Прикладная механика

 

 

Прикладная механика

Электронный учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения

Составитель: к.т.н., доцент кафедры теоретической и прикладной механики Каримов Ильдар

 

Самостоятельно изучать прикладную механику нелегко. Но нет ничего невозможного.
Используя возможности компьютерных технологий, Вы, мы надеемся, сможете облегчить и сделать более плодотворным свой труд.
Изучая последовательно, шаг за шагом лекции, разбирая решение примеров, выполняя курсовые работы, проверяя свои знания по предложенным вопросам и задачам, консультируясь у вашего преподавателя, Вы освоите прикладную механику

. . . и . . . сдадите экзамен ! ! !

 

Настоящий учебный курс прикладная механика разработан для студентов очной и заочной формы образования, изучающих прикладную механику в объёмах, предусмотренными Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования второго поколения (квалификация - инженер).

Содержание дисциплины:

Теория машин и механизмов: Машина. Прибор. Машинный агрегат. Механизм. Звено. Стойка. Кинематическая пара. Элемент кинематической пары. Низшая кинематическая пара. Высшая кинематическая пара. Плоская кинематическая пара. Пространственная кинематическая пара. Кинематическое соединение. Степень свободы кинематической пары. Класс кинематической пары. Кинематическая цепь. Открытая кинематическая цепь. Замкнутая кинематическая цепь. Простая кинематическая цепь. Сложная кинематическая цепь. Плоская кинематическая цепь. Пространственная кинематическая цепь. Степень свободы кинематической цепи. Формула Сомова-Малышева. Формула Чебышева. Избыточные связи. Пассивные звенья. Понятие "механизм" в классической теории механизмов. Входное звено. Выходное звено. Рабочее (исполнительное) звено. Степень подвижности механизма. Условие однозначности работы механизма. Рычажные механизмы. Кулачковые механизмы. Фрикционные механизмы. Зубчатые механизмы. Механизмы с гибкими звеньями. Группы Ассура. Планы положений механизма. Планы скоростей плоского рычажного механизма. Свойства плана скоростей. Планы ускорений плоского рычажного механизма. Свойства плана ускорений. Кинематическая диаграмма линейных перемещений. Кинематическая диаграмма угловых перемещений. Графическое дифференцирование методом хорд. Кинематическая диаграмма скоростей. Кинематическая диаграмма ускорений. Колесные механизмы. Передаточное отношение колесного механизма. Начальные окружности колес. Определение величины передаточного отношения колесного механизма с внешним касанием колес. Определение вели-чины передаточного отношения колесного механизма с внутренним касанием колес. Определение угловых скоростей колес колесного механизма. Определение моментов на колесах колесного механизма. Механизмы с последовательным соединением колес. Определение передаточного отношения механизма с последовательным соединением колес. Паразитное колесо. Назначение паразитных колес. Механизмы со ступенчатым соединением колес. Оп-ределение передаточного отношения механизма со ступенчатым соединением колес. Графоаналитический метод кинематического анализа колесных механизмов. Трение в кинематических парах. Трение скольжения. Сухое трение. Граничное трение. Жидкостное трение. Полусухое трение. Полужидкостное трение. Сила трения. Сила трения покоя. Сила трения движения. Коэффициент трения. Коэффициент трения покоя. Коэффициент трения движения. Формула Амонтона-Кулона для определения силы трения. Угол трения. Угол трения покоя. Угол трения движения. Трение в поступательной паре (ползун на наклонной плоскости). Самотормозящая наклонная плоскость. Трение в клинчатом ползуне. Трение в винтовой паре с прямоугольной резьбой. Трение в винтовой паре с треугольной резьбой. Трение во вращательной паре. Трение качения. Коэффициент трения качения. Коэффициент полезного действия (КПД) механизма. Коэффициент потерь. КПД сложного механизма, состоящего из N последовательно соединенных простых механизмов, КПД которых известны. КПД сложного механизма, состоящего из N параллельно соединенных простых механизмов (при известном распределении потока мощности через простые механизмы и при известных КПД простых механизмов). КПД сложного механизма, состоящего из N параллельно соединенных простых механизмов с одинаковым КПД.

Сопротивление материалов: Внешние силы. Деформация. Прочность. Жесткость. Устойчивость. Нагрузки. Сосредоточенные нагрузки. Характеристика сосредоточен-ной нагрузки. Распределенные нагрузки. Виды распределенных нагрузок. Характеристики распределенных нагрузок. Статические нагрузки. Динамические нагрузки. Внутренние силы. Дополнительные внутренние силы (усилия). Метод сечений. Продольная сила. Поперечная сила. Крутящий момент. Изгибающий момент. Понятие о напряжениях. Напряженное состояние в точке. Нормальное напряжение. Касательное напряжение. Напряженное состояние тела. Главные площадки. Главные напряжения. Линейное (одноосное) напряженное состояние. Плоское (двухосное) напряженное состояние. Объемное (трехосное) напряженное состояние. Конструктивные элементы механизмов и машин. Брус. Оболочка. Пластина. Основные гипотезы и допущения. Гипотеза о сплошном строении тела. Гипотеза об идеальной упругости материала. Гипотеза об однородности материала. Гипотеза об изотропности материала. Гипотеза плоских сечений. Допущение о малости деформаций. Допущение о линейной зависимости между деформациями и нагрузками. Принцип независимости действия сил (принцип суперпозиции). Принцип Сен-Венана. Деформация растяжения. Абсолютное удлинение. Относительное удлинение. Деформация сжатия. Абсолютное укорочение. Относительное укорочение. Относительная поперечная деформация. Коэффициент Пуассона. Закон Гука для пластичных материалов. Модуль продольной упругости (модуль упругости первого рода). Область действия закона Гука. Механические характеристики и свойства материалов. Основные механические характеристики: предельные напряжения, твердость, ударная вязкость. Пластичные конструкционные материалы. Хрупкие конструкционные материалы. Малопластичные конструкционные материалы. Испытания на растяжение. Условная диаграмма растяжений пластичных материалов. Предел пропорциональности. Предел упругости. Предел текучести. Предел прочности (временное сопротивление). Условная диаграмма растяжения хрупких материалов. Явление наклепа. Испытание на сжатие. Условные диаграммы сжатия пластичных и хрупких материалов. Твердость. Определение твердости по Бринелю. Материалы, твердость которых определяется по Бринелю. Определение твердости по Роквеллу. Материалы, твердость которых определяется по Роквеллу. Связь между твердостью и временным сопротивлением. Ударная вязкость. Определение ударной вязкости. Допускаемые напряжения и запасы прочности. Допускаемое напряжение. Предельное напряжение. Коэффициент запаса прочности (коэффициент безопасности). Связь между допускаемым и предельным напряжениями. Расчеты на прочность при растяжении (сжатии). Уравнение прочности. Проверочный расчет на прочность при растяжении (сжатии). Проектные расчеты на прочность при растяжении (сжатии). Предельная деформация. Условие жесткости. Расчеты на жесткость при растяжении (сжатии). Статически определимые системы. Определение внутренних сил и напряжений в статически определимых системах. Статически неопределимые системы. Общий метод решения статически неопределимых систем. Напряженное состояние при растяжении (сжатии). Напряжения на гра-нях бесконечно малого элемента. Свойства линейного напряженного состоя-ния: сумма нормальных напряжений, действующих по двум взаимно перпендикулярным площадкам; закон парности касательных напряжений; сечение, в котором касательные напряжения максимальны. Общие понятия. Изгиб. Балка. Чистый изгиб. Поперечный изгиб. Силовая плоскость. Простой (плоский) изгиб. Признаки чистого изгиба. Нейтральный слой. Нейтральная ось. Силовая линия. Деформация волокон. Типы опор. Шарнирно-подвижная опора. Реакция в шарнирно-подвижной опоре. Шарнирно-неподвижная опора. Реакция в шарнирно-неподвижной опоре. Жесткая заделка (защемление). Реакция в жесткой заделке. Возможные варианты крепления балки при условии, что система является статически определимой. Однопролетная (простая) балка. Консольная балка (консоль). Метод определения опорных реакций в случае, когда система статически определима. Внутренние силовые факторы, возникающие в поперечном сечении балки при ее изгибе: изгибающий момент и поперечная сила. Методика определения поперечной силы. Правило знаков при определении величины поперечной силы. Эпюра поперечных сил. Методика построения эпюры попе-речных сил. Методика определения изгибающего момента. Правило знаков при определении величины изгибающего момента. Методика построения эпюры изгибающих моментов. Геометрические характеристики плоских сечений. Статические моменты площади. Центральные оси. Моменты инерции плоских сечений: осевые, полярные и центробежные. Единица измерения плоских моментов инерции. Свойства моментов инерции. Главные оси инерции. Главные центральные оси инерции. Главные моменты инерции. Моменты инерции простейших наиболее распространенных плоских сечений: прямоугольника, круга и кругового кольца. Моменты сопротивления: осевые и полярные. Осевые моменты сопротивления простейших наиболее распространенных плоских сечений: прямоугольника, круга и кругового кольца. Полярные моменты сопротивления при изгибе для круга и кругового кольца. Напряжения при изгибе. Расчеты на прочность при изгибе. Плоскость изгиба. Напряжения в слое, отстоящем на некотором расстоянии от нейтрального (по закону Гука). Кривизна изогнутой балки. Жесткость сечения при изгибе. Максимальные напряжения при изгибе. Условие прочности при изгибе. Перемещения при изгибе. Прогиб балки. Угол поворота сечения. Упругая линия балки. Уравнение связи кривизны оси изогнутой балки с изгибающим моментом и жесткостью сечения. Приближенное дифференциальное уравнение изогнутой оси балки. Уравнение для определения угла поворота сечения. Уравнение для определения величины прогиба балки. Допускаемый прогиб при расчетах балки на жесткость. Чистый сдвиг и его особенности. Площадки чистого сдвига. Деформация сдвига. Величина касательного напряжения при сдвиге. Абсолютный (линейный) сдвиг. Относительный сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Модуль упругости второго рода. Размерность модуля упругости второго рода. Условие прочности при сдвиге. Допускаемое напряжение при сдвиге, выраженное через допускаемое напряжение при растяжении. Кручение стержня круглого поперечного сечения. Деформация кручения. Основные свойства деформации кручения в пределах упругих деформаций (недеформируемость оси кручения; неизменность плоскостности поперечных сечений; пропорциональность между углом поворота сечения и расстоянием от этого сечения до закрепленного конца цилиндра; пренебрежимо малая величина нормальных напряжений при кручении). Определение величины крутящих моментов в поперечных сечениях круглого стержня. Построение эпюры крутящих моментов. Расчеты на прочность и жесткость при кручении. Кручение круглого цилиндра. Абсолютный сдвиг элемента. Относительный сдвиг. Относительный угол закручивания. Закон Гука при кручении. Эпюра напряжений по поперечному сечению цилиндра. Элементарная касательная сила. Элементарный момент. Крутящий момент в рассматриваемом сечении цилиндра. Относительный угол закручивания. Полный угол закручивания. Жесткость при кручении. Зависимость напряжения от крутящего момента. Наибольшее на-пряжение при кручении. Условие прочности при кручении. Связь величины допускаемого напряжения при кручении с величиной допускаемого напряжения при растяжении. Формула для определения минимально допускаемого диаметра цилиндра при чистом кручении. Расчет на жесткость при кручении (по допускаемому углу закручивания на единицу длины цилиндра). Понятие о теории прочности. Эквивалентное линейное напряженное состояние. Теория наибольших линейных деформаций (вторая теория прочности). Основная причина разрушения материала по второй теории прочности. Условие прочности по второй теории прочности. Материалы, для которых применима вторая теория прочности. Теория наибольших касательных напряжений (третья теория прочности). Основная причина разрушения материала по третьей теории прочности. Условие прочности по третьей теории прочности. Материалы, для которых применима третья теория прочности. Энергетическая теория формоизменения (четвертая теория прочности). Критерий прочности по четвертой теории прочности. Условие прочности по четвертой теории прочности. Материалы, для которых применима четвертая теория прочности. Расчет бруса на прочность при одновременном действии на него изгиба и растяжения (сжатия). Расчет круглой балки на прочность при одновременном действии на него изгиба и кручения. Построение эпюр изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Построение результирующей эпюры изгибающих моментов. Определение максимальных значений нормальных напряжений от изгиба в опасных сечениях балки. Определение максимальных значений касательных напряжений от кручения в опасных сечениях балки. Определение эквивалентного напряжения по одной из теорий прочности. Определение величины коэффициента запаса прочности (коэффициента безопасности) при проверочном расчете балки при одновременном действии на нее изгиба и кручения. Виды местных напряжений. Концентрация напряжений. Причины, вызывающие концентрацию напряжений. Концентраторы напряжений. Номинальное напряжение. Коэффициент концентрации. Теоретический коэффици-ент концентрации напряжений. Эффективный коэффициент концентрации напряжений. Концентрация напряжений при растяжении (сжатии). Концентрация напряжений при изгибе. Концентрация напряжений при кручении. Методы борьбы с концентрацией напряжений. Контактные напряжения. Допущения, принимаемые при определении величины контактных напряжений при сжатии двух шаров и при сжатии двух цилиндров, соприкасающихся по образующей. Формулы для определения величины максимальных значений контактных напряжений при сжатии двух шаров и при сжатии двух цилиндров, соприкасающихся по образующей внешним и внутренним образом. Напряжения смятия. Формула для определения напряжения смятия. Основные понятия об усталостной прочности. Циклические нагрузки. Цикл напряжений. Частота изменения напряжений. Период цикла. Характер разрушения материала при воздействии на него циклических нагрузок. Усталость материала. Циклическая прочность (выносливость). Предел выносливости. Основные параметры цикла. Максимальное напряжение цикла. Минимальное напряжение цикла. Среднее напряжение цикла. Амплитуда цикла. Коэффициент асимметрии цикла. Симметричный цикл. Пульсирующий (отнулевой) цикл. Постоянное напряжение. Предел выносливости при симметричном цикле. Кривая выносливости. Базовое число циклов. Предел выносливости. Долговечность. Предельные циклы напряжений. Диаграмма предельных напряжений. Подобные циклы. Факторы, влияющие на величину предела выносливости. Влияние концентрации напряжений. Эффективный коэффициент концентрации напряжений. Теоретический коэффициент концентрации напряжений. Зависимость между теоретическим и эффективным коэффициентами концентрации напряжений. Коэффициент чувствительности материала и концентрации напряжений. Взаимосвязь между прочностью стали и ее чувствительностью к концентрации напряжений. Влияние абсолютных размеров детали. Масштабный фактор (коэффициент влияния абсолютных размеров сечения). Причины влияния абсолютных размеров детали на величину предела выносливости материала этой детали. Влияние состояния поверхности. Причины влияния состояния поверхности детали на величину предела выносливости материала этой детали. Коэффициент состояния поверхности. Общий коэффициент изменения предела выносливости при симметричном цикле. Действительный предел выносливости детали. Расчеты на прочность при переменных напряжениях. Порядок расчета элемента конструкции, находящейся под действием переменных нагрузок. Коэффициент запаса прочности (коэффициент безопасности) по нормальным напряжениям при симметричном цикле. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям при симметричном цикле. Коэффициент запаса прочности при сложном напряженном состоянии при симметричном цикле. Коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям при несимметричном цикле. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям при несимметричном цикле. Коэффициент запаса прочности при сложном напряженном состоянии при несимметричном цикле. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям при сопротивлении пластическим деформациям. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям при сопротивлении пластическим деформациям. Коэффициент запаса прочности по сопротивлению пластическим деформациям при сложном напряженном состоянии.

Особенности проектирования изделий: Введение.Основные понятия и определения курса. Классификация механизмов и деталей машин. Основные принципы и этапы разработки машин. Карты технического уровня. Требования к машинам и критерии их качества. Силы, действующие в механизмах и машинах. Условия нормальной работы деталей и машин. Общие принципы прочностных расчётов. Трение и изнашивание в машинах. Мощность машин и ее преобразование. Характеристики цикла при переменных напряжениях в деталях машин. Усталость деталей машин, ее природа и процесс разрушения. Предел выносливости материалов. Местные напряжения в деталях машин. Режимы работы и расчетные нагрузки машин. Определение коэффициента внешней динамики. Основные машиностроительные материалы. Железо и сплавы на его основе (стали, чугуны). Медь и сплавы на ее основе (латунь, бронза). Алюминий и сплавы на его основе. Термическая и термохимическая обработка металлических материалов. Композиционные материалы. Керамика. Пластмассы. Резина. Неразъемные соединения (сварные, паяные, клеевые и заклепочные соединения и соединения с натягом). Применение различных видов сварки. Типы сварных швов и их расчет. Выбор допускаемых напряжений. Паяные соединения, преимущества и недостатки, область применения, расчет. Клеевые соединения, преимущества и недостатки, область применения, расчет. Заклёпочные соединения. Расчет прочности заклепочных швов. Проектировочный расчет заклепочных швов при заданной нагрузке и заданном типе шва. Рекомендации по конструированию заклепочных швов. Соединение деталей с гарантированным натягом (прессовые соединения). Проверка прочности деталей цилиндрического соединения с натягом. Разъемные соединения (резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые соединения). Резьбовые соединения. Основы образования резьбы. Классификация резьбовых соединений. Условное изображение и обозначение резьбы на чертежах. Конструкции резьбовых соединений (болты, винты, шпильки, гайки, шайбы). Материалы резьбовых соединений. Способы стопорения (контровки) резьбовых соединений. Инструменты для отвинчивания и завинчивания. Распределение осевой нагрузки по виткам резьбы. Условия самоторможения в резьбе. КПД винтовой пары. Расчет резьбового соединения на прочность при осевом и поперечном статическом нагружении. Расчет групповых болтов. Расчет резьбы на прочность. Резьбовые соединения, работающие при циклических нагрузках. Шпоночные соединения (назначение и краткая характеристика основных типов, достоинства и недостатки, материалы, область применения шпоночных соединений). Рекомендации по конструированию шпоночных соединений. Расчет на прочность соединений с призматическими шпонками. Расчет на прочность соединений с сегментными шпонками. Расчет на прочность соединений с врезными клиновыми шпонками. Последовательность проверочного расчета шпоночных соединений. Шлицевые (зубчатые) соединения (назначение и краткая характеристика основных типов, достоинства и недостатки, область применения шлицевых соединений). Рекомендации по конструированию шлицевых соединений. Расчет на прочность прямобочных шлицевых (зубчатых) соединений. Последовательность проверочного расчета зубчатых соединений. Штифтовые и профильные соединения. Введение в передачи. Классификация передач. Основные кинематические и силовые отношения в передачах. Механизмы преобразования одного вида движения в другой (общие сведения). Зубчатые передачи. Общие сведения и классификация зубчатых передач. Краткие сведения о методах изготовления зубчатых колес, их конструкциях, материалах. Основные элементы зубчатой передачи. Термины, определения и обозначения. Основная теорема зубчатого зацепления. Понятия о линии и полюсе зацепления. Профилирование зубьев. Краткие сведения о корригировании зацеплений. Виды разрушений зубьев. Цилиндрические прямозубые передачи. Устройство и основные геометрические соотношения. Расчет зубьев цилиндрической прямозубой передачи на изгиб. Расчет цилиндрической прямозубой передачи на контактную прочность. Последовательность проектировочного расчета цилиндрической прямозубой передачи. Цилиндрические косозубые и шевронные зубчатые передачи. Устройство и основные геометрические и силовые соотношения. Расчет зубьев цилиндрической косозубой и шевронной передач на изгиб. Расчет цилиндрической косозубой и шевронной передач на контактную прочность. Последовательность проектировочного расчета цилиндрической косозубой передачи. Конические зубчатые передачи. Устройство и основные геометрические и силовые соотношения. Расчет зубьев прямозубой конической передачи на изгиб. Расчет конических прямозубых передач на контактную прочность. Последовательность проектировочного расчета конической зубчатой передачи. Зубчатые передачи с зацеплением Новикова. Устройство, основные геометрические соотношения. Расчет передачи с зацеплением Новикова на контактную прочность. Планетарные зубчатые передачи. Устройство передачи и расчет на прочность. Волновые зубчатые передачи. Устройство передачи и расчет на прочность. Червячные передачи. Общие сведения, устройство передачи, материалы, область применения, достоинства и недостатки. Геометрическое соотношение размеров червячной некорригированной передачи с архимедовым червяком. Основные критерии работоспособности червячных передач и расчет их на прочность. Расчет червячной передачи на контактную прочность. Расчет червячной передачи на прочность по напряжениям изгиба. Тепловой расчет червячной передачи. КПД червячной передачи. Последовательность проектировочного расчета червячных передач. Передачи винт-гайка. Устройство и назначение, достоинства и недостатки, применение. Силовые соотношения в винтовой паре передачи. Самоторможение в передаче винт-гайка. Расчет передачи винт-гайка на прочность. Расчет передачи винт-гайка скольжения. Рекомендации по конструированию передачи винт-гайка скольжения. Примеры расчета передачи винт-гайка скольжения. Расчет шариковинтовой передачи. Рекомендации по конструированию шариковинтовых передач. Рекомендации по проектировочному расчету шариковинтовых передач. Пример расчета шариковинтовой передачи. Валы и оси. Назначение, конструкция и материалы валов и осей. Классификация валов и осей. Материалы валов и осей. Критерии работоспособности и расчет валов и осей. Расчет осей на статическую прочность. Расчет валов на прочность. Предварительный расчет валов. Уточненный расчет валов. Расчет валов и осей на жесткость. Рекомендации по конструированию валов и осей. Подшипники. Подшипники скольжения и подпятники (назначение, типы, область применения, разновидности конструкций, материалы для их изготовления). Смазочные устройства. Смазочные материалы. Антифрикционные материалы. Достоинства и недостатки подшипников скольжения. Характерные дефекты и поломки подшипников скольжения. Условный расчет подшипников скольжения. Работа подшипников скольжения при жидкостном режиме смазки и понятие об их расчете. Рекомендации по конструированию подшипников скольжения. Подшипники качения (общие сведения, классификация и область применения, разновидности конструкций, материалы для их изготовления). Система обозначения подшипников качения. Достоинства и недостатки подшипников качения. Сравнительная характеристика подшипников качения и скольжения. Распределение нагрузки на теле качения подшипника. Особенности кинематики подшипников качения. Методика подбора подшипников качения. Расчет по динамической грузоподъемности. Расчет по статической грузоподъемности. Расчет подшипников на долговечность. Оценка предельной быстроходности подшипников качения. Расчет потерь на трение в подшипниках качения. Виды разрушения подшипников качения и критерии работоспособности. Особенности проектирования подшипниковых узлов. Крепление подшипников на валу и в корпусе. Жёсткость подшипников и их предварительный натяг. Уплотнение в подшипниковых узлах. Посадки подшипников на вал и в корпус. Монтаж и демонтаж подшипников. Смазка подшипников качения. Основные принципы конструирования узлов трения, содержащих подшипники качения. Электромагнитные подшипники. Ременные передачи. Плоскоременная передача. Конструкция, геометрия передачи, кинематические соотношения, КПД. Клиноременная передача. Конструкция, геометрия передачи. Основы теории расчета ременных передач. Силы и напряжения в ремнях, кривые скольжения и допускаемые полезные напряжения. Расчет плоскоременной передачи по тяговой силе. Долговечность передачи. Расчет клиноременной передачи на тяговую способность и долговечность. Устройства для натяжения ремня. Передачи зубчатым ремнем. Расчет передачи зубчатым ремнем. Шкивы передач зубчатым ремнем. Ременные вариаторы. Рекомендации по конструированию. Фрикционные передачи. Классификация. Достоинства и недостатки. Применение. Материалы катков. Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения. Цилиндрическая фрикционная передача, устройство, основные соотношения, расчет на прочность. Коническая фрикционная передача, устройство, основные соотношения. Вариаторы. Рекомендации по конструированию фрикционных передач. Цепные передачи. Конструкции приводных цепей. Тяговые цепи. Цепные вариаторы. Основные геометрические и кинематические соотношения. Силы, в ветвях цепи. Расчет (подбор) цепи с учетом долговечности. Критерии работоспособности. Материалы цепей. Натяжение, смазывание, картеры. Муфты приводов. Классификация муфт. Жёсткие муфты. Компенсирующие муфты. Подвижные муфты. Упругие муфты. Сцепные муфты. Самоуправляемые муфты. Предохранительные муфты. Фрикционные муфты. Краткие сведения о выборе и расчете муфт. Упругие элементы в машинах. Классификация. Конструирование и расчет цилиндрических витых пружин растяжения и сжатия. Методы повышения конструкционной прочности деталей машин. Эксплуатационные факторы. Технологические методы. Конструкционные методы. Редукторы и мотор-редукторы общего назначения. Показатели качества редукторов, мотор-редукторов и вариаторов. Цилиндрические редукторы. Конические редукторы. Червячные редукторы. Параметрическая оптимизация одно- и многоступенчатых редукторов. Проектный расчет привода с одноступенчатыми редукторами и открытыми передачами. Проектный расчет параметров цилиндрических двухступенчатых редукторов типа Ц2У, Ц2 общего назначения. Проектный расчет двухступенчатого соосного редуктора типа Ц2С. Проектный расчет двухступенчатого коническо- цилиндрического редуктора типа КЦ1. Минимизация массы и стоимости электромеханического привода. Кинематический расчет привода. Поиск оптимального варианта привода при заданной схеме. Выбор наиболее целесообразного типа редуктора и открытой передачи привода. Проектирование привода роликового конвейера. Проектирование привода пластинчатого конвейера. Проектирование привода двухшнекового питателя. Кинематический расчет и подбор электродвигателя. Расчет зубчатых передач редуктора. Предварительный расчет валов. Конструктивные размеры червяка, червячного и зубчатого колёс. Первый этап компоновки. Проверочный расчет подшипников на долговечность. Второй этап компоновки. Уточненный расчет валов. Проверка соединения с натягом. Проверка прочности шпоночных соединений. Посадки основных деталей редуктора. Выбор сорта масла. Сборка редуктора.Фрикционная передача. Принцип работы фрикционной передачи. Разновидности фрикционных передач. Достоинства фрикционных передач. Недостатки фрикционных передач. Области применения фрикционных передач. Фрикционные вариаторы. Принцип действия фрикционных вариаторов. Области применения фрикционных вариаторов. Кинематика фрикционной передачи. Коэффициент скольжения. Передаточное отношение фрикционной цилиндрической передачи. Передаточное отношение конической фрикционной передачи. Усилия во фрикционных передачах. Момент сопротивления. Полезная окружная сила. Усилие прижатия катков. КПД фрикционных передач и вариаторов. Виды повреждения элементов фрикционной передачи. Критерии работоспособности фрикционной передачи. Расчет фрикционной передачи на прочность по контактным напряжениям. Расчет фрикционных передач на износостойкость. Классификация ременных передач (по форме поперечного сечения ремня). Типы приводных ремней. Клиновые ремни. Их разновидности. Достоинства ременных передач. Недостатки ременных передач. Области применения ременных передач. Геометрия ременной передачи. Принцип действия ременной передачи. Усилия в ветвях ременной передачи при холостом ходе. Усилия в ременной передаче под нагрузкой. Упругое скольжение. Дуги скольжения. Углы скольжения. Буксование. Натяжение ветвей ремня. Напряжения в ремне. Кинематика ременных передач. Передаточное отношение ременной передачи. Основные критерии работоспособности ременной передачи - тяговая способность и долговечность ремней. Расчет плоскоременной передачи по тяговой способности. Расчет клиноременной передачи по тяговой способности. Расчет ремня на циклическую долговечность. КПД ременной передачи. Давления на валы в ременных передачах. Шкивы ременных передач. Области применения цепных передач. Классификация цепей по их назначению. Разновидности приводных цепей. Конструкция роликовой приводной цепи. Маркировка роликовых приводных цепей. Звездочки цепных передач. Материалы деталей цепей и звездочек. Кинематика цепной передачи. Усилия в цепной передаче. Окружное усилие. Сила натяжения. Динамическая нагрузка. Причина появления динамической нагрузки. Нагрузка на валы цепной передачи. Основные параметры цепной передачи. Вид повреждений элементов цепной передачи. Критерии работоспособности цепной передачи. Порядок проектирования цепной передачи (по износостойкости элементов передачи). Методы регулировки натяжения цепной передачи. Способы смазки цепной передачи. Общие сведения. Области применения. Разновидности зубчатых передач. Достоинства зубчатых передач по сравнению с передачами других видов. Недостатки зубчатых передач. Зубчатое зацепление. Шестерня. Колесо. Тело зубчатого колеса. Венец зубчатого колеса. Профиль зуба. Основной закон зацепления. Передаточное отношение. Условие постоянства передаточного отношения. Полюс зацепления. Сопряженные профили. Эвольвентное зацепление. Эвольвента. Эволюта. Основная окружность. Радиусы кривизны эвольвенты. Линия зацепления. Угол зацепления. Эвольвентное зацепление с круглыми колесами и его свойства. Начальные окружности. Взаимосвязь начальной и основной окружностей эвольвентного круглого колеса. Межосевое расстояние. Шаг по основной окружности. Коэффициент перекрытия. Исходный контур. Параметры исходного контура. Модуль. Взаимосвязь между модулем и шагом. Окружность впадин. Окруж-ность вершин зуба. Зуб. Головка зуба. Ножка зуба. Угловой шаг. Окружная толщина зуба. Окружная ширина впадины. Окружной шаг. Окружной модуль. Делительная окружность. Делительный модуль (модуль). Передаточное число. Определение геометрических параметров эвольвентной цилиндрической прямозубой передачи через модуль, число зубьев шестерни, передаточ-ное число и угол зацепления. Методы изготовления зубчатых колес. Метод копирования. Метод обкатки. Косозубая цилиндрическая передача. Образование боковой поверхности зуба косозубого колеса. Поле зацепления. Делительная линия зуба. Делительный угол наклона линии зуба. Делительный окружной шаг. Нормальный шаг. Связь между окружным и нормальным шагами. Осевой шаг. Связь между нормальным и осевым шагами. Окружной модуль. Нормальный модуль. Связь между нормальным, окружным и осевым модулями. Определение межосевого расстояния, диаметра делительной окружности, диаметра окружности вершин, диаметра окружности впадин через нормальный модуль, число зубьев шестерни, передаточное число и делительный угол наклона линии зуба. Коэффициент перекрытия косозубой цилиндрической передачи. Получение прямозубой цилиндрической передачи, эквивалентной косозубой цилиндрической передаче. Эквивалентное число зубьев. Шевронная передача. Особенности ее геометрии. Сила в зацеплении эвольвентной цилиндрической прямозубой передачи. Определение составляющих силы в зацеплении через крутящий момент на шестерне (или на колесе) и геометрические параметры передачи. Виды разрушений зубьев: контактное выкрашивание, абразивный износ, заедание, пластический сдвиг, отслаивание поверхностных частиц материала зуба, излом (усталостный и от перегрузок). Материалы зубчатых колес и их термическая или химико-термическая обработка. Допускаемые контактные напряжения. Допускаемые напряжения изгиба для нереверсивных передач. Допускаемые напряжения изгиба для реверсивных передач. Номинальная нагрузка. Расчетная нагрузка. Коэффициент нагрузки. Составляющие коэффициента нагрузки: коэффициент неравномерности распределения нагрузки, коэффициент динамичности, коэффициент, учитывающий одновременное участие в передаче нагрузки нескольких пар зубьев. Расчет на контактную прочность активных поверхностей зубьев. Условие прочности. Формула Герца. Нормальная сила в зацеплении. Радиусы кривизны эвольвент. Приведенный радиус кривизны. Формула для определения минимально допускаемого диаметра шестерни. Формула для определения минимально допускаемого межосевого расстояния. Особенности расчета эвольвентной косозубой цилиндрической передачи на контактную прочность. Расчет зубьев эвольвентной цилиндрической прямозубой передачи по изгибным напряжениям. Условие прочности при изгибе. Составляющая нормальной силы, изгибающая зуб. Составляющая нормальной силы, сжимающая зуб. Опасное сечение при изгибе. Изгибающий момент, действующий на зуб. Формула для определения напряжений изгиба в опасном сечении. Формула для определения напряжений сжатия в зубе. Формула для определения суммарного номинального напряжения на растянутой стороне зуба. Коэффициент формы зуба. Зависимость величины коэффициента формы зуба от числа зубьев. Напряжения в опасном сечении с учетом концентрации. Особенности расчета эвольвентной косозубой цилиндрической передачи на контактную прочность по сравнению с расчетом эвольвентной прямозубой цилиндрической передачи. Особенности расчета эвольвентной косозубой цилиндрической передачи на изгибную прочность по сравнению с расчетом эвольвентной прямозубой цилиндрической передачи. Конические передачи. Области применения. Разновидности конических передач. Особенности компоновки механизма с коническими колесами. Ортогональные конические передачи. Начальные конуса. Углы при вершинах начальных конусов. Делительные конусы. Конусы вершин. Конусы впадин. Конусное расстояние. Передаточное отношение конической ортогональной передачи. Определение величины передаточного отношения через диаметры начальных конусов, через углы при вершинах начальных конусов. Наружные дополнительные конусы. Средние дополнительные конусы. Расчетный дополнительный конус. Диаметр делительной окружности на наружном дополнительном конусе. Максимальный модуль. Диаметр делительной окружности на среднем дополнительном конусе. Средний расчетный модуль. Высота делительной головки зуба на наружном дополнительном конусе. Вы-сота делительной головки зуба на среднем дополнительном конусе. Высота делительной ножки зуба на наружном дополнительном конусе. Высота делительной ножки зуба на среднем дополнительном конусе. Получение цилиндрической зубчатой передачи, эквивалентной ортогональной конической передаче. Выражение параметров эквивалентной цилиндрической передачи через параметры ортогональной конической передачи. Составляющие силы, действующей в зацеплении ортогональной прямозубой конической передачи. Расчет прямозубой конической ортогональной передачи на контактную прочность. Расчет зубьев конической ортогональной прямозубой передачи по напряжениям изгиба. Червячные передачи. Области применения. Разновидности червячных передач. Достоинства червячных передач по сравнению с другими зубчатыми передачами. Недостатки червячных передач по сравнению с другими зубчатыми передачами. Червячная передача с цилиндрическим архимедовым червяком. Однозаходный червяк. Многозаходные червяки. Геометрия червячной передачи с цилиндрическим архимедовым червяком. Основные геометрические и кинематические соотношения в червячной передаче с цилиндрическим архимедовым червяком. Составляющие силы, действующие в зацеплении червячной передачи с цилиндрическим архимедовым червяком. Материалы, применяемые для изготовления червячных передач. Допускаемые напряжения. Расчет зубьев колеса червячной передачи с цилиндрическим архимедовым червяком на контактную прочность. Расчет зубьев колеса червячной передачи с цилиндрическим архимедовым червяком по напряжениям изгиба. КПД червячной передачи. Тепловой расчет червячной передачи. Критерии работоспособности элементов конструкций. Деталь. Сборочная единица (узел). Прочность детали. Жесткость детали. Износостойкость детали. Машиностроительные материалы. Сталь. Углеродистая сталь. Углеродистые стали обыкновенного качества. Стали группы "А". Стали группы "Б". Стали группы "В". Маркировка углеродистых сталей обыкновенного качества. Качественные углеродистые стали. Качественные низкоуглеродистые стали. Качественные среднеуглеродистые стали. Качественные высокоуглеродистые стали. Маркировка качественных углеродистых сталей. Легированные стали. Маркировка легированных сталей. Сплавы. Термическая обработка сталей. Отжиг. Нормализация. Закалка. Отпуск. Химико-термическая обработка сталей. Цементация. Азотирование. Цианирование. Борирование. Чугун. Серый чугун. Маркировка серого чугуна. Медные сплавы. Латуни. Маркировка латуней. Бронзы. Маркировка бронз. Взаимозаменяемость и стандартизация. Размеры. Номинальный размер. Предельные размеры. Отклонения. Действительное отклонение. Предельное отклонение. Верхнее отклонение. Нижнее отклонение. Допуск. Поле допуска. Квалитет. Посадка. Посадки с зазором. Посадки с натягом. Переходные посадки. Система отверстия. Запись посадки в системе отверстия. Система вала. Запись посадки в системе вала. Внесистемные посадки. Запись внесистемной посадки. Точность геометрической формы деталей. Отклонение поверхностей. Отклонения от формы (отклонения от прямолинейности, плоскостности, круглости и др.). Отклонения расположения поверхностей или частей деталей (отклонения от параллельности, перпендикулярности, наклона, соосности и т.п.). Суммарные отклонения формы и расположения (радиальное и торцевое биение и др.). Обозначения предельных отклонений на чертежах. Неровности. Волнистость и шероховатость. Основные параметры для оценки шероховатости. Обозначение шероховатости на чертежах. Виды неразъемных соединений. Требования, предъявляемые к неразъемным соединениям. Соединения заклепками. Области применения заклепочных соединений. Разновидности заклепок. Материалы, применяемые для изготовления заклепок. Виды заклепочных соединений. Виды повреждений заклепочных соединений и критерии их работоспособности. Расчет заклепочного соединения по напряжениям среза заклепок. Расчеты заклепочного соединения по напряжениям смятия боковых поверхностей заклепок и по напряжениям разрыва соединяемых листов по наиболее нагруженным сечениям. Определение минимально допускаемого расстояния заклепочного шва от края соединяе-мых листов. Сварные соединения. Виды сварки (газовая, электродуговая, электроконтактная). Их характеристики. Области применения сварных соединений. Достоинства и недостатки сварных соединений. Виды сварных соединений: стыковые, нахлесточные, тавровые, угловые. Односторонний шов. Двусторонний шов. Разновидности сварных швов по расположению шва относительно нагрузки: фронтальные, фланговые, косые, комбинированные. Достоинства и недостатки сварных соединений. Материалы и допускаемые на-пряжения. Расчеты на прочность стыковых фронтального и углового швов. Расчет на прочность нахлесточных сварных соединений (фронтальных и фланговых). Расчет на прочность таврового сварного соединения. Расчет на прочность точечного сварного шва. Резьбовые соединения. Достоинства и недостатки резьбовых соединений. Резьба и ее параметры. Разновидности резьб по форме профиля резьбы. Правая резьба. Левая резьба. Разновидности резьб по их назначению. Крепежные резьбы. Ходовые резьбы. Области применения различных видов резьб. Крепежные детали и типы соединений. Болты, винты, шпильки, гайки. Соединения болтом, винтом, шпилькой. Назначение шайб. Виды шайб. Конструктивные формы головок болтов, винтов, гаек и шайб. Материалы крепежных деталей. Способы защиты крепежных деталей от коррозии. Расчеты на прочность элементов резьбы по напряжениям растяжения, среза и смятия. Расчет ненапряженного (незатянутого) резьбового соединения при действии на него осевой нагрузки. Расчет напряженного резьбового соединения при действии на него осевой нагрузки. Расчет ненапряженного болтового беззазорного соединения при действии на него поперечной нагрузки. Расчет напряженного болтового соединения с зазором при действии на него поперечной нагрузки. Шпоночные соединения. Области применения. Призматические шпонки. Клиновые шпонки. Сегментные шпонки. Материалы, применяемые для изготовления шпонок. Ненапряженные шпоночные соединения. Напряженные шпоночные соединения. Расчет шпоночного соединения по напряжениям смятия боковых поверхностей. Расчет шпоночного соединения по напряжениям среза. Шлицевые соединения. Области применения. Разновидности шлицевых соединений по форме поперечного сечения шлицы. Способы центрирования шлицевых соединений. Расчет шлицевого соединения по напряжениям смятия боковых поверхностей. Штифтовые соединения. Области применения. Виды штифтов. Материалы, применяемые для изготовления штифтов. Расчет штифтового соединения по напряжениям смятия боковых поверхностей. Расчет штифтового соединения по напряжениям среза. Вал. Его назначение. Ось. Ее назначение. Простой вал (вал). Торсионный вал. Прямой вал. Коленчатый вал. Гибкий вал. Сплошной вал. Конструкция валов и осей. Цапфа. Шип. Шейка. Пята. Требования к цапфам. Упорные буртики. Радиусная галтель. Канавка. Шпоночные пазы. Шлицы. Материалы валов. Термическая и термохимическая обработки валов. Критерии работоспособности валов. Статическая прочность. Усталостная прочность. Жесткость. Антирезонансные свойства. Предварительный (проектный) расчет на статическую прочность. Проектирование вала. Построение расчетной схемы. Определение нагрузок, действующих на вал. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов, действующих на вал. Определение нормальных и касательных напряжений в наиболее опасных сечениях вала. Определение эквивалентных напряжений в наиболее опасных сечениях вала. Определение запаса прочности. Проверочный расчет вала на усталостную прочность с учетом всех основных факторов, влияющих на усталостную прочность. Допускаемый коэффициент запаса прочности (коэффициент безопасности). Проверка вала на жесткость. Максимальный угол закручивания вала. Уравнение равновесия между центробежной силой и внутренними силами упругости вала. Критическая угловая скорость. Критическая частота вращения вала. Мероприятия, обеспечивающие антирезонансные свойства валов. Допускаемое значение угловой скорости. Назначение муфт. Классификация муфт. Выбор типа муфты. Подбор муфты по крутящему моменту и точности изготовления и монтажа соединяемых валов. Общие понятия. Назначение опор. Требования, предъявляемые к опорам. Виды опор. Подшипники скольжения. Достоинства подшипников скольжения. Недостатки подшипников скольжения. Разновидности подшипников скольжения по виду трения скольжения. Разновидности подшипников скольжения по виду воспринимаемой нагрузки. Виды повреждений и критерии работоспособности подшипников скольжения. Методы оценки надежности подшипников скольжения. Конструкции подшипников скольжения. Материалы деталей подшипников скольжения. Смазочные материалы и методы ввода их в подшипники скольжения. Подшипники качения. Принцип работы подшипников качения. Устройство подшипников качения. Достоинства и недостатки подшипников качения (по сравнению с подшипниками скольжения). Классификация подшипников качения (по форме тел качения; по направлению воспринимаемых сил; по способности самоустанавливаться; по числу рядов тел качения; по габаритным размерам при одном и том же внутреннем диаметре). Маркировка подшипников качения. Основные эксплуатационные характеристики подшипников качения. Сравнительная оценка подшипников качения. Точность подшипников качения. Быстроходность подшипников качения. Материалы деталей подшипников качения. Несущая способность подшипников качения. Основные виды повреждений подшипников качения. Распределение нагрузки между телами качения. Контактные напряжения в подшипниках качения. Статическая грузоподъемность подшипника качения. Эквивалентная нагрузка. Динамическая грузоподъемность подшипника качения. Кривая усталости. Условие прочностной надежности подшипника качения. Номинальная долговечность подшипника качения. Расчетная долговечность подшипника, выраженная в миллионах оборотов вращающегося кольца. Расчетная долговечность подшипника качения, выраженная в часах работы. Коэффициент долговечности, зависящий от степени вероятности безотказной работы. Коэффициент долговечности, зависящий от материалов, применяемых для изготовления деталей подшипника и условий его эксплуатации. Эквивалентная динамическая нагрузка. Приведенная нагрузка для подбора подшипников качения. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности. Условие работоспособности подшипника качения. Конструкции подшипниковых узлов. Посадки колец подшипника. Способы фиксации подшипников в корпусе: а) осевым фиксированием вала в двух направлениях в одной опоре, другая опора - плавающая; б) фиксированием вала в двух опорах (в каждой опоре - в одном направлении). Назначение смазки. Виды смазки: жидкие масла, кальциевые смазки (солидолы), литиевые смазки, натриевые смазки (консталины), твердые смазки. Способы подачи смазочных материалов к деталям и узлам: разовое или периодическое закладывание; окунанием в масляную ванну; подача смазки фитилями или дозирующими масленками; разбрызгиванием; циркуляционная смазка. Условия применения различных способов подачи смазки. Назначение уплотнений. Уплотнения неподвижных соединений. Уплотнения подвижных соединений. Контактные уплотнения (манжеты, уплотнения по торцевым поверхностям и т.п.). Область применения контактных уплотнений. Конструкции контактных уплотнений. Подбор манжет. Бесконтактные уплотнительные устройства (щелевое уплотнение, лабиринтное уплотнение и т.п.). Мазеудерживающие кольца. Конструкция мазеудерживающего кольца. Его назначение. Маслоотражательные кольца. Конструкция маслоотражательного кольца. Его назначение.

e-mail: KarimovI@rambler.ru

Башкирский государственный аграрный университет

Кафедра теоретической и прикладной механики
450001, г.Уфа, ул.50 лет Октября, д.34, корпус №3, ком.279/3

 

Теоретическая механика   Сопротивление материалов

Строительная механика  Детали машин  Теория машин и механизмов

 

 

 

 


Directrix.ru - рейтинг, каталог сайтов