1. Роль прикладной механики в технике. Задачи машиностроения - Шпаргалка по прикладной механике - 1.doc

1. Роль прикладной механики в технике. Задачи машиностроения.

Прикладная механика является частью общей области науки – машиноведения и занимается изучением движения и работы механизмов, разработкой и совершенствованием расчетов и оценок прочностной и триботехнической надежности элементов машин и механизмов, экспериментальной механикой машин и обобщением инженерного опыта создания механизмов и машин.

Трибология (лат. tribos–трение) как наука занимается исследованием и описанием процессов контактного взаимодействия взаимоперемещающихся деформируемых тел. Областью трибологических исследований являются процессы трения, изнашивания и смазки.

Машиностроение – это инженерная дисциплина, которая применяет принципы физики и материаловедения для анализа, производства и обслуживания механических систем. Машиностроение включает в себя использование механической силы для разработки, продукции и исследования работы механизмов и машин.
^ 2. Основные понятия и определения теории механизмов и машин. Классификация звеньев, кинематических пар, механизмов.

Машинаустройство, выполняющее механическое движение для преобразования энергии, материалов, информации, с целью замены и облегчения физического и умственного труда человека. Механизмсистема тел, предназначенных для преобразования независимого движения одного или нескольких тел в требуемое движение остальных тел в соответствии с заданным функциональным назначением. Детальсоставная часть машины, изготовленная без сборочных операций (вал, болт, гайка). Сборочная единица (узел)совокупность совместно работающих деталей, объединенных одним назначением (подшипник).

Звенодеталь ил группа жестко соединенных между собой деталей, входящих в состав механизма. Из подвижных звеньев в зависимости от их расположения в цепи механизма выделяют входные (звенья, которым сообщается движение от двигателя) и выходные (звенья, совершающие движения, для выполнения которого предназначен механизм) звенья. Звенья могут быть простыми и сложными; жесткими и гибкими (тросы, ремни, цепи). По виду движения различают: кривошип (совершает кругообразное вращение), коромысло (совершает неполнооборотное вращение), кулиса (может совершать неполнооборотное и качательное движение), шатун (плоскопараллельное движение), ползун (возвратно-поступательное движение), стойка (неподвижное звено или звено, условно принимаемое за неподвижное).

Подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Кинематические пары по характеру контакта соединительных звеньев пары делят на низшие (контакт осуществляется на поверхности) и высшие (контакт осущ-ся по линии иди точке). По числу S связей пары делятся на 5 классов. Число S связей (геометрических), ограничивающих относительные движения звеньев, определяется равенством S=6W, где W  число степеней свободы звеньев, образующих кинематическую пару.

Механизмом называется кинематическая цепь (связанная система звеньев, образующих между собой кинематические пары), в которой при одном неподвижном звене (стойке) и заданном движении одного или нескольких звеньев (ведущих) все остальные звенья (ведомые) совершают однозначно определенные движения. Механизмы могут быть образованы как замкнутыми, так и незамкнутыми кинематическими цепями.
^ 3. Степень подвижности механизмов. Формула Чебышева. Методы кинематического анализа механизмов. Число степеней свободы кинематической цепи относительно одного из его звеньев называют степенью ее подвижности. Для определения Ст.П. кинематической цепи W необходимо из общего числа степеней свободы всех ее неподвижных звеньев вычесть число связей, накладываемых на относительное движение звеньев кинематическими парами, которые связывают звенья. Формула Малышева: W=6n, где nчисло подвижных звеньев пространственной кинематической пары, Piчисло кинематических пар i-го класса (i=1,...,5). Для плоской кинематической цепи Ст.П. определяется формулой Чебышева: W=3n2P5P4. Ст.П. механизма соответствует тому количеству независимых между собой координат (обобщенных координат), которое необходимо задать для однозначной определенности положений всех звеньев механизма.

^ Кинематический анализ состоит в определении параметров движения звеньев механизма по заданному движению ведущих звеньев без учета действующих сил. Задачами К.А. явл. определение положения звеньев механизма и построение траекторий отдельных точек, определение скоростей и ускорений точек, угловых скоростей и угловых ускорений звеньев. Задачи К.А. могут быть решены графическим (основан на геометрическом построении траекторий движения отдельных точек механизма, их скоростей и ускорений, малая точность, трудоемкие построения) или аналитическим (основан на использовании методов аналитической геометрии, тензорно-матричных операций, векторного анализа и др., высокая точность) методами.
^ 6. Синтез механизмов.

Проектирование (синтез) любой машины начинают с выбора ее структурной схемы. На структурной схеме машины показывают механизмы, используемые в машине, их взаимосвязь; анализируют функциональные возможности машин различных структур, способность воспроизводить требуемый закон движения выходного звена. После выбора структурной схемы механизма приступают к проектированию его кинематической схемы, когда по заданным кинематическим характеристикам, а также с учетом всевозможных конструктивных, кинематических и других ограничений определяют основные размеры звеньев проектируемого механизма. Эта задача называется кинематическим синтезом механизма. Если в процессе синтеза механизма требуется учесть его динамические свойства (действующие силы, распределение масс), то такая задача называется динамическим синтезом.Чтобы получить заданные свойства механизма, нужно удовлетворить многим условиям, связанным с назначением механизма. Из всех условий можно выбрать одно – основное условие синтеза. Все остальные условия называются дополнительными.В результате кинематического синтеза получают механизм, который будет воспроизводить требуемый закон движения с некоторой погрешностью.

^ 4. Методы кинематического анализа механизмов. Структурный, кинематический, динамический и силовой анализ.

Кинематический анализ состоит в определении параметров движения звеньев механизма по заданному движению ведущих звеньев без учета действующих сил. Задачами К.А. явл. определение положения звеньев механизма и построение траекторий отдельных точек, определение скоростей и ускорений точек, угловых скоростей и угловых ускорений звеньев. Задачи К.А. могут быть решены графическим (основан на геометрическом построении траекторий движения отдельных точек механизма, их скоростей и ускорений, малая точность, трудоемкие построения) или аналитическим (основан на использовании методов аналитической геометрии, тензорно-матричных операций, векторного анализа и др., высокая точность) методами.

^ Динамический анализ  это раздел ТМиМ, в котором изучается движение звеньев механизма под действием заданной системы сил. Основная цель Д.А. заключается в установлении общих зависимостей между силами (моментами сил), действующими на звенья механизма, и кинематическими параметрами механизма с учетом масс (моментов инерции) его звеньев. Эти зависимости определяются из уравнений движений механизма. Задачи Д.А. делятся на 2 типа: в задачах первого типа определяют, под действием каких сил происходит заданное движение механизма; в задачах второго типа по заданной системе сил, действующей на звенья механизма, находят их кинематические параметры.

При структурном анализе определяют число подвижных звеньев, число и класс кинематических пар, число степеней свободы. Порядок проведения С.А.: 1)Определяется число подвижных звеньев, число кинематических пар; 2) Устанавливается наличие избыточных связей. Звенья, носящие избыточные связи, исключаются. 3)Выделяются группы, и определяется их порядок и класс. Определяется класс механизма. [Группы делятся на классы в зависимости от класса контура. Контур  звено или замкнутая часть плоскости, ограниченная со всех сторон звеньями. Класс контура определяется числом пар, входящих в него. Класс механизма определяется по наивысшему классу группы, входящей в него.]

Основной задачей силового анализа явл-ся определение реакций связи и уравновешивающих сил. При проведении С.А. считают известными массы всех звеньев, все внешние силы и моменты, действующие на звенья и закон движения ведущего звена. С.А. проводят для ряда положений механизма по заданному циклу и определяют закон изменения реакций за цикл. По результатам С.А. находят уравновешивающие силы и моменты, которые необходимо приложить к ведущим звеньям для обеспечения движения ведомых, силы и моменты трения, КПД механизма.
^ 5. Методы кинематического анализа механизмов. Метод планов. Метод диаграмм.

Кинематический анализ состоит в определении параметров движения звеньев механизма по заданному движению ведущих звеньев без учета действующих сил. Задачами К.А. явл. определение положения звеньев механизма и построение траекторий отдельных точек, определение скоростей и ускорений точек, угловых скоростей и угловых ускорений звеньев. Задачи К.А. могут быть решены графическим (основан на геометрическом построении траекторий движения отдельных точек механизма, их скоростей и ускорений, малая точность, трудоемкие построения) или аналитическим (основан на использовании методов аналитической геометрии, тензорно-матричных операций, векторного анализа и др., высокая точность) методами.

^ Планом скоростей (ускорений) называется фигура, составленная из векторов абсолютных скоростей (ускорений) точек звеньев, выходящих из одной точки p (π для плана ускорений), называемой полюсом плана скоростей (ускорений), и векторов относительных скоростей (ускорений), соединяющих концы векторов абсолютных скоростей (ускорений).

^ Кинематической диаграммой называется графическая зависимость какого-либо параметра движения звена от времени или от перемещения входного звена, представленные в определенной системе координат. Если известна одна кинематическая диаграмма, то можно получить остальные зависимости путем графического дифференцирования или интегрирования.

^ 7. Основные принципы инженерных расчетов. Типовые элементы изделий.
8. Объекты изучения сопротивления материалов (брус, пластина, оболочка). Задача сопротивления материалов  разработка достаточно простых, но эффективных методов расчета на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций. Брус  тело, два измерения которого малы по сравнению с третьим (длиной). Линия, соединяющая центры тяжести сечений бруса, называется его осью. В зависимости от формы оси различают прямые и кривые брусья. Брусья бывают постоянного и переменного сечения, сплошного и несплошного, с открытым и закрытым профилем поперечного сечения. Пластина  это тело, ограниченное двумя плоскими поверхностями, близко расположенными друг к другу. Оболочка  это криволинейная пластина. Массив  это тело, у которого все размеры одного порядка.
^ 11. Виды напряжений, возникающих при приложении внешней нагрузки. Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных сил. При этом в теле возникают внутренние напряжения. Напряжением называется отношение действующего усилия к площади поперечного сечения тела или образца σ = P/F.

Сила Р, действующая на некоторой площадке F, обычно не перпендикулярна к ней, а направлена под некоторым углом, поэтому в теле возникают не только нормальные, но и касательные напряжения. В зависимости от направления действия силы нормальные напряжения подразделяют на растягивающие и сжимающие. Различают временные (возникают под действием внешней нагрузки и исчезают после ее снятия) и остаточные (остаются в теле после прекращения действия нагрузки) напряжения.

^ 9. Упругость и пластичность.

Упругость  свойство материала под действием механических напряжений деформироваться обратимо: после снятия напряжений материал остается недеформированным. Упругая деформация является функцией напряжения: ε=f(σ). Противоположность упругости называется пластичность.

Пластичность — способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации. Свойство пластичности имеет решающее значение для таких технологических операций, как штамповка, вытяжка, волочение, гибка и др. Мерой пластичности является удлинение δ при разрыве. Чем больше δ, тем более пластичным считается материал. К числу весьма пластичных материалов относятся отожженная медь, алюминий, латунь, золото, малоуглеродистая сталь и др. Менее пластичными являются дюраль и бронза. К числу слабо пластичных материалов относятся многие легированные стали.

У пластичных материалов прочностные характеристики на растяжение и сжатие сопоставляют по пределу текучести. Принято считать, что σт.р≈σт.с.

Деление материалов на пластичные и хрупкие является не только потому, что между теми и другими не существует резкого перехода в значениях δ. В зависимости от условий испытания многие хрупкие материалы способны вести себя как пластичные, а пластичные — как хрупкие.

Очень большое влияние на проявление свойств пластичности и хрупкости оказывают скорость нагружения и температура. При быстром нагружении более резко проявляется свойство хрупкости, а при медленном — свойство пластичности. Например, хрупкое стекло способно при длительном воздействии нагрузки при нормальной температуре получать остаточные деформации. Пластичные же материалы, такие как малоуглеродистая сталь, под воздействием резкой ударной нагрузки проявляют хрупкие свойства.
^ 10. Внешние нагрузки и внутренние усилия. Метод сил. Силы делятся на внешние (характеризуют взаимодействие между телами) и внутренние (взаимодействие между частицами одного тела). Внешние силы делятся на активные (нагрузка) и реактивные (реакции связей). Нагрузка подразделяется на объемную (силы, действующие на каждый бесконечно малый элемент объема) и поверхностную (силы контакта, возникающие при сопряжении двух элементов конструкции или при их взаимодействии).

Суть метода сил заключается в том, что заданная статически неопределимая система освобождается от дополнительных связей как внешних, так и внутренних, а их действие заменяется соответствующими силами и моментами. Их величины, в дальнейшем, подбираются так, чтобы перемещения системы соответствовали тем бы ограничениям, которые на нее накладываются отброшенными связями. Система, освобожденная от дополнительных связей, становится статически определимой. Она носит название основной системы. Для каждой статически неопределимой заданной системы можно подобрать, как правило, различные основные системы, однако их должно объединять следующее условие - основная система должна быть статически определимой и геометрически неизменяемой (т.е. не должна менять свою геометрию без деформаций элементов).
12. Деформации. Растяжение (сжатие) стержня возникает от действия внешних сил, направленных вдоль его оси. Растяжение (сжатие) характеризуется:  абсолютным удлинением (укорочением) Δl;

 относительной продольной деформацией ε= Δl/l

 относительной поперечной деформацией ε`= Δa/a= Δb/b

При упругих деформациях между σ и ε существует зависимость, описываемая законом Гука, ε=σ/E, где Е – модуль упругости I рода (модуль Юнга), Па.
Сдвиг возникает в случае действия на брус двух близко расположенных, равных по величине и противоположно направленных сил, перпендикулярных к оси бруса. От действия внешних сил F в сечении бруса возникает внутреннее усилие - поперечная сила Q, а в каждой точке сечения – касательное напряжение τ. Считая, что τ =const по всей площади A, имеем τ·A=Q,откуда τ=Q/A формула определения касательных напряжений при сдвиге.

Деформации при сдвиге характеризуются:

 абсолютным сдвигом ΔS, м;

 относительным сдвигом (углом сдвига) γ=ΔS/a, рад.
Кручение имеет место в случае действия на вал момента (пары сил) относительно его продольной оси. Характеристики кручения:

 угол закручивания φ, рад;

 угол сдвига γ, рад.

Изгибом называется деформация, связанная с искривлением оси бруса (или изменением его кривизны). Если в сечении балки действует только изгибающий момент, то изгиб называется чистым. В реальных конструкциях чаще встречается не чистый, а поперечный изгиб, когда в сечении балки действует изгибающий момент MX и поперечная сила QY.

^ 13. Закон Гука, модуль упругости.

Растяжение (сжатие) стержня возникает от действия внешних сил, направленных вдоль его оси. Растяжение (сжатие) характеризуется:  абсолютным удлинением (укорочением) Δl;

 относительной продольной деформацией ε= Δl/l

 относительной поперечной деформацией ε`= Δa/a= Δb/b

При упругих деформациях между σ и ε существует зависимость, описываемая законом Гука, ε=σ/E, где Е – модуль упругости I рода (модуль Юнга), Па. Физический смысл модуля Юнга: Модуль упругости численно равен напряжению, при котором абсолютное удлинение стержня равно его первоначальной длине, т.е. Е=σ при ε=1.
^ 14. Механические свойства конструкционных материалов. Диаграмма растяжения.

К механическим свойствам материалов относятся прочностные показатели  предел прочности σв, предел текучести σт, и предел выносливости σ-1; характеристика жесткости  модуль упругости Е и модуль сдвига G; характеристика сопротивления контактным напряжениям  поверхностная твердость НВ, HRC; показатели эластичности  относительное удлинение δ и относительное поперечное сужение φ; ударная вязкость а.

Графическое представление зависимости между действующей силой F и удлинением Δl называется диаграммой растяжения (сжатия) образца Δl=f(F).

Характерные точки и участки диаграммы: ^ 0-1  участок прямолинейной зависимости между нормальным напряжением и относительным удлинением, что отражает закон Гука. Точка 1 соответствует пределу пропорциональности σпц=Fпц/А0, где Fпц нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности. Точка 1` соответствует пределу упругости σу, т.е. наибольшему напряжению, при котором в материале еще нет остаточных деформаций. В точке 2 диаграммы материал переходит в область пластичности - наступает явление текучести материала. Участок 2-3 параллелен оси абсцисс (площадка текучести). На участке 3-4 наблюдается упрочнение материала. В точке 4 происходит местное сужение образца. Отношение σв=Fв/А0 называется пределом прочности. В точке 5 происходит разрыв образца при разрушающей нагрузке Fразр.
^ 15. Допускаемые напряжения. Расчеты по допускаемым напряжениям.

Напряжения, при которых образец из данного материала разрушается или при которых развиваются значительные пластические деформации, называется предельными. Эти напряжения зависят от свойств материала и вида деформации. Напряжение, величина которого регламентируется техническими условиями, называется допускаемым. Допускаемые напряжения устанавливаются с учетом материала конструкции и изменяемости его механических свойств в процессе эксплуатации, степени ответственности конструкции, точности задания нагрузок, срока службы конструкции, точности расчетов на статическую и динамическую прочность.

Для пластичных материалов допускаемые напряжения [σ] выбирают так, чтобы при любых неточностях расчета или непредвиденных условиях эксплуатации в материале не возникло остаточных деформаций, т.е. [σ] = σ0,2/[n]т, где [n]т  коэффициент запаса прочности по отношению к σт.

Для хрупких материалов допускаемые напряжения назначаются из условия, что материал не разрушится. В этом случае [σ] = σв/[n]в. Таким образом, коэффициент запаса прочности [n] имеет сложную структуру и предназначен для гарантии прочности конструкции от любых случайностей и неточностей, возникающих при проектировании и эксплуатации конструкции.
^ 17. Поперечные силы и изгибающие моменты. Построение эпюр ВСФ.

Балка – это прямолинейный стержень, работающий на изгиб. Поперечная сила равна сумме всех внешних сил, расположенных по одну сторону от сечения и направленных поперек оси стержня. Изгибающий момент равен сумме всех внешних моментов, расположенных по одну сторону от сечения.

^ Правило знаков для уравнений QY =

- если внешняя сила стремится вращаться относительно сечения по часовой стрелке, она положительна;

- если внешняя сила стремится вращаться относительно сечения против часовой стрелки, она отрицательна.

^ Правило знаков для уравнений MX =

- если внешние нагрузки стремятся изогнуть балку сжатыми волокнами вверх, они положительны;

- если внешние нагрузки стремятся изогнуть балку сжатыми волокнами вниз, они отрицательны.
^ 16. Геометрические характеристики плоских сечений. К геометрическим характеристикам плоских сечений относятся: площадь, статические моменты, осевые моменты инерции, центробежные моменты инерции, полярные моменты инерции, радиусы инерции.

^ Статические моменты SХ (SY) [м3]. Используется для определения касательных напряжений при поперечном изгибе; для определения нормальных напряжений в кривых брусьях; для определения положения центра тяжести сечений сложной формы и др. SX= где y – расстояние от элементарной площадки dA до оси Х. Аналогично SY=.

Осевой IХ (IY), центробежный IХY и полярный IP моменты инерции [м4]. Используется: осевые моменты инерции используются в расчетах на прочность и жесткость при изгибе, полярный момент – при кручении. Так, если ЕА – жесткость сечения при растяжении сжатии, то EIX (EIY) –жесткость сечения при изгибе, GIP  жесткость сечения при кручении. Осевые моменты инерции определяются интегралом вида IX=. Аналогично IY= Полярный момент инерции определяются по формуле IP=. Так как ρ2=x2+y2, то IP==IY+IX. Центробежный момент инерции определяются по формуле IXY=. Осевые и полярный моменты инерции всегда положительны.

^ Радиусы инерции iX, (iY)[м]. Используются: в расчетах на устойчивость сжатых стержней.,

^ 18. Основные виды деталей. Требования к деталям машин.

Детальизделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (болт, гайка, кронштейн, вал и т.д.). Детали можно разделить на следующие группы: 1)соединения предназначены для фиксации взаимного положения деталей и объединения их в сборочные единицы и узлы (сварные, заклепочные, резьбовые и др. соединения); 2)передачи осуществляют передачу энергии от двигателя к исполнительному механизму: -передачи зацеплением (цилиндрические, конические, планетарные, червячные и цепные); -передачи трением (ременные, фрикционные); 3)несущие и базирующие элементы: -валы и оси, которые поддерживают вращающиеся детали; -подшипникиопоры вращающихся валов и осей; -направляющие, поддерживающие поступательно движущиеся детали.

Требования к деталям машин: 1)эксплуатационные (работоспособностьспособность изделия выполнять заданные функции с параметрами, установленными в техническом задании, техническое обслуживание  этап эксплуатации, направленный на поддержание надежности и готовности тех. объектов и их элементов; ремонтсовокупность тех. мероприятий, осуществляемых с целью восстановления работоспособности устройств). 2)производственно-технологические (требования, направленные на создание технологической конструкции). 3)экономические (связаны с достижением минимальной стоимости изготовления и эксплуатации детали). 4)эргономические (определяются необходимостью безопасности и комфорта для человека, эксплуатирующего объект, снижения или исключения вредных воздействий на человека и окр.среды)

^ 19. Стадии разработки деталей машин. Критерии работоспособности.

Некоторые из этапов проектирования изделия: разработка технического предложения, разработка технического задания, расчет, конструирование, изготовление и испытание опытных образцов, разработка технологической документации, разработка эксплуатационной документации и т.п., одними из главных среди которых являются расчет и конструирование. Основным является расчет деталей на прочность, который обычно выполняется в двух вариантах: 1) проектный расчет, и 2) проверочный расчет.

Целью проектного расчета является установление необходимых размеров элементов машин, соответствующих заданным нагрузкам и условиям работы. p<[p], где р - наиболее опасные напряжения (нормальные, изгибающие, касательные или контактные) из действующих в проектируемом элементе, а [р] - напряжения того же вида, допускаемые для материала, из которого планируется изготавливать рассчитываемый элемент

Работоспособность - состояние изделия, при котором в данный момент времени его основные параметры находятся в пределах, установленных требованиями нормативно-технической документации и необходимых для выполнения его функциональной задачи.

Требования к деталям машин: 1) Прочность - способность детали выдерживать заданные нагрузки в течение заданного срока без нарушения работоспособности. 2) Жесткость - способность детали выдерживать заданные нагрузки без изменения формы и размеров. 3) Износостойкость - способность детали сопротивляться изнашиванию. 4) Стойкость к специальным воздействиям - способность детали сохранять работоспособное состояние при проявлении специальных воз­действий (теплостойкость, вибростойкость, радиационная стойкость, кор­розионная стойкость и т.п.).

^ 20. Надежность. Выбор материалов. Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои показатели в пределах, установленных требованиями нормативно-технической документации, при соблюдении заданных условий использования, обслуживания, ремонта и транспортирования. Некоторые показатели для количественной оценки надежности изделий: наработка на отказ (среднее время работы изделия между двумя, соседними по времени отказами), коэффициент готовности или коэффициент технического использования (отношение времени работы изделия к сумме времен работы, обслуживания и ремонта в течение заданного срока эксплуатации), вероятностью безотказной работы в течение заданного срока. Выбор материала для деталей и узлов механизма  ответственный момент процесса проектирования, который осуществляется конструктором. Необходимо обеспечить работоспособность, надежность и выполнить некоторые специальные требования. Технологические характеристики материалов должны соответствовать способам получения заготовок (литье, штамповка, резанье) и виду производства (серийной или массовое). Важное значение имеет стоимость выбранного материала.

^ 21. Зубчатые передачи. Основные понятия и определения. Область применения. Зубчатая передача - трехзвенный механизм, включающий два подвижных звена, взаимодействующих между собой через высшую зубчатую кинематическую пару и образующих с третьим неподвижным звеном низшие (вращательные или поступательные) кинематические пары. Назначение зубчатой передачи - передача движения (обычно вращательного) с преобразованием параметров, а иногда и его вида (реечная передача). Зубчатые передачи вращательного движения наиболее распространены в технике. Достоинства зубчатых передач: высокая надежность работы в ши­роком диапазоне нагрузок и скоростей; большой ресурс, малые габариты, высокий КПД (до 0,98); относительно малые нагрузки на валы и подшипники; постоянство передаточного числа; простота обслуживания. Недостатки зубчатых передач: сложность изготовления и ремонта (необходимо высокоточное специализированное оборудование); относительно высокий уровень шума, особенно на больших скоростях; нерациональное использование зубьев – в работе передачи одновременно участвуют обычно не более двух зубьев каждого из зацепляющихся колёс.
^ 22. Типы зубчатых передач. Выбор материала. Зубчатая передача - трехзвенный механизм, включающий два подвижных звена, взаимодействующих между собой через высшую зубчатую кинематическую пару и образующих с третьим неподвижным звеном низшие (вращательные или поступательные) кинематические пары.

Классификация зубчатых передач: 1) По величине передаточного числа: редукторы (с передаточным числом u ³ 1); мультипликаторы (с передаточным числом u < 1). 2) По взаимному расположению валов: цилиндрические (с параллельными валами); конические (с пересекающимися осями); червячные, винтовые, гипоидные (с перекрещивающимися осями валов); реечные (с преобразованием движения). 3) По расположению зубьев относительно образующей поверхности колеса: прямозубые, косозубые, шевронные, с круговым зубом. 4) По форме зацепляющихся звеньев: с внешним зацеплением, с внутренним зацеплением, реечное зацепление, с некруглыми колесами. 5) По форме рабочего профиля зуба: эвольвентные (рабочий профиль зуба очерчен по эвольвенте круга); циклоидальные (рабочий профиль зуба очерчен по круговой циклоиде); цевочное (зубья одного из зацепляющихся колес заменены цилиндрическими пальцами – цевками); с круговым профилем зуба (рабочие профили зубьев образованы дугами окружности практически одинаковых радиусов). 6) По относительной подвижности геометрических осей зубчатых колес: рядовые передачи (с неподвижными осями колес); планетарные передачи (с подвижными осями некоторых колес).

Основные требования к материалам зубчатых передач: 1)прочность поверхностного слоя и высокое сопротивление истиранию; 2) достаточная прочность при изгибе; 3)обрабатываемость, возможность получения достаточной точности и чистоты поверхности
^ 23. Цилиндрические передачи. Виды.

Цилиндрической передачей называется зубчатая передача с параллельными осями. Они бывают с прямым, косым зубом и шевронные. Косозубые применяются при окружных скоростях >5м/с; шевронные  преимущественно в тяжело нагруженных передачах.

В зубчатых колесах можно выявить 4 основных элемента: зубчатый венец, включающий зубья, предназначенные для взаимодействия с сопряженным зубчатым колесом; ободчасть зубчатого колеса, несущая зубчатый венец, ступица часть зубчатого колеса, соединяющая его с валом, несущим зубчатое колесо; диск часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей.

Межосевое расстояние aw – расстояние между геометрическими осями валов, на которых закреплены шестерня и зубчатое колесо.

^ Диаметры начальных цилиндров (окружностей) dw1 и dw2 зацепляющихся зубчатых колес – диаметры мнимых цилиндров, которые в процессе работы передачи обкатываются один по другому без проскальзывания. При изменении межосевого расстояния передачи меняются и диаметры начальных цилиндров (окружностей). У отдельно взятого колеса диаметра начального цилиндра (окружности) не существует.

Эти параметры передачи связаны между собой простым соотношением aw= (dw2± dw1)/2, где знак «+» относится к внешнему, а знак «-» - к внутреннему зацеплению.

Числа зубьев зубчатых колес z1 и z2. Суммарное число зубьев колес, участвующих в передаче zΣ= z1 + z2

Делительные диаметры d1 и d2 зубчатых колес, участвующих в зацеплении – диаметры цилиндров (окружностей) по которым без скольжения обкатывается инструмент при нарезании зубьев колеса методом обкатки. У большинства зубчатых передач (при отсутствии ошибок в изготовлении) делительные диаметры и диаметры начальных цилиндров совпадают, то есть dw1 = d1 и dw2 = d2. Так как делительные диаметры связаны с процессом изготовления зубчатого колеса, каждое из которых изготавливается отдельно, то делительный диаметр имеется у каждого отдельно взятого колеса.

^ Модуль зацепления m, - часть делительного диаметра, приходящаяся на один зуб колеса, следовательно для любого нормального зубчатого колеса m=d/z

Окружной делительный шаг зубьев p - расстояние между одноименными боковыми поверхностями двух соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Так как длина делительной окружности равна p×d, то для любого зубчатого колеса имеем . Из сказанного следует, в зацеплении могут находиться только зубчатые колеса с одинаковым модулем.

Кинематические параметры зубчатых передач - это угловые скорости w1 и w2, частоты вращения n1, n2 ведущего и ведомого зубчатых колес и передаточное число u зубчатой передачи, вычисляемое по соотношению u=w1/w2= n1 /n2= dw2 dw1= d2 /d1= z2 /z1.


^ 24. Конические передачи. Виды.

Конические зубчатые передачи используются для передачи вращения между валами с пересекающимися осями. Назначение КЗП  межосевой угол расположения валов, что может сочетаться с изменением угловых скоростей и моментов. Межосевой угол Σ обычно равен 90о. Такие передачи называются ортогональными. КПД конических ЗБ равен 0,95…0,97.

Наиболее распространены КЗП с прямым и круговым зубом. Последние обычно используются при окружной скорости >3м/с.

В зубчатых колесах можно выявить 4 основных элемента: зубчатый венец, включающий зубья, предназначенные для взаимодействия с сопряженным зубчатым колесом; ободчасть зубчатого колеса, несущая зубчатый венец, ступица часть зубчатого колеса, соединяющая его с валом, несущим зубчатое колесо; диск часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей. Межосевое расстояние aw – расстояние между геометрическими осями валов, на которых закреплены шестерня и зубчатое колесо.

^ Диаметры начальных цилиндров (окружностей) dw1 и dw2 зацепляющихся зубчатых колес – диаметры мнимых цилиндров, которые в процессе работы передачи обкатываются один по другому без проскальзывания. При изменении межосевого расстояния передачи меняются и диаметры начальных цилиндров (окружностей). У отдельно взятого колеса диаметра начального цилиндра (окружности) не существует.

Эти параметры передачи связаны между собой простым соотношением aw= (dw2± dw1)/2, где знак «+» относится к внешнему , а знак «-» - к внутреннему зацеплению.

Числа зубьев зубчатых колес z1 и z2. Суммарное число зубьев колес, участвующих в передаче zΣ= z1 + z2

Делительные диаметры d1 и d2 зубчатых колес, участвующих в зацеплении – диаметры цилиндров (окружностей) по которым без скольжения обкатывается инструмент при нарезании зубьев колеса методом обкатки. У большинства зубчатых передач (при отсутствии ошибок в изготовлении) делительные диаметры и диаметры начальных цилиндров совпадают, то есть dw1 = d1 и dw2 = d2. Так как делительные диаметры связаны с процессом изготовления зубчатого колеса, каждое из которых изготавливается отдельно, то делительный диаметр имеется у каждого отдельно взятого колеса.

^ Модуль зацепления m, - часть делительного диаметра, приходящаяся на один зуб колеса, следовательно для любого нормального зубчатого колеса m=d/z

Окружной делительный шаг зубьев p - расстояние между одноименными боковыми поверхностями двух соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Так как длина делительной окружности равна p×d, то для любого зубчатого колеса имеем . Из сказанного следует, в зацеплении могут находиться только зубчатые колеса с одинаковым модулем.

Кинематические параметры зубчатых передач - это угловые скорости w1 и w2, частоты вращения n1, n2 ведущего и ведомого зубчатых колес и передаточное число u зубчатой передачи, вычисляемое по соотношению u=w1/w2= n1 /n2= dw2 dw1= d2 /d1= z2 /z1.
1 2 3

^ 6. Синтез механизмов.
4-pravovie-proceduri-i-sudebnie-processi-im-zajcev-kurs-lekcij-izdanie-vtoroe-pererabotannoe-i-dopolnennoe.html
4-pravovie-semi-religiozno-nravstvennoj-orientacii-islamskoe-pravo.html
4-pravovie-stimuli-i-pravovie-ogranicheniya-kak-parnie-yuridicheskie-kategorii-kurs-lekcij-izdanie-vtoroe-pererabotannoe-i-dopolnennoe.html
4-pravovoe-razvitie-v-ramkah-soveta-evropi-tihomirov-yu-a-kurs-sravnitelnogo-pravovedeniya-m-izdatelstvo-norma-1996-432-s.html
4-pravovoe-regulirovanie-dogovora-bezvozmezdnogo-polzovaniya.html

4-pravovie-proceduri-i-sudebnie-processi-im-zajcev-kurs-lekcij-izdanie-vtoroe-pererabotannoe-i-dopolnennoe.html
4-pravovie-semi-religiozno-nravstvennoj-orientacii-islamskoe-pravo.html
4-pravovie-stimuli-i-pravovie-ogranicheniya-kak-parnie-yuridicheskie-kategorii-kurs-lekcij-izdanie-vtoroe-pererabotannoe-i-dopolnennoe.html
4-pravovoe-razvitie-v-ramkah-soveta-evropi-tihomirov-yu-a-kurs-sravnitelnogo-pravovedeniya-m-izdatelstvo-norma-1996-432-s.html
4-pravovoe-regulirovanie-dogovora-bezvozmezdnogo-polzovaniya.html

4-pravovie-proceduri-i-sudebnie-processi-im-zajcev-kurs-lekcij-izdanie-vtoroe-pererabotannoe-i-dopolnennoe.html
4-pravovie-semi-religiozno-nravstvennoj-orientacii-islamskoe-pravo.html
4-pravovie-stimuli-i-pravovie-ogranicheniya-kak-parnie-yuridicheskie-kategorii-kurs-lekcij-izdanie-vtoroe-pererabotannoe-i-dopolnennoe.html
4-pravovoe-razvitie-v-ramkah-soveta-evropi-tihomirov-yu-a-kurs-sravnitelnogo-pravovedeniya-m-izdatelstvo-norma-1996-432-s.html
4-pravovoe-regulirovanie-dogovora-bezvozmezdnogo-polzovaniya.html