Презентация на тему "Типовые соединения деталей машин"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Тема 8

  Типовые соединения деталей машин 1

• 
  Слайд 2

  План лекции

  Резьбовые соединения. Общие сведения. Определения и параметры резьбы. Крепежные и ходовые резьбы. Стандартные резьбы общего назначения. Расчет болтов при переменных напряжениях. Расчет витков резьбы. Определение момента на гаечном ключе. Заклепочные соединения. Виды заклепок и заклепочных швов. Методика расчета заклепочных швов на прочность и плотность. Сварные соединения. Основные виды сварных соединений и типы сварных швов. Расчет сварных швов на прочность. Шпоночные и шлицевые соединения. Расчет сегментной и круглой шпонки. Выбор допускаемых напряжений. Расчет зубчатых прямобочных соединений. Паяные и клеевые соединения. Расчет на прочность. 2

• 
  Слайд 3

  Резьбовые соединения

  Основные детали соединения имеют наружную либо внутреннюю винтовую нарезку (резьбу) и снабжены огранёнными поверхностями для захвата гаечным ключом. Болт – длинный цилиндр с головкой и наружной резьбой. Проходит сквозь соединяемые детали и затягивается гайкой (а) – деталью с резьбовым отверстием. Винт – внешне не отличается от болта, но завинчивается в резьбу одной из соединяемых деталей (б). Шпилька – винт без головки с резьбой на обоих концах (в). РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 3

• 
  Слайд 4

  Основные параметры резьбы

  Номинальные размеры рассматриваемых параметров резьбы являются одинаковыми для болта (шпильки, винта и т. д.) и гайки. Наружный диаметр резьбы d (D) (рис. 1 а—в) — диаметр воображаемого цилиндра, касательного к вершинам наружной резьбы или впадинам внутренней резьбы. Наружный диаметр для большинства резьб принимается за номинальный диаметр резьбы. 4

• 
  Слайд 5
  

  Внутренний диаметр резьбы d1 (D1) (рис. 1) — диаметр воображаемого цилиндра, вписанного касательно к вершинам внутренней резьбы или впадинам наружной резьбы.   Средний диаметр резьбы d2 (D2) (рис. 1) — диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль витков в точках, где ширина канавки равна половине номинального шага Р для однозаходной резьбы и для многозаходной резьбы — половине номинального хода t, разделенной на число заходов.   Шагом резьбы Р (рис. 1, а) называется расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля, измеренное в направлении, параллельном оси резьбы. Углом профиля α (рис. 1, а) называется угол между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости. 5

• 
  Слайд 6
  

  Углом подъема α⁄ 2 (рис. 1, а) называется угол между касательной к винтовой поверхности в точке, лежащей на среднем диаметре резьбы, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы. Длиной свинчивания (высотой гайки) l называется длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьб в осевом сечении. Кроме перечисленных параметров резьбы различают также следующие: высота исходного профиля H, рабочая высота профиля H1 и высота профиля H2, измеряемые в направлении, перпендикулярном оси резьбы. Параметры H, H1, H2 (рис. 1) выражаются при известных углах наклона профиля (или ) в долях шага резьбы Р . 6

• 
  Слайд 7

  Стандартные резьбы общего назначения

  7

• 
  Слайд 8
  

  8

• 
  Слайд 9

  Крепёжные резьбы

  Применяются для соединения деталей машин друг с другом посредством деталей, имеющих резьбу. Для малонагруженных и декоративных конструкций применяются винты и болты с коническими и сферическими головками (как у заклёпок), снабжёнными линейными или крестообразными углублениями для затяжки отвёрткой. Для соединения деревянных и пластмассовых деталей применяют шурупы и саморезы – винты со специальным заострённым хвостовиком. 9 ОСНОВНАЯ ТРУБНАЯ КРУГЛАЯ ДЛЯ ДЕРЕВА РЕЗЬБЫ КРЕПЁЖНЫЕ

• 
  Слайд 10

  Ходовые резьбы

  Применяются для преобразования вращательного движения в поступательное, например, в токарных станках, в домкратах и т.д. Резьбы ходовые для винтовых механизмов (прямоугольная, трапецеидальна симметричная, трапецеидальная несимметричная упорная) должны обладать малым трением для снижения потерь. 10 ПРЯМОУГОЛЬНАЯ ТРАПЕЦЕИДАЛЬНАЯ СИММЕТРИЧНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ РЕЗЬБЫ ХОДОВЫЕ

• 
  Слайд 11

  Расчёт болтов при переменных напряжениях

  Соединение нагружено продольной силой Q. Болт растянут. Условие прочности на растяжение запишется в виде: Напряжения растяжения в резьбе: Из условия прочности на растяжение находим внутренний диаметр резьбы болта: 11 БОЛТ С ЗАЗОРОМ

• 
  Слайд 12
  

  Соединение нагружено поперечной силой Р. При этом болт работает на срез. Внутренний диаметр резьбы рассчитывается аналогично случаю с растяжением: 12 БОЛТ БЕЗ ЗАЗОРА

• 
  Слайд 13
  

  Соединение нагружено поперечной силой F. Сила затяжки болта V должна дать такую силу трения между деталями, которая была бы больше поперечной сдвигающей силы F. Болт работает на растяжение, а от момента затяжки испытывает ещё и кручение. Тогда: где V = 1,2 F/ f. 13 БОЛТ С ЗАЗОРОМ И ПОПЕРЕЧНОЙ СИЛОЙ

• 
  Слайд 14

  Определение момента на гаечном ключе

  Резьбовые соединения затягиваю при сборке путём завинчивания гаек (винтов) с помощью гаечных ключей. Сила Fкл на рукоятке ключа создаёт момент затяжки: Tкл = Fкл • Lкл 14

• 
  Слайд 15

  Заклёпочные соединения

  Образуются с помощью специальных деталей – заклёпок . Заклёпка имеет грибообразную форму и выпускается с одной головкой (закладной) вставляется в совместно просверленные детали, а затем хвостовик ударами молотка или пресса расклёпывается, образуя вторую головку (замыкающую). При этом детали сильно сжимаются, образуя прочное, неподвижное неразъёмное соединение. 15 ЗАКЛЁПКА

• 
  Слайд 16
  

  Заклёпки изготавливают из сравнительно мягких материалов: Ст2, Ст3, Ст10, Ст15, латунь, медь, алюминий. Заклёпки стандартизованы и выпускаются в разных модификаций: Сплошные с полукруглой головкой (а); Сплошные с плоской головкой (б); - Сплошные с потайной головкой (в); - Полупустотелые (г, д ,е) и пустотелые (ж, з, и). 16 ВИДЫ ЗАКЛЁПОК

• 
  Слайд 17

  Расчёт заклёпок на прочность

  Заклёпки испытывают сдвиг (срез) и смятие боковых поверхностей. По этим двум критериям рассчитывается диаметр назначаемой заклёпки. При этом расчёт на срез – проектировочный, а расчёт на смятие – проверочный. Здесь и далее имеем в виду силу, приходящуюся на одну заклёпку. При одной плоскости среза диаметр заклёпки: При двух плоскостях среза (накладки с двух сторон): Напряжения смятия на боковых поверхностях заклёпки см = P/Sd≤ []см , где S – толщина наименьшей из соединяемых деталей. 17

• 
  Слайд 18

  Сварные соединения

  Не имеют соединяющих деталей. Выполняются за счёт местного нагрева и диффузии (перемешивания частиц) соединяемых деталей. Создают, практически, одну целую, монолитную деталь. Весьма прочны, т.к. используют одну из самых могучих сил природы - силы межмолекулярного сцепления.  Сварные соединения (швы) по взаимному расположению соединяемых элементов делятся на следующие группы: 18 1. СТЫКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 2. НАХЛЁСТОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 3. ТАВРОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ("Т") 4. УГЛОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ГРУППЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

• 
  Слайд 19

  Расчёт на прочность сварных соединений

  При расчете сварных соединений на прочность в первую очередь необходимо знать площадь сечения сварного шва. Перемножая толщину сварного шва на его длину, получим площадь сечения сварного шва. При растяжении допускаемое усилие в сварном соединении определяется по формуле: Р = σр S l. При сжатии: Р = σсж S  l, где l—длина шва; S — толщина соединяемых элементов; σр— допускаемое напряжение в сварном шве при растяжении; σсж— допускаемое напряжение в сварном шве при сжатии. Для каждого из швов существуют свои эмпирические зависимости, по которым производится расчёт. Например, при расчете на прочность нахлестного соединения применяют расчетную формулу: Р=Tср  0,7Кl, где Р — допуска­емое усилие; Tср — допускаемое напряжение наплавленного ме­талла при срезе; К— длина катета; l—длина сварного шва. 19

• 
  Слайд 20

  Шпоночные соединения

  Передают вращающий момент между валом и колесом. Образуются посредством шпонки, установленной в сопряжённые пазы вала и колеса. Шпонка имеет вид призмы, клина или сегмента, реже применяются шпонки других форм. Расчёт шпоночных соединений на прочность Призматические и сегментные шпонки всех форм испытывают смятие боковых поверхностей и срез по средней продольной плоскости: ; h – высота сечения шпонки, d – диаметр вала, b – ширина сечения шпонки, l – рабочая длина шпонки (участок, передающий момент). 20 ШПОНКИ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ШПОНКИ СЕГМЕНТНЫЕ

• 
  Слайд 21

  Шлицевые соединения

  Образуются выступами на валу, входящими в сопряжённые пазы ступицы колеса. Как по внешнему виду, так и по динамическим условиям работы шлицы можно считать многошпоночными соединениями. Некоторые авторы называют их зубчатыми соединениями. В основном используются прямобочные шлицы (а), реже встречаются эвольвентные (б) ГОСТ 6033-57 и треугольные (в) профили шлицов. 21 ВИДЫ ШЛИЦОВ

• 
  Слайд 22

  Расчёт на прочность шлицевых соединений

  Смятие и износ связаны с одним параметром – контактным напряжением (давлением) см. Это позволяет рассчитывать шлицы по обобщённому критерию одновременно на смятие и контактный износ. Допускаемые напряжения []смназначают на основе опыта эксплуатации подобных конструкций. Для расчёта учитывается неравномерность распределения нагрузки по зубьям: где Z – число шлицов, h – рабочая высота шлицов, l – рабочая длина шлицов, dср – средний диаметр шлицевого соединения. Для эвольвентных шлицов рабочая высота принимается равной модулю профиля, за dср принимают делительный диаметр. 22

• 
  Слайд 23

  Паяные соединения

  Пайкой называют процесс соединения металлических или металлизированных деталей с помощью дополнительного связующего материала - припоя, температура плавления которого ниже температуры плавления материала соединяемых деталей. В расплавленном состоянии припой смачивает поверхности соединяемых деталей. Соединение происходит путем межатомного сцепления, растворения и диффузии материала деталей и припоя. 23

• 
  Слайд 24

  Расчёт на прочность паяных соединений

  В отличие от сварки пайка сохраняет неизменными структуру, механические свойства и состав материала деталей, вызывает значительно меньшие остаточные напряжения. Прочность паяного соединения определяется прочностью припоя и сцепления припоя с поверхностями соединяемых деталей. Например, прочность при срезе соединений, паянных и оловянно-свицовистыми припоями, а также припоями на основе меди и серебра, составляет (0,8 ÷ 0,9)σвп, где σвп - предел прочности припоя. 24

• 
  Слайд 25

  Клеевые соединения

  Склеиванием называют соединение деталей тонким слоем быстротвердеющего раствора - клея. Процесс склеивания состоит из подготовки соединяемых поверхностей деталей, нанесения клея, соединения деталей и выдержки при определенных давлении и температуре. Клеевые соединения применяют для скрепления деталей из различных металлических и неметаллических (стекло, керамика, пластмасса) материалов в любом их сочетании. 25

• 
  Слайд 26

  Расчёт на прочность клеевых соединений

  Прочность клеевого соединения зависит от способа подготовки поверхностей. Желательно, чтобы они были шероховатые. Для этого применяют механическую (абразивную) и химическую (травление в растворах) обработку. Например, при расчёте на прочность клеевого соединения внахлёстку имеет вид: , где b и l – ширина и длина нахлёстки, [τ] – допускаемое касательное напряжение. 26

• 
  Слайд 27

  Вопросы для самопроверки

  1. В чём различие между разъёмными и неразъёмными соединениями ? 2. Где и когда применяются сварные соединения ? 3. Каковы основные группы сварных соединений ? 4. Где и когда применяются заклёпочные соединения ? 5. В чём состоит принцип конструкции резьбовых соединений ? 6. Какой диаметр резьбы находят из прочностного расчёта ? 7. Какова конструкция и основное назначение шпоночых соединений ? 8. Какова конструкция и основное назначение шлицевых соединений ? 9. За счёт чего происходит соединение пайкой? 10. Какой вид напряжения возникает при расчётах на прочность клеевых соединений?   27

• 
  Слайд 28

  Вывод

  В результате изучения дисциплины Прикладная механика студент должен освоить следующие вопросы: основные понятия курса Прикладная механика; задачи дисциплины Прикладная механика; классификацию механических передач; классификацию видов приводов машин и механизмов; принципы и подходы к проектированию редукторов, вариаторов и мультипликаторов; основные типы подшипников качения и скольжения; показатели и критерии оценки прочности по контактным напряжениям, на изгиб и смятие; методы количественной оценки величин допускаемых напряжений; основы теории и расчета механических передач; расчеты допускаемых напряжений по основным теориям прочности. 28

• 
  Слайд 29

  Источники

  Основная литература Иосилевич Г.Б. Прикладная механика. – М.: Машиностроение, 2000. Ковалев Н.А. Прикладная механика. – М.: Высшая школа, 2000. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. – М., 2004. Гузенков П.Г. Детали машин. – М.: Высшая школа, 2006. Дополнительная литература Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. – М.: Ма­шиностроение, 2002. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин. – М., 2003. Решетов Д.Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 2003. Чубенко Е.Ф. Лабораторный практикум по деталям машин: учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2005. 29