Основные понятия и определения. Детали машин – научная дисциплина, занимающаяся изучением, проектированием и расчетом деталей машин и узлов общего назначения

Детали машин – научная дисциплина, занимающаяся изучением, проектированием и расчетом деталей машин и узлов общего назначения. Механизмы и машины состоят из деталей. Механизмом называют устройство, служащее для передачи механического движения. Машиной называют механизм или сочетание механизмов, которые служат для преобразования одного вида энергии в другой или для выполнения полезной механической работы. Деталь – элемент конструкции, изготовленный из одного материала без сборочных операций. Узел состоит из отдельных деталей и представляет собой часть механизма или машины. Встречающиеся почти во всех машинах болты, валы, зубчатые колеса, подшипники, муфты называют узлами и деталями общего назначения. Все детали и узлы общего назначения делятся на три основные группы:

1.Соединительные детали и соединения, которые могут быть неразъемными (заклепочные, сварные и др.) и разъемными (шпоночные, резьбовые и др.).

2.Детали, передающие вращательное движение (зубчатые колеса, шкивы и др.).

3.Детали и узлы, обслуживающие передачи (валы, подшипники, муфты и др.).

В развитии машиностроения очень важны следующие современные направления: увеличение мощности и производительности машины; быстроходность и равномерность хода; повышение коэффициента полезного действия; автоматизация рабочих циклов машин; точность работы машины; стандартизация и взаимозаменяемость деталей и узлов; удобство и безопасность обслуживания; компактность; эстетичность внешнего вида машины. Детали и узлы машин должны быть работоспособными, надежными, технологичными, экономичными и эстетичными.

Работоспособностью называют способность детали выполнять свои функции при минимальных затратах на ее изготовление и эксплуатацию.

Надежность – свойство машин выполнять функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных пределах в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки. Надежность зависит от всех этапов создания и эксплуатации изделий. Ошибки проектирования, погрешности в производстве, упаковке, транспортировке и эксплуатации машин отрицательно сказываются на ее надежности. Утрата работоспособности изделий (полная или частичная) называется отказом. Отказы по своей природе могут быть связаны с разрушением деталей или их поверхностей (поломки, выкрашивание, износ, коррозия) или не связаны с разрушением (засорение каналов, ослабление соединений). Отказы бывают полные и частичные; внезапные и постепенные. Поэтому задачи обеспечения прочности, жесткости и износостойкости деталей машин являются основными. Надежность характеризуется вероятностью безотказной работы (Р):

, (1.1)

где –общее число деталей, входящих в состав машины; п_д – число деталей, вышедших из строя в пределах расчетного срока службы.

Работоспособность и надежность деталей машин оценивается рядом основных критериев: прочность; жесткость; износостойкость; виброустойчивость и др. При расчете и проектировании деталей обычно используют один или два критерия, а остальные критерии удовлетворяются автоматически или не имеют практического значения для данных деталей.

Технологичность деталей обеспечивается: формой их простейших поверхностей (цилиндрической, конической и др.), удобной для обработки механическими и физическими методами; применением материалов, пригодных для безотходной обработки (давлением, литьем, сваркой и т. п.), и ресурсосберегающей технологии; стандартной системой допусков и посадок и другими средствами и методами.

Экономичность деталей и узлов достигается оптимизацией их формы и размеров из условия минимума материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости производства, за счет максимального коэффициента полезного действия в эксплуатации при высокой надежности; высокой специализацией производства и т. д. При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт.

Эстетичность. Совершенство и красота внешних форм деталей, узлов и машин существенно влияют на отношение к ней со стороны обслуживающего персонала.