Метод изменения принципиальных и кинематических схем

Данный метод распространен во многих отраслях машиностроения и заключается в применении рациональной компоновки и упрощении трансмиссий. В крупногабаритных машинах эффективны: переход от группового привода к индивидуальному приводу, от многоступенчатых редукторов и коробок перемены передач к регулируемому приводу с бесступенчатыми регулируемыми передачами, использование планетарных редукторов. Кроме снижения массы улучшаются рабочие характеристики, повышается долговечность. Эти тенденции характерны для различных установок.

Метод рациональных сечений

При условии сохранения равнопрочности детали можно облегчить следующими способами:

удалением металла из явно малонагруженных участков;

у деталей типа шестерен и других вращающихся изделий, имеющих форму дисков, – выборками (выемками) или снятием металла больше к периферии и меньше к центру;

у деталей типа фланцев – изменением круглых форм на многоугольные или фигурные с выкружками.

у всех деталей, имеющих прямоугольные выступы, галтели, скосы, конусы и острые углы, – округлением углов, плавными переходами;

в стержневых и ферменных системах – заменой деформации изгиба растяжением-сжатием;

уменьшением пролетов между опорами, что снижает изгибающий момент;

обеспечением компактности конструкций, при этом уменьшать диаметры колес и компенсировать повышение окружных усилий удлинением зуба, переходом на косой или шевронный зуб, выбором более твердых и прочных материалов.

Облегчение деталей должно сопровождаться правильным выбором схем силового воздействия, то есть избегать асимметричного приложения нагрузок, стремиться к уменьшению напряжений растяжения и исключению изгиба; уменьшению равнодействующих сил в зацеплениях зубчатых передач с промежуточными шестернями и т. д.

Равнопрочность при сохранении требуемого уровня напряженности обеспечивается подбором рациональных соотношений между максимальными и минимальными размерами деталей. Относительная выгодность по массе профилей характеризуется при нагружении изгибом величинами приведенной прочности и приведенной жесткости – отношением моментов сопротивления и инерции к площади сечения.

Рациональность форм профиля характеризуется независимо от их абсолютных размеров безразмерными показателями прочности и жесткости . Оценка рациональности выбора профилей для деталей, работающих на изгиб, может производиться с помощью формул определения ω и i по 8 типовым формам профилей сечений (из справочной литературы): круг, квадрат, прямоугольник, полые круг, квадрат и прямоугольник, швеллер, двутавр.

Выгодность полых профилей резко возрастает с утончением стенок и увеличением размеров сечения увеличением значений η = h/H и e = b/B (на доске изобразить полые фигуры). При e = 0,9 и η = 0,95, ω увеличивается в 6 раз, i в 15 раз по сравнению со сплошными профилями.

Для круглых деталей (вала, оси и др.) равнопрочность можно оценить соотношением моментов сопротивлений и моментов инерции:

(1)

где D a = d; индекс о – для массивного сечения (d = 0).

Относительная масса

(2)

При значении a = 0,3− 0,6 масса изделия снижается с одновременным менее резким уменьшением прочности и жесткости. При значении a = 0,6 масса уменьшается на 40 %, а прочность и жесткость снижаются всего на 10%. Далее уменьшать массу не выгодно.