Комплекс учебно-методических материалов

Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного

технического университета в качестве учебно-методического пособия

для студентов безотрывных форм обучения по специальностям:

150202.65 "Оборудование и технология сварочного производства",

150204.65 "Машины и технология литейного производства",

151001.65 "Технология машиностроения",

190201.65 "Автомобиле- и тракторостроение",

190601.65 "Автомобили и автомобильное хозяйство"

 

ЧАСТЬ 1

 

 

Нижний Новгород 2007

 

УДК 621.81.001.66

 

 

Ульянов А.А. Детали машин и основы конструирования: комплекс учебно-методических   материалов  для  студентов  безотрывных  форм  обучения.  Ч.1 / А.А. Ульянов; Нижегород. гос. техн. ун-т.– Н.Новгород, 2007.- 103 с.

 

 

     По своему объему комплекс учебно-методических материалов разделен на две части, соответствующих двум семестрам обучения студентов. В первой части приведены рабочая программа и тематический план учебного процесса для заочной формы обучения, опорный конспект лекций, технические задания и образец выполнения контрольной работы, примеры решения наиболее важных задач практических занятий, методические указания к лабораторным работам, вопросы контроля знаний, глоссарий основных терминов, список рекомендуемой литературы по дисциплине.

     Данное учебно-методическое пособие предназначено для заочной и дистанционной форм обучения студентов технических специальностей.

 

 

        

Рецензент доктор технических наук, профессор А.Ю. Панов

 

Редактор Э.Б. Абросимова

 

Подписано в печать 28.05.07. Формат 60 х 84 ¹/16. Бумага офсетная.

Печать офсетная. Печ. л. 6,5. Уч.- изд. л. 6,0. Тираж 200 экз. Заказ 469.

Нижегородский государственный технический университет.им. Р.Е. Алексеева

Типография НГТУ, 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

 

 

                                    © Нижегородский государственный

                                                                     технический университет

им. Р.Е. Алексеева, 2007

 

© Ульянов А.А., 2007

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

    Целями преподавания дисциплины "Механика. Детали машин и основы конструирования" являются:

    1) изучение студентами типовых конструкций, основ теории, методов расчета и конструирования деталей и сборочных единиц общемашиностроительного назначения;

    2) привитие студентам умений и навыков по основам проектирования деталей и узлов машин для дальнейшего самообразования студентов и их самостоятельной работы.

    Студент должен знать:

1) типовые конструкции деталей машин и сборочных единиц общего назначения;

2) основные критерии работоспособности деталей машин и виды их отказов;

3) методику и алгоритмы расчета основных деталей машин.

В результате изучения дисциплины студент должен уметь:

1) самостоятельно конструировать детали и узлы машин по исходным данным;

2) подбирать справочную литературу, ГОСТы, прототипы конструкций и использовать их при проектировании;

3) рационально использовать машиностроительные материалы;

4) учитывать при конструировании требования технологичности, экономичности, надежности, унификации и стандартизации, дизайна, экологии и охраны труда;

5) составлять расчетные схемы и выполнять расчеты с анализом результатов и использованием компьютера;

6) оформлять текстовую и графическую документацию в соответствии с требованиями ЕСКД.

Вместе с курсовым проектом дисциплина "Детали машин и основы конструирования" завершает общеинженерную подготовку студента. Курс базируется на математике, физике, вычислительной технике, теоретической механике, сопротивлении материалов, черчении, технологии материалов, металловедении, стандартизации и метрологии, теории механизмов и машин и др.

"Детали машин и основы конструирования" являются базой для специальных конструкторских и технологических предметов, необходимой при проектировании технологической оснаски, средств механизации и автоматизации, специального оборудования, транспортных и других машин.

 

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

Рабочая программа по дисциплине "Механика. Детали машин и основы конструирования" для заочной формы обучения составлена на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по следующим направлениям подготовки бакалавров и специальностям:

657800 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств (специальность 151001.65 (120100) Технология машиностроения);

651400 Машиностроительные технологии и оборудование (150204.65 (120300) Машины и технология литейного производства);

653200 Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы (190201.65 (150100) Автомобиле- и тракторостроение);

653300 Эксплуатация транспорта и транспортного оборудования (190601.65 (150200)Автомобили и автомобильное хозяйство);

651400 Машиностроительные технологии и оборудование (150202.65 (120500) Оборудование и технология сварочного производства) – в г. Выкса.

Рабочая программа соответствует учебным планам НГТУ.

Тематический план дисциплины представлен в табл. 1.

Содержание тем:

Раздел 1. Общие вопросы расчета и конструирования деталей машин.

Тема1. Основные критерии работоспособности деталей машин. Переменные напряжения и их параметры. Конструктивные и технологические способы повышения прочности деталей машин.

Раздел 2. Соединения. Тема 1. Сварные соединения: типы и расчет.

Тема 2. Резьбовые соединения: виды крепежных деталей, сведения из теории, расчет групповых резьбовых соединений при постоянной и переменной нагрузках.

    Раздел 3. Механический привод. Тема 1. Энергетический и кинематический расчеты привода: основные характеристики привода; подбор электродвигателя; частоты вращения и моменты на валах. 

    Раздел 4.  Передачи вращения. Тема 1. Зубчатые передачи: причины повреждения зубьев; материалы и термообработка зубьев; расчетная нагрузка.

Тема 2. Цилиндрические зубчатые передачи: силы в зацеплении; расчет на контактную и изгибную прочность по ГОСТ 21354; определение основных параметров. Тема 3. Конические зубчатые передачи: основные параметры; силы в зацеплении; расчет на прочность. Тема 4. Червячные передачи: типы червяков; стандартные параметры; силы в зацеплении; материалы и расчет на прочность; тепловой расчет и охлаждение передач. Тема 5. Ременные передачи: типы, геометрия и кинематика ремней; силы и напряжения в ремне; расчет передач по тяговой способности. Тема 6. Цепные передачи: конструкции и расчет приводных цепей. Тема 7. Передачи винт – гайка скольжения и качения: основные сведения; расчет.

4

    Раздел 5.  Валы, оси и их опоры. Тема 1. Конструкции и предварительный расчет диаметра вала. Расчетная схема вала и проверка прочности.  

Таблица 1. Тематический план дисциплины

№ п/п	Наименование раздела, темы	З а о ч н а я ф о р м а о б у ч е н и я
		Всего часов	Ауди-торные	Лекции	Лаборатор-ные работы	Практические занятия	Самостотельная работа	Курсовой проект	Контроль- ная работа
1	Раздел 1. Тема 1	3	2	2			1	7 семестр	6 семестр
2	Раздел 2. Тема 1	2	–	–			2
3	Тема 2	4	2	2			2
4	Раздел 3. Тема 1	3	2	–		2	1
5	Раздел 4. Тема 1	2	1	1			1
6	Тема 2	6	6	2	4		–
7	Тема 3	3	2	2			1
8	Тема 4	3	2	2			1
9	Тема 5	2	–	–			2
10	Тема 6	2	–	–			2
11	Тема 7	2	–	–			2
12	Раздел 5. Тема 1	2	1	1			1
13	Тема 2	5	4	2	2		1
14	Тема 3	5	4	2		2	1
15	Тема 4	2	–	–			2
16	Раздел 6. Тема 1	4	2	–	2		2
17	Контрольная работа	15*	–	–	–	–	15*
18	Курсовой проект	40	–	–	–	–	40
19	Итого	105	28	16	8	4	77
20	Форма контроля знаний студентов	1. Контрольная работа по темам раздела 2 "Соединения" оформляется согласно ГОСТ 2.105-95 ЕСКД (*– 15 часов: 8 ч – расчеты; 7 ч – оформление), рецензируется и зачитывается в 6-м семестре. 2. По результатам лабораторных работ ставится зачет. 3. Экзамен проводится в 6-м семестре. 4. Курсовой проект выполняется в 7-м семестре и зачитывается с оценкой.

Тема 2. Подшипники качения: основные типы; особенности радиально-упорных подшипников; схемы установки на валах. Подбор по статической грузоподъемности (ГОСТ 18854). Тема 3. Подбор подшипников качения по динамической грузоподъемности (ГОСТ 18855). Тема 4. Подшипники скольжения: устройство, режимы работы, условия образования гидродинамического давления и жидкостного трения.

Раздел 6. Муфты.   Тема 1. Виды несоосностей осей валов. Классификация и метод подбора муфт, основные конструкции наиболее распространенных муфт.

Весь комплекс учебно-методических материалов по курсу "Детали машин и основы конструирования" разделен на две отдельные части, содержание которых соответствует двум (6 и 7-му) семестрам изучения дисциплины.

    Часть 1 включает в себя рабочую учебную программу, опорный конспект лекций, лабораторные и практические занятия, задания и пример выполнения контрольной работы, вопросы для самоподготовки к контролю знаний, глоссарий, рекомендуемую литературу.

    Часть 2 содержит технические задания, методические и справочные материалы, примеры расчета ременной передачи, выполнения пояснительной записки и чертежей курсового проекта по деталям машин.

    Вопросы контроля знаний, глоссарий и список литературы, приведенный в первой части комплекса, являются общими для обеих частей.

 

6

 

 

3. ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ВВЕДЕНИЕ

           

Любая машина или механизм состоят из деталей, соединенных в сборочные единицы.

    Деталь – это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Например, болт, шестерня, вал, литой корпус и т.д.

    Сборочная единица (узел) – изделие, детали которого подлежат соединению между собой сборочными операциями на предприятии-изготовителе. Например, подшипник, сварной корпус, редуктор, автомобиль, станок, корабль, авторучка и т.д.

    Две или более сборочные единицы, не соединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных функций, называются комплексом. Например, станочная линия, автоматизированный склад, ракетный пусковой комплекс и т.д.

    Среди большого разнообразия деталей и узлов есть такие, которые используют почти во всех (или во многих) машинах: крепеж, валы, подшипники, редукторы, муфты и т.д. Такие детали (узлы) называют деталями машин общего назначения. Их изучением, расчетом и конструированием занимаются в курсе "Детали машин и основы конструирования". Другие детали (узлы) встречаются только в определенных типах машин. Например, колеса, гусеницы, коленчатые валы, суппорты, крюки, штампы и т.д. Они называются деталями специального назначения и изучаются в спецкурсах.

    Курс "Детали машин" завершает общеинженерную подготовку студента и является базой для построения специальных дисциплин.

Данный конспект лекций является основойдля самостоятельного изучения дисциплины по рекомендуемым учебникам и учебным пособиям [1…4].

По различным разделам курса "Детали машин" имеются в печатном виде методические разработки кафедры В электронном виде их можно взять в вычислительном центре института промышленных технологий машиностроения.

 

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РАСЧЕТА ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Ряды предпочтительных чисел

       Стандарт (ГОСТ) – это технический закон, соблюдение которого является безоговорочным и обязательным.

    Одной из основ стандартизации являются ряды предпочтительных чисел, получившие широчайшее применение в машиностроении для размеров, передаточных чисел, нагрузок, мощностей, скоростей и других параметров.

По ГОСТ 8032-84 принято пять рядов чисел геометрической прогрессии

7

(наиболее экономически выгодной) со знаменателем j = 10^{1/ n}, которые обозна-

чают буквой R (по имени автора, Шарля Ренара, 1879 г.) и цифрой показателя n:

n	5	10	20	40	80
φ	1,6	1,25	1,12	1,06	1,03
ряд	R 5	R 10	R 20	R 40	R 80

Наиболее распространенным является "средний" ряд чисел R 20:

1	1,12	1,25	1,4	1,6	1,8
2	2,24	2,5	2,8	3,15	3,55
4	4,5	5	5,6	6,3	7,1
8	9	10.

       Примечание. Подчеркнутые цифры образуют ряд R 10.

    Предпочтительные числа других порядков можно получить переносом запятой в любую сторону, т.е. умножением на 10, 10²… 10^–2, 10^–1 и т.д.

    На основе рядов предпочтительных чисел построены стандарты конкретных объектов. Например, по ГОСТ 6636-69 ряды нормальных линейных размеров обозначают Ra (Ra 10, Ra 20 и т.д.).

    Зная числа рядов, можно иметь "в голове" параметры многих стандартов.