Расчетные формулы, на которые обращается особое вни-"-¦ студентов, выделены жирным шрифтом. Этими формулами •¦ уметь не только пользоваться, но и знать их вывод.
Конструкции, значение которых в современном машиностр уже не столь существенно, рассматриваются в сокращенном с' Это касается заклепочных и клиновых соединений, плоскорс» передач и т. п. Одновременно с этим больше внимания уделе» жению теоретических основ расчета широко распространенных и ы-вых конструкций: сварных соединений, зубчатых, планетарных и волновых передач, муфт для соединения валов и др.
Методика расчета стандартизованных элементов конструкций.; типоразмеров которых ограничено, сведена к табличному метод-бора, при котором сохраняется, однако, многовариантность реп: Так предлагается рассчитывать клиноременные и цепные пер<
Во второе издание учебника внесены поправки, главным обр редакционного и методического характера. Введение дополнено;., кими сведениями о надежности машин. Особенности расчета резьбовых пар винтовых механизмов перенесены из главы 1 в главу 13.
В книге сохраняется пока еще широко распространенная техническая система единиц МКХСС, но параллельно с ней в а заны значения единиц в Международной системе (СИ), а ¦. даны соответствующие примечания. Кроме того, в конце книги помещена таблица для перевода единиц из системы МКГСС в СИ.
При подготовке рукописи к печати учтены рекомендации р. зентов: проф. Д. А. Лебедева и коллектива кафедры дет,; Горьковского политехнического института им. А. А. л также ряд ценных замечаний проф. Н. В. Воробьева, И. П. Глупи М. А. Грингауз, П. Ф. Дунаева, Г. М. Ицковича, Е. А. Михан.; :,-ского, А. Ф. Николаева и Г. И. Федотова, которым автор выносит глубокую благодарность.
Пожелания по улучшению книги следует направлять в издательство «Высшая школа» по адресу: Москва, К-51, Неглинная, 29 Н.
Автор
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................... 3
Задачи курса деталей машин ......................... 5
ВВЕДЕНИЕ
Основные требования, предъявляемые к конструкции деталей машин 7
Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин ... 7
Влияние конструкции деталей на стоимость производства....... 13
О выборе материалов для изготовления деталей машин......... 14
Замечания по вопросам расчета деталей машин............. 16
Об определении расчетных нагрузок.................... 17
О надежности машин............................ 19
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МАШИН
Глава 1. Резьбовые соединения
§ 1. Резьба................................... 27
Основные определения и классификация по геометрической форме ... 27
Методы изготовления резьбы ...................... 27
Геометрические параметры, характеризующие резьбу......... 28
Основные типы резьб, их классификация и обоснование выбора профиля резьбы .............................. 29
§ 2. Основные типы крепежных деталей................... 32
§ 3. Способы стопорения резьбовых соединений.............. . 33
§ 4. Теория винтовой пары.......................... 35
Зависимость между моментом, приложенным к гайке, и осевой силой
винта................................... 35
Самоторможение и к. п. д. винтовой пары............... 37
Распределение осевой нагрузки винта по виткам резьбы ....... 39
§ 5. Расчет резьбы на прочность....................... 41
§ 6. Расчет на прочность стержня болта (винта) при различных случаях
нагружения................................ 43
На стержень винта действует только внешняя, растягивающая нагрузка .................................. 43
Болт затянут, внешняя нагрузка отсутствует............. 43
Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке 44
Болт затянут, внешняя нагрузка раскрывает стык деталей..... 47
Анализ полученных решений и выбор величины затяжки соединений 48
Определение жесткости болта и деталей................ 50
Прочность болта при статических нагрузках............. 51
Прочность болта при переменных нагрузках.............. 51
Практический (приближенный) расчет затянутых болтов при растягивающей внешней нагрузке ..................... 52
Прочность болтов при высоких температурах............. 52
§ 7. Эффект эксцентричного нагружения болта............... 53
§ 8. Расчет соединений, включающих группу болтов............ 54
Соединение нагружено силами, равнодействующая которых перпендикулярна плоскости стыка и проходит через его центр тяжести Соединение нагружено моментом и силой, сдвигающими детали в
стыке .................................. 55
Соединение нагружено моментом и силой, раскрывающими стык деталей .................................. 58
§ 9. Материалы резьбовых изделий и допускаемые напряжения..... 62
§ 10. Примеры расчета............................. 65
Глава 2. Заклепочные соединения
§ 1, Основные сведения о конструкции и технологии заклепочных соединений, классификация, области применения.............. 70
§ 2. Расчет на прочность элементов заклепочного шва .......... 72
§ 3. Материалы заклепок и нормы допускаемых напряжений....... 74
Глава 3. Сварные соединения
§ 1. Общие сведения и применение ..................... 75
§ 2. Конструкция сварных соединений и расчет их на прочность .... 78
Соединение встык............................. 78
Соединение внахлестку.......................... 79
Соединение втавр ............................. 85
Соединение контактной сваркой ..................... 86
§ 3. Прочность сварных соединений и допускаемые напряжения..... 87
§ 4. Примеры расчета............................. 90
Глава 4. Клиновые соединения
§ 1. Конструкция, классификация и область применения......... 92
S 2. Расчет клинового соединения на прочность.............. 94
Глава 5. Клеммовые соединения
§ 1. Конструкция и применение....................... 96
§ 2. Расчет на прочность........................... 97
Глава 6. Шпоночные, шлицевые и профильные соединения
§ 1. Шпоночные соединения.......................... 99
Соединения клиновыми шпонками.................... 100
Соединения призматическими шпонками................ 102
Разновидности призматических шпонок — сегментная и цилиндрическая .................................. 103
Материалы шпонок и допускаемые напряжения............ 105
Оценка соединений призматическими шпонками и их применение . . . 105
Общие замечания п„о расчету шпоночных соединений ........ 105
§ 2. Шлицевые соединения......'.................... 106
Конструкция и классификация..................... 106
Расчет шлицевых соединений...................... 107
Оценка и применение шлицевых соединений.............. 108
§ ! 3. Профильное (бесшпоночное) соединение................ 109
§ 4. Пример расчета.............................. ПО
Глава 7. Соединения деталей посредством посадок с гарантированным натягом (прессовые соединения)
§ 1. Общие сведения.............................. 111
§ 2. Прочность прессового соединения.................... 113
Расчет прочности соединения ...................... 113
Расчет прочности и деформаций деталей................ 116
Дополнительные указания к расчетам................. 117
§ 3. Оценка и область применения прессового соединения......... 119
§ 4. Разновидности соединений посредством гарантированного натяга . . . 120
§ 5. Пример расчета............................, . 121
ЧАСТЬ II
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Vл а в а 8. Ременные передачи
§ 1. Общие сведения.............................. 126
Принцип действия и классификация................'. . 126
Оценка и применение........................... 126
§ 2. Основы расчета ременных передач . .................. 127
Критерии работоспособности и расчета................. 127
Кинематика передачи ........................... 128
Геометрия передачи............................ 128
Силы и силовые зависимости ...................... 129
Напряжения в ремне........................... 133
Влияние отдельных составляющих суммарного напряжения на тяговую способность передачи и долговечность ремня. Рекомендации
по выбору основных параметров передачи.............. 135
Скольжения в передаче ......................... 138
Потери в передаче и к. п. д....................... 140
Кривые скольжения и к. п. д...................... 140
Допускаемые полезные напряжения в ремне [ор] .......... 141
Способы натяжения ремней....................... 144
Нагрузка на валы и опоры....................... 146
§ 3. Плоскоременная передача........................ 146
Разновидности плоскоременных передач ................ 146
Основные типы плоских ремней..................... 148
Методика практического расчета плоскоременной передачи ...... 149
§ 4. Клиноременная передача......................... 152
Принципиальные основы конструкции................. 152
Методика расчета клиноременных передач............... 155
Пример расчета.............................. 157
§ 5. Передача зубчатыми ремнями...................... 159
§ 6. Ц'киьы ременных передач........................ 160
Основные требования и материалы................... 160
Конструкция шкивов.......................... 160
Расчет шкивов на прочность....................... 161
Глава 9. Фрикционные передачи и вариаторы..............
§ 1. Общие сведения.............................. 162
Принцип действия ............................ 162
Классификация.............................. 162
Применение................................ 163
Способы прижатия катков........................ 164
§ 2. Основные типы фрикционных передач и вариаторов.......... 164
Фрикционные передачи.......................... 164
Вариаторы................................. 166
§ 3. Основные факторы, определяющие качество фрикционной передачи 171
Скольжение................................ 171
Непостоянство передаточного числа..................
Коэффициент полезного действия...................
§ 4. Основы расчета прочности фрикционных пар............. 174
173 173
Глава 10. Зубчатые передачи
§ 1. Общие сведения.............................. 176
Принцип действия и классификация.................. 176
Оценка и применение........................... 177
§ 2. Краткие сведения из геометрии и кинематики эвольвентного зацепления ..................................... 1'°
Основные геометрические параметры.................¦ 178
Коэффициент перекрытия 8 и распределение нагрузки по рабочей
поверхности зуба............................. 1°2
Скольжение и трение в зацеплении................... 183
Влияние числа зубьев на форму и прочность зуба.......... 184
Корригирование и его влияние на прочность............. 184
Точность изготовления и ее влияние на качество зацепления..... 187
§ 3. Расчетная нагрузка............................ 188
Коэффициент концентрации нагрузки.................. 189
Коэффициент динамической нагрузки.................. 192
426
§ 4. Критерии работоспособности и расчета зубчатых передач ....*. 194
Условия работы зуба в зацеплении................... 194
Поломка зубьев.............................. 195
Повреждение поверхности зубьев.................... 195
§ 5. Расчет прямозубых цилиндрических передач на прочность...... 193
Силы, действующие в зацеплении.................... 198
Расчет зубьев по напряжениям изгиба................. 198
Расчет зубьев по контактным напряжениям.............. 202
Выбор модуля и числа зубьев...................... 205
§ 6. Особенности расчета косозубых и шевронных цилиндрических передач ..................................... 207
Основные геометрические параметры.................. 207
Силы в зацеплении............................ 209
Плавность зацепления и уменьшение динамических нагрузок .... 210
Распределение нагрузки между зубьями................ 211
Расположение контактных линий на боковой поверхности зубьев . . . 212
Расчет зубьев по контактным напряжениям.............. 213
Расчет зубьев по напряжениям изгиба................. 214
Выбор тп, г и Р ............................. 214
§ 7. Конические зубчатые передачи..................... 215
Общие сведения и характеристика................... 215
Передаточное число............................ 216
Силы в зацеплении прямозубой конической передачи......... 216
Расчет зубьев прямозубой конической передачи по напряжениям изгиба 216 Расчет зубьев прямозубой конической передачи по контактным напряжениям ................................. 219
Конические передачи с непрямыми зубьями.............. 220
§ 8. Передаточное число одноступенчатых и многоступенчатых зубчатых
передач................................... 222
§ 9. К. п. д., охлаждение и смазка...................... 223
§ 10. Материалы и термообработка ...................... 225
§ 11. Допускаемые напряжения........................ 230
Допускаемые контактные напряжения [0К]................. 230
Допускаемые напряжения изгиба [ои]................. 232
Допускаемые напряжения для проверки прочности зубьев при перегрузках .................................. 233
§ 12. Примеры расчета............................. 234
§ 13. Особенности расчета планетарных передач............... 238
Характеристика и применение...................... 238
Кинематика................................ 240
Силы в зацеплении............................ 241
Потери и к. п. д............................. 241
Указания к выбору типа планетарной передачи............ 244
Расчет на прочность.......................... . 245
Выбор числа зубьев ........................... 246
Пример расчета.............................. 247
§ 14. Волновые зубчатые передачи ...................... 249
Общие сведения и кинематика...................... 249
Краткие сведения о конструкции передачи .............. 254
§ 15. Краткие сведения о зубчатых передачах между валами с перекрещивающимися осями (винтовых и гипоидных).............. 254
Винтовые передачи............................ 255
Гипоидные передачи......,.................... 255
Глава 11. Червячные передачи
§ 1. Краткие сведения о геометрии и способах изготовления червячных
зацеплений................................. 256
Червяки.................................. 257
Червячные колеса............................. 260
Корригирование червячных передач .................. 260
Точность изготовления .......................... 261
§ 2. Кинематика червячной передачи .................... 262
Передаточное число............................ 262
Скольжение в зацеплении........................ 263
§ 3. К. п. д. червячной передачи....................... 263
§ 4. Силы, действующие в зацеплении.................... 265
§ 5. Оценка и применение.......................... 265
§ 6. Расчет прочности зубьев ......................... 266
Основные критерии работоспособности и расчета ....... .... 266
\S Расчет на прочность по контактным напряжениям.......... 267
:./ Расчет на прочность по напряжениям изгиба............. 269
§ 7. Расчетная нагрузка............................ 270
§ 8. 'Материалы и допускаемые напряжения ................ 270
*^ § 9. Тепловой расчет, охлаждение и смазка передач . ^........... 271
§ 10. "Краткие~сведения о глобоидных передачах ....'.......... 274
§11. Пример расчета.............................. 275
'Глава 12. Цепные передачи
§ 1. Общие сведения.............................. 277
Принцип действия и сравнительная оценка.............. 277
Область применения........................... 278
§ 2. Основные характеристики........................ 278
Мощность................................. 278
Скорость цепи и число оборотов звездочки............... 279
Передаточное число............................ 279
К. п. д. передачи............................. 279
Межцентровое расстояние и длина цепи......'.......... 279
§ 3. Конструкция основных элементов.................... 280
Приводные цепи...........................• • •, 280
Звездочки................................ . 282
Материалы цепей и звездочек...................... 283
§ 4. Силы в цепной передаче......................... 283
Основные зависимости........... ................ 283
Распределение нагрузки по зубьям звездочек ............. 284
Предварительное натяжение цепи.................... 285
Суммарное натяжение ветвей цепи................... 286
§ 5. Динамика цепной передачи....................... 286
Неравномерность движения....................... 286
Динамические нагрузки......................... 287
Удар шарнира о зуб и предельная величина шага цепи........ 288
Колебания и критические числа оборотов ............... 289
§ 6. Напряжения в элементах цепи..................... 290
§ 7. Критерии работоспособности и расчета................. 291
, Износ шарниров цепи и его связь с основными параметрами передачи 291 Допускаемая величина износа цепи и рекомендации по выбору числа
зубьев звездочек.............................. 293
Допускаемое давление в шарнирах цепи................ 295
§ 8. Практический расчет цепной передачи................. 296
Выбор шага цепи............................. 296
Рекомендации по выбору смазки цепи и коэффициентов-расчетной
нагрузки.................................. 298
Пример расчета.............................. 298
Глава 13. Передачи винт — гайка
§ 1. Общие сведения.............................. 301
§ 2. Особенности расчета резьбы винтовых механизмов.......... 302
§ 3. Пример расчета........ .................... 303
ЧАСТЬ III
ВАЛЫ, ПОДШИПНИКИ, МУФТЫ, ПРУЖИНЫ И КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ
Глава 14. Валы и оси
§ 1. Общие сведения.............................. 305
§ 2. Материалы................................. 306
§ 3. Проектный расчет валов......................... 306
§ 4. Проверочный расчет валов........................ 307
Составление расчетной схемы и определение расчетных /Нагрузок 307
Расчет на прочность...................../..... 309
Расчет на жесткость...................../. .Г\. . ./ 313
Расчет на колебания.....................^*Х • \ ¦/¦ 316
\ I Глава 15. Подшипники \]
Назначение и классификация...................... 319
Подшипники скольжения................. 319.__.
§ 1. Общие сведения и применение ..................... 319
§ 2. Условия работы и критерии расчета................. . 321
§ 3. Трение и смазка ............................. 322
Режимы трения.............................. 322
Основные условия образования режима жидкостного трения ..... 322
§ 4. Практический расчет подшипников скольжения............ 325
Метод расчета радиальных подшипников жидкостного трения..... 325
Расчет подшипников, работающих при полужидкостном трении . . . 330
Пример расчета.............................. 330
§ 5. Краткие сведения о конструкции и материалах подшипников скольжения ................................. . . 331
Подшипники качения.................... 335
§ 6. Общие сведения и классификация ................... 335
§ 7. Условия работы-подшипника, влияющие на его работоспособность 338
Распределение нагрузки между телами качения............ 338
Контактные напряжения в деталях подшипников........... 339
Кинематика подшипника......................... 340
Динамика подшипника.......................... 341
Смазка подшипников........................... 342
§ 8. Основные критерии работоспособности и расчета подшипников качения .................................... 342
§ 9. Практический расчет (подбор) подшипников качения......... 343
§ 10. Пример расчета вала и его опор.................... 346
Направляющие прямолинейного движения
(краткие сведения)............................ 349
§11. Направляющие скольжения....................... 349
§ 12. Направляющие качения......................... 350
Глава 16. Муфты
§ 1. Общие сведения, назначение и классификация............. 352
§ 2. Глухие муфты............................... 354
Втулочная муфта ............................. 354
Фланцевая муфта............................. 355
Клеммовая муфта............................. 356
§ 3. Компенсирующие жесткие муфты.................... 356
Виды несоосности валов......................... 356.
Крестовая муфта............................. 357
Муфта со скользящим вкладышем.........-........... 360
Зубчатая муфта.............................. 361
§ 4. Упругие муфты.............................. 364
Назначение упругих муфт и их динамические свойства........ 364
Работа упругой муфты при периодически изменяющейся нагрузке . . . 366
Работа упругой муфты при ударных нагрузках............ 369
§ 5. Конструкция и расчет упругих муфт.................. 373
Муфты с металлическими упругими элементами............ 374
Муфта с цилиндрическими пружинами................. 374
Зубчато-пружинная муфта, или муфта со змеевидными пружинами 377
Муфты с неметаллическими упругими элементами........... 382
Муфта с резиновыми вкладышами.................... 383
Упругая пальцевая муфта (МУВП)................... 385
Муфта с упругой оболочкой....................... 386
§ 6. Управляемые или сцепные муфты.................. . . 387
Кулачковые муфты............................ 387
Зубчатые сцепные муфты......................... 389
Фрикционные муфты...........................• 390
Дисковые муфты............................. 391
Конические муфты............................ 393
Цилиндрические шинопневматические муфты.............. 394
Критерии работоспособности фрикционных муфт, материалы, рекомендуемые величины [р] и f......................... 395
¦ § 7. Автоматические, или самоуправляемые, муфты............ 397
Предохранительные муфты........................ 397
Центробежные муфты........................... 399
Муфты свободного хода ......................... 400
§ 8. Комбинированные муфты......................... 402
§ 9. Примеры расчета ...,..,...................... 402
Глава 17. Пружины
§ 1. Общие сведения, назначение и классификация............ 406
§ 2. Витые цилиндрические пружины растяжения и сжатия....... 407
Конструкция и основные геометрические параметры......... 407
Основные расчетные зависимости.................... 408
Практический расчет пружин...................... 409
Материалы и допускаемые напряжения................. 411
Пример расчета.............................. 411
§ 3. Краткие сведения о специальных пружинах.............. 414
Глава 18. Краткие сведения о корпусных деталях и смазочных устройствах
§ 1. Корпусные детали............................. 415
§ 2. Смазочные устройства........................... 416
Приложение................................ 417
Литература................................ 420
Цена: 150руб.
