Детали машин — прикладной раздел учебной дисциплины Техническая механика.



Задачи раздела «Детали машин»

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. ).

***



Классификация узлов и деталей по назначению

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



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК. 01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики




• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

17.

ПОНЯТИЕ О МЕХАНИЗМЕ И МАШИНЕ

В современном мире человеку
часто помогают различные механизмы и машины.

Машина
— это устройство, которое
выполняет определенные действия с целью облегчения физического и
умственного труда человека. Например, автомобиль является транспортной
машиной, станок для обработки каких-либо заготовок — технологической
машиной.

Примером бытовых машин служит
пылесос, стиральная машина, холодильник. Сельскохозяйственные машины
(трактор, комбайн и др.) помогают человеку в уборке урожая. Компьютер
для человека — информационная и вычислительная машина.

В конструкцию машины входит
много, различных механизмов.
Механизм
— это устройство для
преобразования одного вида движения в другой. В качестве примера
рассмотрим
винтовой механизм,
применяемый в переднем и заднем
зажимах столярного верстака (рис. 52).

В винтовом механизме
вращательное движение рукоятки
2
преобразуется в прямолинейное движение ходового винта 1 вместе с
прижимным бруском
3
(рис. 52,

а).
На рисунке 52,

б
показана кинематическая схема винтового механизма.

Кинематическая схема
— это условное
обозначение различных передач и деталей, входящих в эту передачу.

Механизмы  и  машины  состоят 
из  множества  различных деталей, например, в автомобиле их больше 15
тысяч, а в самолёте – больше миллиона. Некоторые детали применяются
почти во всех машинах (болты, гайки, шайбы и др.). Они называются
деталями общего назначения. Другие детали, например корпуса машин,
станины станков, являются деталями специального назначения.
 В
таблице 3 показаны некоторые типовые детали
машин.

 Детали 
механизмов  связаны  одна  с  другой  различными

способами. Если
они не могут перемещаться относительно друг друга, то такая связь
называется
неподвижной.
Неподвижными
являются соединения деталей с помощью винтов и гаек (резьбовые
соединения), с помощью сварки и др. 

Если детали могут перемещаться
одна относительно другой, то такая связь между деталями называется
подвижной.
Разно­видность
подвижной связи — шарнирное соединение (табл.
4).

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Ознакомление с устройством
различных механизмов

1.   
Осмотрите
винтовой механизм переднего зажима столярного верстака. Разберитесь,
каким образом вращательное движение рукоятки преобразуется в
прямолинейное движение прижимного бруска.

2.    
Рассмотрите
зубчатый механизм дрели и определите, для какой цели он служит.

Новые термины:
Машина,
механизм,
винтовой механизм,
кинематическая схема,
детали общего и специального
назначения,
связи подвижные и неподвижные.

 Вопросы и задания

1. Что называют машиной?

2. Что называют механизмом?

3. Какие машины вы знаете?

4. Назовите типовые детали машин.

5. Где применяются винтовые механизмы и как они работают?

Глава 3. Еще о машинах и механизмах

Содержание

3.

1 Планарные и пространственные механизмы

Механизмы можно разделить на планарные механизмы и
пространственные механизмы , по относительному движению
твердые тела. В планарных механизмах все
относительное движение твердых тел происходит в одной плоскости или параллельно
самолеты. Если есть какое-либо относительное движение, которое не в той же плоскости
или в параллельных плоскостях, механизм называется пространственный
механизм . Другими словами, планарных механизмов являются
по существу двухмерны, в то время как пространственных механизмов трехмерны
размерный. В этом руководстве рассматриваются только плоские механизмы.

3.2 Кинематика и динамика механизмов

Кинематика механизмов связана с движением
части без учета того, как воздействующие факторы (сила
и масса) влияют на движение. Поэтому кинематика имеет дело с
фундаментальные представления о пространстве и времени, а также о величинах скорости и
полученное оттуда ускорение.

Кинетика занимается действием сил на тела. Это
где в игру вступают эффекты гравитации.

Динамика представляет собой комбинацию кинематики и
кинетика .

Динамика механизмов касается сил, действующих на
части — как уравновешенные, так и неуравновешенные силы с учетом
массы и ускорения частей, а также внешние
силы.

3.3 Звенья, рамы и кинематические цепи

Звено определяется как твердое тело, имеющее два или более
элементы сопряжения, которые соединяют его с другими телами с целью
передающий силу или движение (Ham
и др. 58).

В каждой машине хотя бы одно звено либо занимает фиксированное положение,
относительно земли или увлекает за собой машину в целом
во время движения. Эта ссылка- рама машины и
называется фиксированная ссылка .

Сочетание звеньев и пар без фиксированного звена не является
механизм, а кинематическая цепь .

3.4 Контур скелета

Для целей кинематического анализа механизм может быть представлен
в сокращенной или скелетной форме, называемой скелетом
контур механизма. Схема скелета дает все
геометрическая информация, необходимая для определения относительных движений
ссылок. На рис. 3-1 контур скелета был нарисован для
двигатель, показанный на рис. 2-1. Этот скелет
содержит всю необходимую информацию для определения относительных движений
главных звеньев, а именно длину АВ кривошипа; длина до н.э.
шатуна; А расположение оси коренного подшипника;
и путь AC точки C, который представляет собой ось запястья.

3.5 Пары, высшие пары, низшие пары и связи

Пара представляет собой соединение между поверхностями двух жестких
тела, которые удерживают их в контакте и относительно подвижны. За
Например, на рис. 3-2 дверь, соединенная с
рама с петлями делает поворотный шарнир ( штифт
шарнир ), позволяющий поворачивать дверь вокруг своей оси. Фигура
3-2б и в показаны скелеты шарнирного соединения. Рисунок 3-2b используется
когда оба звена, соединенные парой, могут поворачиваться. Рисунок 3-2c используется, когда
одно из звеньев, соединенных парой, является рамой.

На рис. 3-3а створку окна можно перевести
относительно створки. Такое относительное движение называется
призматическая пара . Очертания его скелета показаны на
б , с и д . c и d используются, когда
одна из ссылок — кадр .

Как правило, есть два вида пар в механизмах,
младшие пары и высшие пары . какая
различает их тип контакта между двумя телами
пара. Пары поверхностного контакта называются нижними парами .
В планарных (2D) механизмах есть два
подкатегории нижних пар — вращающиеся пары и призматические
пары , как показано на рисунках 3-2 и 3-3 соответственно.
Пары точек, линий или кривых контактов называются 9.0012 выше
пар . На рис. 3-4 показаны некоторые примеры старших пар .
Механизмы, состоящие из твердых тел и нижних пар, называются
связи .

3.6 Кинематический анализ и синтез

В кинематическом анализе конкретный заданный механизм
исследованы на основе геометрии механизма плюс другие известные
характеристики (такие как входная угловая скорость, угловое ускорение,
и т. д. ). Кинематический синтез , с другой стороны,
процесс разработки механизма для достижения желаемого
задача. Здесь как выбор типов, так и размеры
новый механизм может быть частью кинематического синтеза. (Сандор и Эрдман 84)

Содержание

Полное оглавление

1 Введение в механизмы

2 Механизмы и простые машины

3 Подробнее о машинах и механизмах

3.1 Планарные и пространственные механизмы

3. 2 Кинематика и динамика механизмов

3.3 Звенья, рамы и кинематические цепи

3.4 Контур скелета

3.5 Пары, старшие пары, младшие пары и связи

3.6 Кинематический анализ и синтез

[email protected]

машина | Британика

простые машины

Просмотреть все средства массовой информации

Ключевые люди:

Оливер Эванс
Сэр Марк Изамбард Брюнель
Элмер Амброуз Сперри
Иоганн Георг Бодмер
сэр Ричард Аркрайт

Похожие темы:

ускоритель частиц
Часы
робот
осциллограф
телесуфлер

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

машина , устройство, имеющее уникальное назначение, которое увеличивает или заменяет усилия человека или животного для выполнения физических задач. В эту широкую категорию входят такие простые устройства, как наклонная плоскость, рычаг, клин, колесо и ось, шкив и винт (так называемые простые машины), а также такие сложные механические системы, как современный автомобиль.

Работа машины может включать преобразование химической, тепловой, электрической или ядерной энергии в механическую или наоборот, или ее функция может заключаться просто в изменении и передаче сил и движений. Все машины имеют вход, выход и преобразующее или модифицирующее и передающее устройство.

Машины, которые получают входную энергию из природного источника, такого как воздушные потоки, движущаяся вода, уголь, нефть или уран, и преобразуют ее в механическую энергию, известны как первичные двигатели. Первичными двигателями являются ветряные мельницы, водяные колеса, турбины, паровые двигатели и двигатели внутреннего сгорания. В этих машинах входы различаются; выходы обычно представляют собой вращающиеся валы, которые можно использовать в качестве входов для других машин, таких как электрические генераторы, гидравлические насосы или воздушные компрессоры. Все три последних устройства можно отнести к генераторам; их выходы электрической, гидравлической и пневматической энергии могут использоваться в качестве входных данных для электрических, гидравлических или пневматических двигателей. Эти двигатели можно использовать для привода машин с различной мощностью, например машин для обработки материалов, упаковки или транспортировки, или таких устройств, как швейные и стиральные машины. Все машины последнего типа и все другие, которые не являются ни первичными двигателями, ни генераторами, ни двигателями, могут быть отнесены к операторам. В эту категорию также входят инструменты всех видов с ручным управлением, такие как счетные машины и пишущие машинки.

В некоторых случаях машины всех категорий объединяются в одну единицу. В дизель-электрическом локомотиве, например, дизельный двигатель является первичным двигателем, который приводит в действие электрогенератор, который, в свою очередь, подает электрический ток на двигатели, приводящие в движение колеса.

Britannica Quiz

Машиностроение и производство

От сверления отверстий и перевозки грузов до автомобильных двигателей и их производства — поработайте над этими вопросами и проверьте свои знания в области машиностроения и производства в этой викторине.

Компоненты машин в автомобиле

Как часть введения в компоненты машин, некоторые примеры, поставляемые с автомобилем, представляют ценность. В автомобиле основной проблемой является использование взрывного эффекта бензина для обеспечения мощности для вращения задних колес. Взрыв бензина в цилиндрах толкает поршни вниз, а передача и преобразование этого поступательного (линейного) движения во вращательное движение коленчатого вала осуществляется шатунами, которые соединяют каждый поршень с кривошипами, которые являются частью коленчатого вала. . Комбинация поршня, цилиндра, кривошипа и шатуна известна как кривошипно-ползунковый механизм; это широко используемый метод преобразования поступательного движения во вращение (как в двигателе) или вращения в поступательное движение (как в насосе).

Для подачи бензино-воздушной смеси в цилиндры и выпуска отработавших газов используются клапаны; они открываются и закрываются заклиниванием кулачков (выступов) на вращающемся распределительном валу, который приводится в движение от коленчатого вала шестернями или цепью.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В четырехтактном двигателе с восемью цилиндрами коленчатый вал получает импульс в какой-то точке по его длине каждую четверть оборота. Чтобы сгладить влияние этих прерывистых импульсов на частоту вращения коленчатого вала, используется маховик. Это тяжелое колесо, прикрепленное к коленчатому валу, своей инерцией противостоит и смягчает любые колебания скорости.

Поскольку развиваемый им крутящий момент (крутящая сила) зависит от его частоты вращения, двигатель внутреннего сгорания не может быть запущен под нагрузкой. Чтобы автомобильный двигатель можно было запустить в ненагруженном состоянии, а затем подключить к колесам без остановки, необходимы сцепление и трансмиссия. Первый устанавливает и разрывает связь между коленчатым валом и трансмиссией, а второй изменяет с конечными шагами соотношение между входной и выходной скоростями и крутящими моментами трансмиссии. На пониженной передаче выходная скорость низкая, а выходной крутящий момент выше, чем крутящий момент двигателя, поэтому автомобиль можно начать движение; на высокой передаче автомобиль движется со значительной скоростью, а крутящий момент и скорость равны.

Оси, к которым крепятся колеса, содержатся в картере заднего моста, который закреплен на задних рессорах, и приводятся в движение от трансмиссии приводным валом. Когда автомобиль движется и пружины изгибаются в ответ на неровности дороги, корпус перемещается относительно трансмиссии; чтобы обеспечить это движение, не мешая передаче крутящего момента, к каждому концу приводного вала прикреплен универсальный шарнир.

Приводной вал перпендикулярен задним мостам. Прямоугольное соединение обычно выполняется с помощью конических шестерен, имеющих такое передаточное число, что оси вращаются со скоростью от одной трети до одной четвертой скорости приводного вала. Корпус заднего моста также содержит дифференциальные шестерни, которые позволяют обоим задним колесам приводиться в движение от одного источника и вращаться с разными скоростями при повороте.

Как и все движущиеся механические устройства, автомобили не могут избежать воздействия трения. В двигателе, трансмиссии, картере заднего моста и всех подшипниках трение нежелательно, так как оно увеличивает мощность, требуемую от двигателя; смазка уменьшает, но не устраняет это трение. С другой стороны, трение между шинами и дорогой, а также в тормозных колодках делает возможным сцепление и торможение. Ремни, приводящие в движение вентилятор, генератор и другие аксессуары, зависят от трения. Трение также полезно при работе сцепления.

Некоторые из упомянутых выше устройств можно найти в машинах всех категорий, собранных множеством способов для выполнения всех видов физических задач. Функция большинства этих основных механических устройств заключается в передаче и изменении силы и движения. Другие устройства, такие как пружины, маховики, валы и крепежные детали, выполняют дополнительные функции.

Машина может быть далее определена как устройство, состоящее из двух или более устойчивых, относительно ограниченных частей, которые могут служить для передачи и изменения силы и движения для выполнения работы. Требование, чтобы части машины были прочными, подразумевает, что они способны выдерживать приложенные нагрузки без отказа или потери функции. Хотя большинство деталей машин представляют собой твердые металлические тела подходящих пропорций, также используются неметаллические материалы, пружины, органы давления жидкости и натяжные органы, такие как ремни.

Ограниченное движение

Наиболее отличительной характеристикой машины является то, что части взаимосвязаны и направляются таким образом, что их движения относительно друг друга ограничены. По отношению к блоку, например, поршень поршневого двигателя вынужден двигаться цилиндром по прямой траектории; точки на коленчатом валу ограничены коренными подшипниками для перемещения по круговым траекториям; никакие другие формы относительного движения невозможны.