Сопротивление материалов Теория механизмов и машин (стр. 8 из 16)
Комбинированные швы.
Напряжение от действия силы
. (4)Напряжение от действия момента находим из условия равнопрочности в угловой точке
. (5)Условие прочности при совместном действии нагрузок имеет вид
8.1.4 Соединение втавр (рис.1,в)
Соединяемые элементы перпендикулярны. Соединение выполняется стыковым швом с разделкой кромок или угловыми швами без разделки кромок.
Стыковой шов работает на отрыв и условие прочности имеет вид:
. (6)Угловой шов работает на срез по биссекторной плоскости и условие прочности имеет вид
. (7)8.1.5 Выбор допускаемых напряжений
Разъемные соединения
8.2 Резьбовые соединения
Это наиболее распространенный тип разъемного соединения
8.2.1 Основные типы крепежных деталей и резьб
Геометрические формы и размеры крепежных деталей и резьб стандартизированы.
Основные крепежные детали:
· болты, гайки, шайбы;
· винты;
· шпильки;
· стяжки;
· стопорные устройства.
Основные типы резьб:
· крепежные резьбы: метрическая, трубная, круглая;
· резьбы винтовых механизмов: прямоугольная, трапециидальная, упорная.
Крепежные резьбы должны обладать высокой прочностью и большим трением (для предохранения от самоотвинчивания). Резьбы ходовые должны иметь малое трение для увеличения КПД и уменьшения износа.
Основными геометрическими параметрами метрических резьб являются (с плаката):
d1, d2, d – внутренний, средний и наружный диаметр резьбы;
h – рабочая высота резьбы;
- угол профиля, обычно 600;
s – шаг резьбы, s1=ns – ход резьбы,
n – заходность витков;
- угол подъема винтовой линии, 
.8.2.2 Теория винтовой пары
Пусть на винтовую пару действует осевая сила F. Тогда при завинчивании гайки в прямоугольной резьбе возникает момент трения
, (8)где
- угол трения; f – коэффициент трения в винтовой паре.Для треугольной резьбы
надо заменить на приведенный угол трения 
При завинчивании гайки также возникает момент трения на опорной поверхности гайки
, 
где D1=1,65d – диаметр гайки «под ключ»;
d0 – диаметр отверстия под болт.
Момент завинчивания гайки теперь равен
Мз=Мр+Мт.
КПД определяется как отношение полезной работы на винте к затраченной работе на ключе. Без учета трения на опорной поверхности и с учетом этого трения получим следующие выражения
, 
. (9)8.2.3 Расчет витков резьбы
При действии осевой силы F резьба считается на срез и смятие. Условие прочности на срез
, (10)где H=zS – высота гайки; z – число витков; k – коэффициент полноты резьбы: k=0,8 – треугольная резьба, k=0,65 – трапециидальная; k=0,5 – прямоугольная резьба.
Условие прочности на смятие
. (11)8.2.4 Расчет стержня болта на осевую нагрузку
От осевой силы возникает нормальное напряжение
.От момента трения в резьбе возникают касательные напряжения
По третьей теории прочности
Для стандартных резьб
, 
; 
.С учетом этого условие прочности можно записать так
. (12)8.2.5 Расчет болта на поперечную нагрузку
При этом различают болты, поставленные с зазором и без зазора. Если болты поставлены с зазором, то соединение не должно допускать смещения соединяемых деталей друг относительно друга при действии поперечной силы Q. Для этого необходимо, чтобы сила трения между ними была больше Q:
, 
или 
, (13)где f - коэффициент трения между скрепляемыми деталями; F – осевая сила на болте.
По этой силе рассчитывается стержень болта или определяется допускаемая нагрузка [Q].
Если болт поставлен без зазора, то он работает на срез и смятие как заклепка (тема 3). Условия прочности:
(14)где Smin – минимальная толщина соединяемых деталей.
Из выражения (14) определяют необходимый диаметр болта или допускаемую нагрузку.
ТЕМА 9. Зубчатые передачи. Расчет цилиндрических зубчатых передач
Передачей называют механизм, который передает движение от двигателя к рабочему органу. Масса и стоимость двигателя при одинаковой мощности понижается с увеличением его быстроходности. Поэтому экономически выгоднее применение быстроходных двигателей с передачей, понижающей угловую скорость, вместо тихоходных двигателей без передачи. Такие передачи называются редукторами.
Передачи делятся на две группы:
1. основанные на трении: ременные и фрикционные;
2. основанные на зацеплении: зубчатые и цепные.
Основные характеристики передач:
· P1, P2 – мощность на входе и выходе;
·
- угловая скорость (частота вращения на входе и выходе);· КПД
; (1)· передаточное отношение
. (2)При расчете передач полезны следующие формулы:
, (3)где
- окружная сила, 
-окружная скорость; 
, (4) 
, (5)где Т – крутящий момент.
9.1 Классификация зубчатых передач
Зубчатые передачи (ЗП) широко используются во многих механизмах для преобразования вращательного движения ведущего звена во вращательное или поступательное движение ведомого звена с требуемой скоростью.
Достоинства: надежность, высокий КПД, компактность, высокая точность, способность передавать большие нагрузки.
Конструкции ЗП разнообразны, поэтому существует множество признаков классификации. Плакаты.
По взаимному расположению осей: цилиндрические, конические, червячные.
По форме профилей зубьев: эвольвентные, круговые, циклоидальные.
По расположению зубьев относительно образующей: прямозубые, косозубые, шевронные, криволинейные.
По виду зацепления: с внешним, внутренним и реечным зацеплением.
По числу ступеней: одно, два и многоступенчатые.
По конструктивному исполнению корпуса: закрытые и открытые.
Основные требования к ЗП:
1. Обеспечение заданного передаточного отношения.
2. Эксплуатационные требования: малые скорости скольжения и износ зубьев, высокий КПД, прочность, комплектность, плавность работы и малый шум.
3. Простота изготовления колес высокопроизводительными способами (технологичность).
9.2 Эвольвентное зацепление
Требованиям к ЗП наиболее полно удовлетворяет эвольвентное зацепление, которое стандартизировано и наиболее широко применяется на практике. Эвольвентной называется кривая, которую описывает любая точка прямой линии перекатываемой без скольжения по окружности, называемой основной окружностью.
Рассмотрим геометрию эвольвентного зацепления. Плакат. Колесо и шестерня. Параметры шестерни обозначены индексом 1, параметры колеса – индексом 2.
Основные параметры:
- количество зубьев;
- диаметры делительных окружностей (по которым обкатываются колеса при вращении);