Детали машин
Покупка
Тематика:
Машиностроительные материалы и изделия
Авторы:
Андриенко Людмила Анатольевна, Байков Борис Александрович, Захаров Михаил Николаевич, Поляков Сергей Андреевич, Ряховский Олег Анатольевич, Тибанов Владимир Павлович, Фомин Марк Викторович
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 467
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-3939-3
Артикул: 037002.05.99
Доступ онлайн
В корзину
Изложены основы теории, расчета и принципы конструирования деталей и узлов машин общего назначения: разъемных и неразъемных соединений, передач зацеплением и трением, подшипников скольжения и качения, валов и муфт приводов. В четвертое издание (3-е — в 2007 г.) внесены исправления и дополнения.
Содержание учебника соответствует программе и курсу лекций, который авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Для студентов технических университетов, обучающихся по программам специалиста, магистра, бакалавра. В зависимости от программы обучения и направления подготовки студенты могут использовать необходимые разделы учебника. Может быть полезен аспирантам и преподавателям, а также специалистам в области машиностроения.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
T E R R A M E C H A N I C A
Д Е Т А Л И М А Ш И Н Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 150700 «Машиностроение» и 151000 «Технологические машины и оборудование» Издание 4-е, переработанное и дополненное Под редакцией О. А. Ряховского Москва
УДК 621.81(075.8) ББК 34.41 Д38 А в т о р ы: Л.А. Андриенко, Б.А. Байков, М.Н. Захаров, С.А. Поляков, О.А. Ряховский, В.П. Тибанов, М.В. Фомин Рецензенты: кафедра «Машиноведение и детали машин» Московского авиационного института (национального исследовательского университета); зав. отделом «Трение, износ и смазка. Трибология» ИМАШ РАН д-р техн. наук, проф. Ю.Н. Дроздов; зав. кафедрой «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана д-р техн. наук, профессор Г.О. Котиев Детали машин : учебник для вузов / [Л. А. Андриенко, Б. А. Байков, М. Н. Захаров и др.] ; под ред. О. А. Ряховского. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. — 465, [7] с. : ил. ISBN 978-5-7038-3939-3 Изложены основы теории, расчета и принципы конструирова- ния деталей и узлов машин общего назначения: разъемных и неразъ- емных соединений, передач зацеплением и трением, подшипников скольжения и качения, валов и муфт приводов. В четвертое издание (3-е — в 2007 г.) внесены исправления и дополнения. Содержание учебника соответствует программе и курсу лек- ций, который авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов технических университетов, обучающихся по программам специалиста, магистра, бакалавра. В зависимости от программы обучения и направления подготовки студенты могут использовать необходимые разделы учебника. Может быть полезен аспирантам и преподавателям, а также специалистам в области ма- шиностроения. УДК 621.81(075.8) ББК 34.41 Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-3939-3 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014 Д38
ПРЕДИСЛОВИЕ Четвертое издание (3-е — в 2007 г.) учебника написано в соот- ветствии с программой дисциплины «Основы конструирования деталей и узлов машин» для студентов машиностроительных спе- циальностей вузов и охватывает ряд общих вопросов, касающихся критериев работоспособности, расчетов и конструирования узлов и деталей машин в целом. Рассмотрены теория и расчеты разъемных и неразъемных со- единений различных типов, передач зацеплением и трением, валов и осей, подшипников качения и скольжения, муфт приводов, сма- зывания, изнашивания, а также смазочных устройств и др. Боль- шое внимание уделено вопросу контактной прочности. Дисциплина «Основы конструирования деталей и узлов ма- шин» является необходимой при подготовке конструкторов широ- кого профиля — создателей новой техники. Учебник написан в соответствии с принятой классификацией деталей машин (соединения, передачи, валы, опоры, муфты приво- дов) и отражает современное состояние основ конструирования машин и перспективные тенденции. Предназначен для студентов технических университетов, обучающихся по программам специа- листа, магистра, бакалавра. В зависимости от программы обучения и направления подготовки студенты могут исользовать необходи- мые разделы учебника. В обсуждении и написании первого издания настоящего учеб- ника неоценимую помощь авторам оказал их учитель Дмитрий Николаевич Решетов. Авторы благодарны Леониду Николаевичу Сыроветникову за участие в написании главы «Фрикционные пере- дачи и вариаторы», вошедшей уже в первое издание учебника, а так- же Олегу Павловичу Леликову и Людмиле Петровне Варламовой за тщательный просмотр рукописи третьего издания и ценные замеча- ния по ее улучшению. Авторы 4-го издания учебника: Л.А. Андриенко — п. 11.15 и 11.16, гл. 12; Б.А. Байков — гл. 2, 3, 15; М.Н. Захаров — гл. 4; С.А. Поляков — гл. 9; О.А. Ряховский — гл. 1, 10, п. 11.1–11.14, гл. 13, 14, 16, 19; В.П. Тибанов — гл. 5–8, 16; М.В. Фомин — гл. 17, 18.
Г л а в а 1 ВВЕДЕНИЕ В КУРС «ДЕТАЛИ МАШИН». КОНТАКТНАЯ ЗАДАЧА 1.1. Общие сведения Все основные рабочие процессы осуществляются машинами. Современные машины значительно повышают производительность труда человека и решают задачи, порой непосильные для человека. Мощность энергетических машин достигла миллионов киловатт, скорость самолетов превысила скорость звука, мощные вычисли- тельные машины способны выполнять сотни миллионов операций в секунду, люди могут перемещаться в космическом пространстве, они осуществили посадку на Луне и полет на планету Марс. Детали машин — это составные части машин*. Дисциплина «Основы конструирования деталей и узлов машин» охватывает описание условий работы, расчеты и конструирование отдельных деталей, их комплексов (узлов, сборочных единиц), объ- единенных общими сборочными операциями и назначением. Конструирование — это творческий процесс создания опти- мального варианта машины в документах (главным образом в чер- тежах) на основе теоретических расчетов, конструкторского, тех- нологического и эксплуатационного опыта. Детали машин подразделяют на детали общемашиностроитель- ного применения, составляющие большинство, и специфические — для отдельных машин (например, механизм управления крылом са- молета, грузозахватные устройства подъемно-транспортных машин). В курсе «Детали машин» рассматривают детали первой группы. Комплексы деталей машин классифицируют по назначению: соединения, передачи, подшипники, муфты, смазочные и уплотни- тельные устройства, упругие элементы и корпусные детали. —————— * В узком понимании термина — это детали, изготовляемые без сборочных операций.
1.2. Критерии работоспособности и расчета 7 История использования деталей машин начинается с глубокой древности. Известно применение пружин в луках для метания стрел, лучкового возвратно-вращательного привода — для добывания огня, катков — для перемещения тяжестей. Существенная часть простых деталей машин (металлические цапфы, примитивные зубчатые колеса, винты, кривошипы, полиспасты) была известна до Архимеда. Эпоха Возрождения в значительной степени была ознаменована работами Леонардо да Винчи. Он создал новые механизмы: зубчатые колеса с перекрещивающимися осями, шарнирные цепи, подшипники качения. Уже тогда применяли канатные и ременные передачи, грузовые винты, шарнирные муфты. Эвольвентное зубчатое зацепление было предложено Л. Эйлером в середине XVIII в., но широкое применение этих зубчатых передач началось в конце XVIII в. с освоения эффективного изготовления их методом обкатки. Первые патенты на шарикоподшипники были выданы в Англии в 1772 и 1778 гг., но централизованное производство началось в Германии (1883) и в США (1889). Важным российским вкладом в создание механических конструкций является разработка дуговой электрической сварки Н.Н. Бенардосом (1882) и Н.Г. Славяновым (1888). Существенный вклад отечественных ученых в разработку передач зацеплением внес М.Л. Новиков (круговинтовые передачи). 1.2. Критерии работоспособности и расчета, точность деталей машин Детали машин выходят из строя по различным причинам, которые определяются условиями эксплуатации деталей. Причины отказа отдельных деталей передач, соединений и т. п. называют критериями работоспособности. Приведем основные критерии работоспособности. Прочность — способность детали выдерживать приложенные нагрузки без разрушения — является обязательным и важнейшим критерием работоспособности деталей машин. Рассматривается прочность по характеру нагрузок: статическая, усталостная и ударная. Различают следующие виды нагрузок в машинах: 1) постоянные нагрузки, действующие в машинах (например, силы начальной затяжки винтов, вес деталей, давление жидкости или газа в стационарно работающих машинах);
Глава 1. Введение в курс «Детали машин». Контактная задача 8 2) переменные нагрузки с постоянной амплитудой, называемые стационарными переменными нагрузками; 3) переменные нагрузки с переменной амплитудой, называе- мые нестационарными переменными нагрузками; 4) переменные нагрузки со случайными амплитудами, обу- словленные природными факторами (порывами ветра, ударами волн), случайными колебаниями оснований, неровностями дороги, неоднородностями обрабатываемой среды, воздействием рабочих процессов, в том числе тяговой силы реактивных летательных ап- паратов; 5) ударные нагрузки в машинах ударного действия или дру- гих машинах, возникающие вследствие погрешностей изготов- ления. Предварительные расчеты на прочность обычно выполняют по допускаемым номинальным напряжениям. Точные расчеты дета- лей отражают характер изменения напряжений, концентрацию напряжений, влияние размеров, шероховатость и вид упрочнения поверхности. Жесткость — способность деталей сопротивляться изменению формы под действием сил. Жесткость определяется собственными упругими деформациями деталей, которые вычисляют по формулам сопротивления материалов, и контактными деформациями, рассчи- тываемыми при начальном контакте деталей по линии или в точке по формулам Герца, а при начальном контакте по площади — с по- мощью экспериментальных данных. Износостойкость — способность материала деталей оказы- вать сопротивление изнашиванию. Износостойкость определяется видом трения (скольжения или качения), наличием и видом сма- зочного материала, режимом трения (жидкостным, полужидкост- ным, граничным или сухим) и уровнем защиты поверхностей тре- ния от загрязнений. Износостойкость актуальна, так как до 90 деталей выходят из строя в результате изнашивания. Виброустойчивость — сопротивление появлению в машинах вредных динамических нагрузок в виде вынужденных колебаний и автоколебаний (колебаний, вызываемых ими самими при трении, резании и т. п.). Теплостойкость — свойство деталей сохранять работоспо- собность в машинах с большим выделением теплоты в рабочем процессе (тепловые и электрические машины, машины для горя- чей обработки металлов). Теплостойкость ограничивает работо- способность машин в результате понижения прочности материала
1.4. Стандартизация 9 при нагреве, снижения несущей способности масляного слоя в парах трения и снижения точности в результате температурных деформаций. Например, температурные деформации лопаток тур- бин могут вызвать выборку зазоров и аварию машины. Коррозионная стойкость — способность металлов сопротив- ляться химическому или электрохимическому разрушению по- верхностных слоев и коррозионной усталости. Коррозионная стойкость определяется сроком службы машин в коррозионной среде. Способы борьбы — специальное легирование материалов или нанесение покрытия. Точность — способность машин работать в заданных пре- делах возможных отклонений параметров, например размеров. Точность — один из важнейших показателей качества деталей машин, влияющий на работоспособность и надежность машин и механизмов. Она диктуется требуемой точностью рабочего про- цесса машины и нормальной работой механизмов. Точность из- готовления и сборки машин определяет предельные скорости рабочего процесса, например скорость транспорта. 1.3. Надежность машин Надежность — свойство объекта выполнять в течение заданно- го времени (или заданной наработки) свои функции, сохраняя в за- данных пределах эксплуатационные показатели. Надежность изделий обусловливается их безотказностью, долговеч-ностью, ремонтопри- годностью и сохраняемостью. Роль надежности машин непрерывно возрастает, что связано с повышением сложности, напряженности и быстроходности ма- шин, расширением объектов совместной автоматизации (от прос- того механизма до автоматизированного цеха). 1.4. Стандартизация Стандартизация играет большую роль в развитии человечест- ва. Если бы не было стандартизации, то при проектировании новой машины пришлось бы бóльшую часть деталей машин (болты, подшипники качения и др.) изготовлять в условиях индивидуаль- ного или мелкосерийного производства. Вместо испытаний мате- риалов стандартных марок потребовалось бы гораздо больше ис- пытаний, что осложнило бы кооперацию между предприятиями, отраслями и странами. Стандартизация принципиально сокращает необходимый типаж машин и других изделий.
Глава 1. Введение в курс «Детали машин». Контактная задача 10 Распространение стандартизации на группы машин потребо- вало разработки типажа машин с взаимной увязкой их основных параметров (в частности, мощности электродвигателей, грузо- подъемности грузовых автомобилей и т. п.). Широкое развитие стандартизации нашло применение в кон- струировании оружия. Стандарты подразделяют на международные (ИСО), государ- ственные (ГОСТ) и ведомственные. К настоящему времени на продукцию общемашиностроительного применения разработаны сотни стандартов. Принципиальным положением стандартизации являются пред- почтительные числа и ряды чисел. Они существенно сокращают число оригинальных деталей или их параметров. Предпочтительные числа — это ряд чисел геометрической прогрессии k k a a (a — первый член ряда нулевого номера; k — порядковый номер) со знаменателем 10, n где n принимает значения 5, 10, 20, 40. Соответственно обозначают ряды чисел R5, R10, R20, R40 ( = 1,6 1,25 1,12 1,06). Агрегатирование в машиностроении — построение машин из нормализованных целевых агрегатов, узлов и деталей, связанных в единую систему и изготовляемых централизованно. Агрегатирование широко распространено в станкостроении, особенно для многошпин- дельных сверлильных и расточных станков. Сертификация машин — проверка и удостоверение их показа- телей, гарантирующих качество. Обязательная сертификация машин проводится в соответствии с требованиями стандартов, которые можно проиллюстрировать на примере металлорежущих станков, имеющих большое число типов и их модификаций, — это безопас- ность конструкций, электробезопасность, электромагнитная совме- стимость, уровень шума и вибрации, содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны, эргономические параметры и энергоэффек- тивность. Работу по сертификации машин проводят органы по сертифи- кации. Кроме системы сертификации РФ существует международная система сертификации, которая проверяет соответствие показате- лей объектов международным нормам.
Доступ онлайн
В корзину