется значительный объем ручного труда, для выполнения которого в последние годы все чаще применяются роботы (например, при сборке-сварке кузовов легковых автомобилей).

К узлам и деталям специального назначения относятся такие узлы и детали, которые входят в состав одного или нескольких типов машин и приборов (например, поршни и шатуны ДВС, лопатки турбин газотурбинных двигателей, траки гусениц тракторов, танков и БМП) и изучаются в соответствующих специальных курсах (например, таких как “Теория и конструкция ДВС”, “Конструкция и расчет гусеничных машин” и др.).

***



По функциональному назначению узлы и детали делятся на:

Корпусные детали, предназначенные для размещения и фиксации подвижных деталей механизма, для их защиты от действия неблагоприятных факторов внешней среды, а также для крепления механизмов в составе машин и агрегатов. Часто, кроме того, корпусные детали используются для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов.

Соединительные детали для разъемного и неразъемного соединения (например, муфты – устройства для соединения вращающихся валов; болты винты шпильки гайки – детали для разъемных соединений; заклепки – детали для неразъемного соединения).

Передаточные механизмы и детали, предназначенные для передачи энергии и движения от источника (двигателя) к потребителю (исполнительному механизму), выполняющему необходимую полезную работу.

В курсе «Детали машин» рассматриваются в основном передачи вращательного движения: фрикционные, зубчатые, ременные, цепные и т.п. Эти передачи содержат большое число деталей вращения: валы, шкивы, зубчатые колеса и т.п.

Иногда возникает необходимость передавать энергию и движение с преобразованием последнего, например, вращательного в поступательное и наоборот. В таких случаях используются кулачковые, реечные и рычажные механизмы.

Упругие элементы предназначены для ослабления ударов и вибрации или для накопления энергии с целью последующего совершения механической работы (рессоры колесных машин, противооткатные устройства пушек, боевая пружина стрелкового оружия).

Инерционные детали и элементы предназначены для предотвращения или ослабления колебаний (в линейном или вращательном движениях) за счет накопления и последующей отдачи кинетической энергии (маховики, противовесы, маятники, бабы, шаботы).

Защитные детали и уплотнения предназначены для защиты внутренних полостей узлов и агрегатов от действия неблагоприятных факторов внешней среды и от вытекания смазочных материалов из этих полостей (пыльники, сальники, крышки, рубашки и т.п.).

Детали и узлы регулирования и управления предназначены для воздействия на агрегаты и механизмы с целью изменения их режима работы или его поддержания на оптимальном уровне (тяги, рычаги, тросы и т.п.).

Основными требованиями, предъявляемыми к деталям машин, являются требования работоспособности и надежности. К деталям, непосредственно контактирующим с человеком-оператором (ручки и рычаги управления, элементы кабин машины, приборные щитки и т.п.

), кроме названных предъявляются требования эргономичности и эстетичности.

Еще одно важное требование, предъявляемое к машинам и их деталям – технологичность конструкции, которая характеризуется наименьшими затратами при производстве, эксплуатации и ремонте.

***

Объекты изучения раздела “Детали машин”

Предмет Детали машин изучает следующие объекты и составляющие звенья конструкций:

Соединения и детали соединений. Соединения разделяют на разъемные и неразъемные.

Разъемные соединения допускают многократную переборку. Их основные типы: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клеммовые, на закрепительных конических втулках.

Неразъемные соединения не допускают многократной переборки. Для разборки такого соединения его нужно разрушить. Основные типы: сварные, клеевые, паяные, заклепочные, соединения с натягом. Последние относят к неразъемным условно, так как они позволяют проводить сборку и разборку, но не многократно.

Детали передач. В курсе рассматривают механические передачи: зубчатые, планетарные, волновые, червячные, фрикционные, ременные, цепные, винт-гайка и некоторые другие.

Детали, обслуживающие вращательное движение – валы и оси, подшипники качения и скольжения, муфты приводов.

При изучении каждого из объектов рассматривается:

  • Назначение объекта (передачи, муфты, соединения).
  • Описание конструкции и принципа действия (работы).
  • Области применения.
  • Сравнительные достоинства и недостатки.
  • Условия работы и действующие нагрузки.
  • Характер и причины отказа – критерии работоспособности.
  • Применяемые материалы и сведения о технологии изготовления.
  • Методы расчета и конструирования (составление расчетной схемы; проектировочный и (или) проверочный расчет по основным критериям работоспособности; рекомендации по конструированию).
  • Направления совершенствования конструкции и методов расчета.

При выполнении курсового проекта дополнительно изучают проектирование корпусных деталей (корпусов, рам, плит), деталей смазывающих устройств, упругих элементов и др.

***

Работоспособность и надежность деталей машин



Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/detali_mashin/1-dm/

МедНаука
Добавить комментарий