Вопросы к экзамену по дисциплине прикладная механика 1. 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. 2. Требования к машинам и критерии их качества. 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. 3. Общие принципы прочностных расчетов. 1.Определение внешних нагрузок, составление расчётной схемы. 2.Определение внутренних усилий и характера их изменения. Нахождение положения опасного сечения. 3.Определение величины и характера распределения напряжений в опасном сечении. Нахождение опасной точки и определение величины наибольшего напряжения σmax или, в случае сложного напряжённого состояния, величины наибольшего расчётного напряжения σрасч. 4.Определение величины допускаемого напряжения [σ] по формуле , (1.3) где σ0– опасное напряжение, соответствующее наступлению предельного состояния для данного материала, находится при лабораторных испытаниях; n– коэффициент запаса прочности, n > 1. 5.Проверка условия прочности σmax ≤ [σ]. (1.4) 4. Силы, действующие в механизмах и машинах. Движущие силы (движущие моменты). Они приложены к входному звену механизма. Совершаемая ими работа при движении машины считается положительной. Они зависят от разных параметров. Силы сопротивления, которые машина преодолевает при работе. Эти силы всегда стремятся замедлить движение выходного звена. Они достаточно условно подразделяются на силы полезного сопротивления (при резании, прессовании и т.п.), на преодоление которых затрачивается полезная работа машины и силы вредного сопротивления (потери на трение и т.п.), на преодоление которых затрачивается работа дополнительно, сверх полезной. К вредному сопротивлению относят как силы взаимодействия между звеньями в кинематических парах (трение, удары), так и силы сопротивления среды (аэро- и гидродинамические). Силы тяжести, равнодействующие которых приложены в центрах тяжести звеньев. В зависимости от направления движения центра тяжести звена (вниз или вверх) силы тяжести совершают либо положительную, либо отрицательную работу, которая, соответственно помогает или препятствует движению машины. Силы инерции. Действуют на все звенья механизма, движущиеся с ускорением − линейным или угловым. В соответствии с методами теоретической механики все силы инерции приводятся к главному вектору и главному моменту сил инерции: , , где m − масса звена; aS − ускорение центра масс; − угловое ускорение звена; − момент инерции звена относительно центра масс. Знак "минус" показывает, что главный вектор и главный момент сил инерции направлены противоположно соответствующим ускорениям. Реактивные силы или реакции возникают в кинематических парах в результате действия всех, описанных выше сил в соответствии с 3-м законом Ньютона. В их обозначениях применяют два индекса, первый из которых указывает, от какого звена, а второй − на какое звено действует сила. Реакции непосредственно не влияют на характер движения механизма. Силы трения в кинематических парах зависят от реакций. Силы (моменты) трения обычно считают вредным сопротивлением, они всегда направлены противоположно движению и рассеивают часть энергии на своё преодоление, отнимая её от полезной работы и преобразуя её в тепло. Это вызывает нежелательный нагрев деталей машин. Однако, кроме того, силы трения эффективно рассеивают энергию колебаний, понижая уровень шума и вибрации машин. Равнодействующая всех сил, приложенная к входному звену со стороны остальных звеньев механизма называется уравновешивающей силой (моментом). Максимальная величина уравновешивающего момента определяет требуемую мощность двигателя. РАЗДЕЛ 1 «СОЕДИНЕНИЯ». Понятие о соединениях. Соедине́ние — процесс изготовления изделия из деталей, сборочных единиц (узлов), агрегатов путём физического объединения в одно целое. Показатели работоспособности соединения — это прочность и (или) герметичность, а также технологичность. Является основной частью производственного процесса сборки. 1.1 Резьбовые соединения. Основные параметры резьбы . 1. Профиль резьбы - это контур сечения резьбы плоскостью, проходящей через ось детали. 2. Шаг резьбы - расстояние между двумя смежными витками, измеренные вдоль оси резьбы (Р). 3. Ход резьбы - относительное осевое перемещение винта (гайки) за один оборот: , где n - число заходов резьбы. 4. Диаметр резьбы: – наружный диаметр (обозначение: для стержня – d, для отверстия – D), – внутренний диаметр (для стержня – – средний диаметр (для стержня – , для отверстия – , для отверстия – ), ). Основные параметры резьб. 5. Угол профиля резьбы – угол между боковыми сторонами профиля. 6. Угол подъема резьбы . Для однозаходной резьбы . Основные профили резьбы. 1. Метрическая резьба – профиль имеет вид равностороннего треугольника с притупленными выступами и впадинами. Угол при вершине равен 60°. 2. Трубная резьба – профиль имеет вид равнобедренного треугольника. Угол при вершине равен 55°. 3. Коническая дюймовая резьба – профиль имеет вид равнобедренного треугольника. Угол при вершине равен 55°. 4. Круглая резьба – профиль имеет вид полукруга с наклоном 60° по каждой из сторон. 5. Трапецеидальная резьба – профиль представляет собой равнобедренную трапецию с углами наклона сторон 30 6. Упорная резьба – профиль представляет собой трапецию с углами сторон в 3° (рабочая) и 30° – нерабочая. 7. Прямоугольная резьба 1.2 Сварные соединения. Классификация сварных швов. Сварной шов — участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации (затвердевания) расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации. 1.3 Шпоночные соединения. 1.4 Заклепочные соединения. Заклепочные соединения относятся к неразъемным соединениям, которые используются для сопряжения элементов конструкций из разных материалов. Как правило, они служат для скрепления деталей из листового металла. Заклепочное соединение состоит из двух или более сопрягаемых деталей и заклепки, которая создает усилия, удерживающие вместе соединительные элементы. 1.5 Шлицевые (зубчатые) соединения. Для соединения валов со ступицами зубчатых колес, шкивов, звездочек и других деталей и передачи вращающего момента вместо шпонок часто используют выступы на валу, называемые зубьями, которые входят в соответствующие пазы ступицы, называемые шлицами. Такое соединение ступицы с валом называется шлицевым, или зубчатым (рис. 8.1, а—в). Рабочими поверхностями этих соединений являются боковые стороны зубьев. Рис. 8.1. Прямобочные шлицевые соединения Зубья на валу получают фрезерованием по методу обкатки (см. § 11.7) или накатыванием в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Шлицы в отверстии ступицы изготовляют протягиванием или при большом диаметре долблением. Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении. Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными: 1. Лучшее центрирование соединяемых деталей и способность более точно выдерживать направление при их относительном осевом перемещении. 2. Меньшее число деталей соединения: шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное — три, четыре. 3. При одинаковых габаритах возможна передача бблыних вращающих моментов за счет большей поверхности контакта. 4. Более высокая надежность при динамических и реверсивных нагрузках. 5. Большая усталостная прочность вследствие меньшей концентрации напряжений изгиба, особенно у эвольвентных шлицев. 6. Меньшая длина ступицы и меньшие радиальные размеры. 1.6 Штифтовые соединения. Штифтом называют цилиндрический или конический стержень, плотно вставляемый в отверстие двух соединяемых деталей. РАЗДЕЛ 2 «МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ». Основные понятия о передачах. Классификация передач. Кинематические и силовые соотношения в передачах. 2.1 Зубчатые передачи. Классификация зубчатых передач. 2.1.1 Цилиндрические передачи. Основные параметры эвольвентного зацепления. Силы в зацеплении цилиндрических передач. Контактные напряжения. Расчет зубьев на контактную прочность. Расчет зубьев на прочность при изгибе. 2.1.2 Конические передачи. Геометрические параметры конической передачи. Силы в зацеплении прямозубой конической передачи. Расчет зубьев на контактную прочность. Расчет зубьев на прочность при изгибе. 2.1.3 Червячные передачи. Геометрические параметры червячной передачи. Силы в зацеплении червячной передачи. Расчет зубьев на контактную прочность. Расчет зубьев на прочность при изгибе. 2.2 Передачи гибкой связью. 2.2.1 Ременные передачи. Классификация ременных передач. 2.2.2 Цепные передачи. Классификация цепных передач. РАЗДЕЛ 3 «ДЕТАЛИ, ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ ПЕРЕДАЧИ» 3.1 Валы и оси. Классификация валов. Классификация осей. Конструкции валов и осей. Материалы валов и осей. 3.2 Опоры валов и осей. 3.2.1 Подшипники скольжения. Классификация подшипников скольжения. Материалы для изготовления подшипников скольжения. 3.2.2 Подшипники качения. Классификация подшипников качения, обозначения. 3.3 Муфты. Не расцепляемые муфты. Сцепные самодействующие муфты.