Машиностроительные материалы

Основные положения

Из лекций для студентов заочников

Основы деталей машин

Основы проектирования ДМ

Основной критерий, которому должны соответствовать все инженерные решения – здравый смысл. Решение не соответствующее данному критерию заведомо не верно.

Курс «Детали машин» посвящен изучению основ расчета и конструирования деталей и узлов общего назначения, встречающихся в различных механизмах и машинах.

Машина – устройство для преобразования энергии или движения, накопления и переработки информации.

Механизм – часть машины, в которой рабочий процесс реализуется путем выполнения определенных механических движений.

Деталь – элемент конструкции, изготовленный из материала одной марки без применения сборочных операций (болт, гайка, вал и т.д.).

Узел (сборочная единица) – совокупность деталей, соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и предназначенных для совместной работы (коробка передач, муфта, редуктор и т. д.).

Целью курса ДМ является развитие инженерного мышления с точки зрения изучения современных методов, правил и норм расчета и конструирования деталей и сборочных единиц машин общего назначения (валы зубчатые колеса редуктора и т.д.).

Задачи курса ДМ - привить навыки расчета и конструирования типовых деталей и узлов машин, научить рационально, выбирать материал и форму деталей, выполнять расчеты на прочность жесткость, устойчивость, износостойкость и т.д. исходя из заданных условий работы машины.

Основные требования, которым должны удовлетворять детали и узлы, как и машины в целом:

1 Работоспособность; 2 Надежность; 3 Технологичность;

4 Экономичность; 5 Эстетичность.

Работоспособность - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Надежность - свойство объектов сохранять работоспособность в течении заданного промежутка времени или требуемой наработки. Например: срок службы подшипников - 20 тыс. часов.

Технологичными называют детали и узлы, требующие минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Работоспособность и надежность деталей машин оценивают следующими основными критериями:

1 Прочность; 2 Жесткость; 3 Износостойкость;

4 Устойчивость; 5 Теплостойкость; 6 Виброустойчивость.

Износостойкость - способность детали сохранять необходимые размеры трущихся поверхностей в течении заданного срока службы. (Она зависит от свойств выбранного материала, термообработки и шероховатости поверхностей, значения давлений или контактных напряжений, скорости скольжения и условий смазывания, режима работы и т.д. Износ уменьшает прочность деталей, изменяет точность и характер соединения.)

В большинстве случаев расчеты деталей на износостойкость ведут по допускаемым давлениям [P], установленным практикой (расчеты подшипников скольжения, цепных передач и т.д.):

P ≤ [P].

 

Машиностроительные материалы

Выбор материала и термообработки деталей машин определяется конструктивными соображениями (обеспечение надежности), технологическими (единичное, серийное, массовое производство) и экономическими.

Для изготовления деталей применяют черные и цветные металлы, пластмассы и другие не металлические материалы.

Черные металлы являются основными машиностроительными материалами. К ним относятся: стали - железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 2,14%. и чугуны - железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода более 2,14%, обычно до 3,8%..

Стали подразделяются на углеродистые и легированные - содержащие специальные присадки (примеси): хром никель и другие.

Углеродистая сталь обыкновенного качества изготовляется по ГОСТ 380 - 88 обозначается буквами: Ст0,Ст1, Ст3,Ст5 и т.д. Применяют для термически не обрабатываемых деталей (корпуса, крепеж, прокат – уголки, швеллеры, двутавры и т.д.)

Углеродистая качественная конструкционная сталь изготовляется по ГОСТ 1050 – 88 обозначается сталь 10, сталь 45 где числа 10 и 45 показывают содержание углерода в сотых долях процента 0,10% и 0,45% соответственно. Содержание серы в качественной стали S≤0,04%, фосфора Р≤0,035-0,04%.

Качественную углеродистую сталь применяют для деталей машин подвергаемых термообработке (зубчатые колеса, валы и т.д.)