Машина как объект производства реферат

Обновлено: 08.07.2024

Машинапредставляет собой устройство, выполняющее механические движения и силовые воздействия, необходимые для выполнения тех или иных рабочих процессов. Любая машина создается для удовлетворения определенной потребности человека, которая находит отражение в служебном назначении машины. Современные машины являются, как правило, сложными системами, состоящими из нескольких функциональныхчастей. Такими частями являются двигатели, механическая система и система управления движением. Двигатель является той функциональной частью машины, в которой осуществляется преобразование какого-либо вида энергии (электрической, гидравлической, тепловой) в механическую работу. Механическая система осуществляет преобразование простейших движений, создаваемых двигателями, в сложные движения рабочих органов машины. Важными функциональными частями современных машин являются системы управления движением. Системы программного управления, формируя управляющие сигналы, задают тем самым программные движения рабочих органов машины.

Служебное назначение машины.Создание изделия начинается с определения задачи, для решения которой оно создается. Служебное назначениемашины – это совокупность потребительских свойств и технических требований, т.е. максимально уточненная и четко сфор­мулированная задача, для решения которой предназначена машина. Формулировка служебного назначения отражает не только общую задачу, для решения которой создается машина, но и все дополнительные условия и требования, которые эту задачу количественно уточняют и конкретизируют. Формулировка служебного назначения машины может содер­жать также ряд дополнительных сведений, которые, необходимо учитывать при ее проектировании и изготовлении, например требо­вания к внешнему виду, безопасности работы, удобству и простоте обслуживания и управления, уровню шума, КПД, степени механи­зации и автоматизации.

Качество машины, система основных показателей.Служебное назна­че­ние описывают как словесно, так и системой количественных показателей, оп­ределяющих конкретные функции, условия работы и ряд дополнительных мо­ментов в соответствии с той задачей, которую намечают решать с помощью соз­даваемой машины. Нередко чрезмерно жесткие, экономически неоправдан­ные требования к точности и другим показателям качества являются следст­вием не­достаточно глубокого изучения и выявления служебного назначения машины. Для того чтобы машина экономично выполняла свое служебное назначе­ние, она должна обладать необходимым для этого качеством.

Под качествоммашины понимают совокупность свойств, определяющих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии со служебным назначением и отличающих машину от других. Качество каждой машины характеризуется рядом методически правильно отобранных показате­лей, для каждого из которых должна быть установлена количественная вели­чина с допуском на ее отклонение, оправдываемое экономичностью выполне­ния ма­шиной ее служебного назначения.

Система качественных показателей с установленными для них количест­венными данными и допусками, описывающая служебное назначение машины, получила название технических условий и норм точности на приемку готовой машины. К основным показателям качествамашины относятся:

– стабильность выполнения служебного назначения;

– качество выпускаемой продукции;

– долговечность физическая, т.е. способность сохранять первоначальное ка­чество во времени;

– долговечность моральная, или способность экономично выполнять слу­жебное назначение в период работы;

– удобство и простота обслуживания и управления;

– коэффициент полезного действия;

– степень механизации и автоматизации;

– уровень шума, экологическая безопасность (безвредность) и пр.

Каждый из перечисленных основных показателей применительно к тому или иному типу машины конкретизируется в виде целой системы допол­нитель­ных качественных и количественных показателей. Они характеризуют особен­ности, которыми должны обладать машины соответствующего типа, предназна­ченные для выполнения данного служебного назначения.

В технических условиях формулируется задача, которую предстоит ре­шить, как в процессе конструирования машины, так и во время ее изготовления.

Основные технические характеристики и качественные показатели неко­то­рых машин и составляющих их частей, выпускаемых в больших объемах, стан­дартизированы.

Одними из важнейших показателей качества, оказывающих большое влияние на трудоемкость изготовления изделия, является геометрическая точность и качество поверхностного слоя детали.

В общем случае под точностью понимается степень приближения фактического значения параметра к заданному значению. Под геометрической точностью детали понимается степень приближения реальной детали к ее геометрическому прототипу.

Точность поверхности определяется точность ее размеров и геометрической формы. Размер понимается как расстояние между двумя небольшими участками двух или одной поверхности. Точность геометрической формы поверхности описывается с помощью трех показателей точности: макрогеометрии, волнистости и микрогеометрии: 1) под макрогеометрическими отклонениями понимают отклонения реальной поверхности от правильной геометрической формы в пределах габаритных размеров этой поверхности; 2) под волнистостью понимают периодические неровности поверхности, встречающиеся на участках протяженностью от 1 до 10 мм; 3) под микрогеометрическими отклонениями (микронеровностями) понимают отклонения реальной поверхности в пределах небольших ее участков, обычно размером 1 мм (микрогеометрические отклонения называют шероховатостью поверхности).

Одной из задач технологии является изготовление машин, фактические от­клонения которых от желаемого идеала не выходили бы за пределы установ­лен­ных допусков. Например, с уменьшением допусков на показатели качества машина или другое устройство будет работать экономичнее, но это вызовет увеличение стоимости изготовления и повысит расходы на эксплуатацию (до-роже будет стоить ремонт).

Жизненный циклизделия (машины) – период времени от зарождения идеи о необходимости и возможности создания нового изделия, от формирова­ния ис­ходных требований к нему до окончания его эксплуатации (потребле­ния), то есть до снятия его с эксплуатации или до утилизации, если она необхо­дима и является существенной с точки зрения затрат времени и средств.

Жизненный цикл изделия включает следующие стадии: 1 – изучение рынка (маркетинг); 2 – научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы; 3 – техническая подготовка производства; 4 – производство изделия; 5 – эксплуатация изделия с последующей его утилизацией.

Важная роль в жизненном цикле изделия отводится технической подготовке производства, которая включает в себя: конструкторскую подготовку производства на базе систем автоматизи­рованного проектирования (САПР): разработку конструкции изде­лия и создание сборочных чертежей, рабочих чертежей деталей, запускаемых в производ­ст­во, с оформлением соответствующих спецификаций и другой конструктор­ской документации; технологическую подготовку производства (ТПП), включающую сово­куп­ность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность произ­водства; календарное планирование производственного процесса изготовления из­делий в установленные сроки при заданных объемах выпуска и затратах.

Стадии проектно-конструкторских работ (конструкторская подготовка про­изводства) и технологических (технологическая подготовка производства) яв­ляются наиболее длительными и трудоемкими в процессе создания новой тех­ники. Так, технологическая подготовка занимает обычно более 50 % вре­мени всей технической подготовки производства. Поэтому в условиях жесткой конку­ренции, когда время на подготовку производства исчисляется не годами, а неде­лями и даже днями, необходимость использования новейшей вычислитель­ной техники, систем автоматизированного проектирования (САПР) и различ­ных программ для ТПП является объективной реальностью. В практике машиностроения в самостоятельную стадию может быть выде­лена организационная подготовка производства, в процессе которой ре­шаются задачи организации основного, вспомогательного и обслуживающего произ­водств. Создание новых и реконструкция существующих организацион­ных про­ектов машиностроительных предприятий, их строительство и подго­товка к вы­пуску новой техники требуют больших капитальных вложений и продолжитель­ности по времени. На действующих предприятиях выбирается наиболее рацио­нальный метод перехода на выпуск новой продукции.

Отладка производственных процессов, внесение необходимых конструк­торских и технологических изменений, повышение навыков рабочих составляет стадию освоения выпуска продукции. Освоенной считается продук­ция, трудоемкость и себестоимость которой соответствуют технической доку­ментации при запланированном объеме выпуска. Особенно эта стадия стано­вится существенной, если выпуск новой техники начинают до полной техноло­ги­ческой и организационной подготовленности производства.

Структура жизненного цикла по составу стадий и по отношению затрат за­висит от характера объекта производства и объема выпуска новой техники.

Для машин, выпускаемых в единичных экземплярах или в небольших ко­ли­чествах, может быть сокращена стадия технологической подготовки произ­вод­ства (путем более укрупненной проработки технологии и использования уни­версальной или унифицированной оснастки) и практически отсутствует стадия освоения выпуска, а стадия производства включает длительность цикла изготов­ления одного или нескольких изделий. В массовом же производстве возрастает значение технологической подго­товки производства, существенными становятся затраты на организационную подготовку и освоение выпуска новой техники.

Структура машины как объекта производства. Изделием в машиностроении называют любой предмет производ­ства, подлежащий изготовлению на предприятии. Изделием могут быть машина, ее элементы в сборке и даже от­дельная деталь, заготовка, в зависимости от того, что является продук­том конечной стадии данного производства.

Изделия могут быть не специфицированными (не имеющими со­ставных частей) и специфицированными (состоящими из двух или более частей).

В Единой системе конструкторской документации (ЕСКД) установ­лены следующие виды изделий: деталь, сборочная единица, комплекты, комплексы.

Деталь – неразъемное изделие, изго­товленное из однород­ного по наименованию и марке материала без применения сборочных опе­раций (например, валик из одного куска металла, литой корпус).

Деталь характеризуется комплексом свойств, к числу которых относятся: свойства материала детали; форма ее поверхности; раз­меры детали; точность размеров и формы; качество поверхности де­тали.

Важной характеристикой детали является также ее се­бестои­мость.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подле­жат соединению между собой на предприятии-изготовителе путем сбо­рочных операций (свинчиванием, запрессовкой, развальцовкой, клепкой, сваркой, пайкой), например, станок, редуктор, сварной корпус.

Комплекс– это два и более специфицированных (состоящих из двух и более составных частей) изделия, не соединенных на предпри­ятии-изготови­теле сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвя­занных эксплуатационных функций; например: автоматическая линия, цех-ав­томат, станок с ЧПУ с управляющими па­нелями и т. п.

Комплект – это два и более изделий, не соединенных на пред­приятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих на­бор изделий, кото­рые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера; например: комплекты запасных частей, ин­струмента и принадлежностей, изме­рительной аппаратуры, упа­ковочной тары и т. п.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

МАШИНА КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА

Машина как объект производства: основные понятия,

элементы, функции 4

Классификация элементов машины 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 12

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 13

Машина представляет собой техническую систему, которая создается для выполнения определенных функций. Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях.

В настоящей работе предполагается раскрыть сущность машины как технической системы, раскрыть такие основные понятия, связанные с машиной как функциональные компоненты машины, функционально-сборочная единица машины, деталь машины, неделимый элемент, основные элементы машины, вспомогательные элементы, технические требования, допуск, класс, подкласс, функциональный модуль детали, раскрыть основные классификации элементов машин.

Машина как объект производства: основные понятия, элементы, функции

Машина (как и ее части) является технической системой, которая создается для выполнения определенных функций, т.е. имеет определенное служебное назначение. Функциональными компонентами машины называют сборочные единицы (узлы) различных уровней сложности, детали и части деталей, включая неделимые элементы.

Функционально-сборочной единицей машины называется множество связанных деталей, в совокупности выполняющих хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины. Крупные функционально-сборочные единицы часто можно разделить на более простые.

Деталью машины называется отдельное тело из однородного материала, имеющее определенную геометрическую форму и выполняющее хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины.

Неделимым элементом называют часть детали (или одну деталь), выполняющую не менее одной функции по обеспечению работы других элементов.

Основные (или исполнительные) элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Аналогично можно выделить основные элементы любой функциональной машины.

Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины. Элементы связи обеспечивают определенную степень свободы (от нуля до пяти) движения одних элементов по отношению к другим. Элементы передачи передают на расстояние механическую энергию движения и (или) статические силы и моменты с одновременным их преобразованием. Элементы управления осуществляют сбор, хранение и переработку информации для выработки управляющего воздействия и передачу его исполнительным элементам. Двигатели преобразуют энергию заданного вида (обычно электрическую) в механическую.

Движители преобразуют работу двигателя или другого источника энергии в работу на преодоление сил сопротивления движению машины. Элементы гашения скоростей и ускорений уменьшают скорость движения или амплитуду колебаний. Иногда перечисленные элементы трудно выделить, так как часто многие узлы и детали выполняют одновременно несколько функций.

В процессе работы между элементами машины возникают и действуют размерные, кинематические, силовые, физико-химические и временные связи и отношения. Следует отметить, что все виды отношений и связей закладываются в машину в процессе ее создания в виде размерных отношений (размеров, расстояний, относительных поворотов, формы и микрогеометрии поверхностей деталей) и в виде наборов свойств материалов, из которых изготовлены детали машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях (ТТ) – системе качественных показателей с установленными на них количественными значениями. Для любого показателя качества P следует различать заданное (Рзад), действительное (Рдт) и измеренное (Риз) значения. Точность изготовления машины (или ее элементов) характеризуется степенью приближения действительных значений показателей качества к заданным. Точность измерения показателя качества определяется степенью приближения измеренного значения к действительному. Вообще, точность оценивается отклонением ( ), на которое налагается допуск.

Допуском называют всякое ограничение любого показателя качества. Он характеризует требуемую точность. Фактическая точность для отдельного элемента характеризуется фактическим отклонением, а для множества одноименных элементов машины – полем рассеяния)[ 1 ].

Все технические требования можно разбить на следующие группы: ТТ1 – функциональные требования; ТТ2 – требования к взаимодействию машины и человека; ТТ3 – требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; ТТ4 – требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды. Функциональные требования ТТ1 представляют собой чаще всего самую важную и многочисленную группу, всегда присутствующую в полном списке ТТ.

2. Классификация элементов машины

Классификацию элементов машины удобнее начинать с классификации форм неделимых элементов – типовых поверхностей деталей, так как мощность их множества существенно ниже мощности множества самих деталей, а тем более множества сборочных единиц. Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени. При этом действует принцип, согласно которому все члены классификационного деления на каждой его ступени исключают друг друга. Задача классификации существенно упростится, если в основу систематизации положить закономерности формообразования поверхностей.

Большинство поверхностей в деталях машин относится к числу кинематических, т.е. они могут быть получены перемещением некоторой плоской кривой (образующей) по другой, неподвижной в пространстве (направляющей). При этом направляющая и образующая имеет одну общую точку, в которой угол между касательной к образующей и плоскостью, содержащей направляющую, чаще всего является постоянным. В общем случае размеры и форма образующей в процессе движения могут изменяться.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей (т.е. вид направляющей). По этому признаку все поверхности делятся на пять классов:

1) плоские поверхности, направляющей которых является прямая;

2) поверхности вращения, направляющей которых будет окружность;

3) винтовых поверхности, направляющая которых – винтовая линия;

4) зубчатые поверхности, направляющими которых являются периодические кривые разных типов;

5) фасонные поверхности, направляющие которых – алгебраические или трансцендентные кривые.

Подкласс отражает совокупность форм образующих, обладающих некоторым общим признаком, а группа уточняет форму образующей. Следующей ступенью классификации является вид поверхности, который определяет форму границ поверхности по длине или, другими словами, свободу выхода инструмента. В зависимости от расположения поверхности относительно материала детали на последней ступени классификации выделяются два типа поверхностей: наружные и внутренние.

Схема классификационной иерархии поверхностей деталей машин, а также подробные классификационные таблицы форм поверхностей деталей машин приведены в Приложении 2. Эти таблицы показывают, что не все группы поверхностей имеют полный набор видов и не у всех видов поверхностей могут быть реализованы оба типа. Например, окна в классе плоских поверхностей могут быть только закрытыми и внутренними, а направляющие обычно бывают только открытыми. Канавки поверхностей вращения могут быть только полуоткрытыми, а резьбы не могут быть закрытыми.

Для полного описания типовой поверхности необходимо указать еще ее геометрические и механические показатели качества. На чертеже эти показатели задаются размерами с указанием отклонений (размеров, относительного положения и формы), значениями Ra (или Rz) и твердостью.

Размеры многих типовых поверхностей (зубчатых, резьб, Т-образных канавок и т.д.) можно разделить на независимые (или определяющие) и зависимые, значения которых определены значениями независимых размеров. Так, модуль и число зубьев прямозубой шестерни определяют наружный, средний и внутренний диаметры зубчатого венца, высоту и толщину зуба, параметры его эвольвентного профиля.

С каждой типовой поверхностью можно связать локальную систему координат с главной осью Zi. Тогда относительное расположение двух типовых поверхностей (i-й и j-й) в детали характеризуется расстоянием между началами их локальных систем координат (О-i и О-j), а также углами между главными локальными осями Zi и Zj. В приложении 3 показаны варианты относительного расположения типовых поверхностей.

Несколько типовых поверхностей детали, выполняющих одну общую функцию или некоторый набор однородных функций, назовем функциональным модулем детали. Функциональные модули детали выполняют функции ориентации (с лишением шести, пяти или четырех степеней свободы) самой детали. Кроме функциональных модулей, функциональных типовых поверхностей и вспомогательных поверхностей, деталь имеет так называемые свободные поверхности, которые выполняют функции объединения функциональных элементов в деталь.

Конструкторско-технологическая классификация деталей машин является задачей намного более сложной, чем классификация их компонентов. Решение этой задачи было начато в 1937 г. А.П. Соколовским и затем продолжено в работах Ф.С. Демьянюка и Е.И. Глущенко. Однако разработать детальный общемашиностроительный классификатор, который мог был служить рабочим документом технологу-машиностроителю, пожалуй, невозможно. Задача становится реальной, если проводить классификацию в пределах отрасли машиностроения, а еще лучше – в пределах предприятия[ 2 ].

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам:

4) по применяемому материалу.

Геометрическая форма детали предопределяется ее функцией и вместе с габаритными размерами, показателями точности, материалом и его твердостью предопределяет технологию ее изготовления для конкретного типа производства.

1) ступенчатые валы;

3) валы шестерни;

4) ходовые винты;

6) кулачковые валы.

Затем, в зависимости от наличия осевого и радиального отверстий, шпоночных пазов, шлицевых поверхностей, резьб и комбинаций указанных функциональных поверхностей, группа ступенчатых валов делится на подгруппы и т.д.

Следует отметить, что в каждой отрасли машиностроения применяется набор деталей оригинальной формы, которые редко или совсем не встречаются в машинах других отраслей (например, станины и шпиндели металлорежущих станков; цилиндры, линотипные матрицы, шпационные клинья и рамы полиграфических машин; иглы и цилиндры трикотажных машин и т.д. С другой стороны, очень многие детали являются универсальными, т.е. применяются в самых разных машинах.

По второму признаку (габаритным размерам) все детали подразделяются на четыре группы: мелкие, средние, крупные и особо крупные. Границы между группами условны и нечетки. В некоторых случаях предпочитают относить деталь к той или иной габаритной группе по ее массе.

По третьему признаку (наиболее высокому квалитету точности, установленному на какой-либо размер детали) все детали также делятся на четыре группы: высокоточные (если максимальная точность линейных размеров соответствует 4-му и 5-му квалитетам), точные (6-й, 7-й квалитеты), средней точности (8…10 квалитеты), неточные (11…14-й квалитеты) 3 .

По четвертому признаку (применяемому материалу) детали разделены на семь групп:

1) из сталей конструкционных;

2) из сталей легированных;

4) из алюминиевых сплавов;

5) из медных сплавов;

7) из прочих материалов.

Механические свойства и обрабатываемость резанием стали существенно изменяются в результате термической обработки. Поэтому в первой и второй группах выделяются следующие подгруппы деталей: 0) из стали в состоянии поставки;

1) из улучшаемой стали;

2) из цементируемой стали;

3) из закаливаемой стали.

Множество деталей становится системой (функциональной единицей и (или) машиной), когда между ними с помощью различных соединений устанавливаются размерные связи.

Машина – это техническая система, которая создается для выполнения определенных функций. Основные элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях. Все технические требования можно разбить на следующие группы: функциональные требования; требования к взаимодействию машины и человека; требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды.

Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей. По этому признаку все поверхности делятся на пять классов: плоские поверхности; поверхности вращения; винтовые поверхности; зубчатые поверхности; фасонные поверхности.

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам: функционально-геометрическому; размерному; точностному; по применяемому материалу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн: Выш. шк.,1997.

Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003.

1 Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн: Выш. шк.,1997. – 17.

3 Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003. – с. 23.

Машина представляет собой техническую систему, которая создается для выполнения определенных функций. Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях.

В настоящей работе предполагается раскрыть сущность машины как технической системы, раскрыть такие основные понятия, связанные с машиной как функциональные компоненты машины, функционально-сборочная единица машины, деталь машины, неделимый элемент, основные элементы машины, вспомогательные элементы, технические требования, допуск, класс, подкласс, функциональный модуль детали, раскрыть основные классификации элементов машин.

Машина как объект производства: основные понятия, элементы, функции

Машина (как и ее части) является технической системой, которая создается для выполнения определенных функций, т.е. имеет определенное служебное назначение. Функциональными компонентами машины называют сборочные единицы (узлы) различных уровней сложности, детали и части деталей, включая неделимые элементы.

Функционально-сборочной единицей машины называется множество связанных деталей, в совокупности выполняющих хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины. Крупные функционально-сборочные единицы часто можно разделить на более простые.

Деталью машины называется отдельное тело из однородного материала, имеющее определенную геометрическую форму и выполняющее хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины.

Неделимым элементом называют часть детали (или одну деталь), выполняющую не менее одной функции по обеспечению работы других элементов.

Основные (или исполнительные) элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Аналогично можно выделить основные элементы любой функциональной машины.

Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины. Элементы связи обеспечивают определенную степень свободы (от нуля до пяти) движения одних элементов по отношению к другим. Элементы передачи передают на расстояние механическую энергию движения и (или) статические силы и моменты с одновременным их преобразованием. Элементы управления осуществляют сбор, хранение и переработку информации для выработки управляющего воздействия и передачу его исполнительным элементам. Двигатели преобразуют энергию заданного вида (обычно электрическую) в механическую.

Движители преобразуют работу двигателя или другого источника энергии в работу на преодоление сил сопротивления движению машины. Элементы гашения скоростей и ускорений уменьшают скорость движения или амплитуду колебаний. Иногда перечисленные элементы трудно выделить, так как часто многие узлы и детали выполняют одновременно несколько функций.

В процессе работы между элементами машины возникают и действуют размерные, кинематические, силовые, физико-химические и временные связи и отношения. Следует отметить, что все виды отношений и связей закладываются в машину в процессе ее создания в виде размерных отношений (размеров, расстояний, относительных поворотов, формы и микрогеометрии поверхностей деталей) и в виде наборов свойств материалов, из которых изготовлены детали машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях (ТТ) – системе качественных показателей с установленными на них количественными значениями. Для любого показателя качества P следует различать заданное (Рзад), действительное (Рдт) и измеренное (Риз) значения. Точность изготовления машины (или ее элементов) характеризуется степенью приближения действительных значений показателей качества к заданным. Точность измерения показателя качества определяется степенью приближения измеренного значения к действительному. Вообще, точность оценивается отклонением ( ), на которое налагается допуск.

Допуском называют всякое ограничение любого показателя качества. Он характеризует требуемую точность. Фактическая точность для отдельного элемента характеризуется фактическим отклонением, а для множества одноименных элементов машины – полем рассеяния)[[1]].

Все технические требования можно разбить на следующие группы: ТТ1 – функциональные требования; ТТ2 – требования к взаимодействию машины и человека; ТТ3 – требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; ТТ4 – требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды. Функциональные требования ТТ1 представляют собой чаще всего самую важную и многочисленную группу, всегда присутствующую в полном списке ТТ.

2. Классификация элементов машины

Классификацию элементов машины удобнее начинать с классификации форм неделимых элементов – типовых поверхностей деталей, так как мощность их множества существенно ниже мощности множества самих деталей, а тем более множества сборочных единиц. Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени. При этом действует принцип, согласно которому все члены классификационного деления на каждой его ступени исключают друг друга. Задача классификации существенно упростится, если в основу систематизации положить закономерности формообразования поверхностей.

Большинство поверхностей в деталях машин относится к числу кинематических, т.е. они могут быть получены перемещением некоторой плоской кривой (образующей) по другой, неподвижной в пространстве (направляющей). При этом направляющая и образующая имеет одну общую точку, в которой угол между касательной к образующей и плоскостью, содержащей направляющую, чаще всего является постоянным. В общем случае размеры и форма образующей в процессе движения могут изменяться.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей (т.е. вид направляющей). По этому признаку все поверхности делятся на пять классов:

1) плоские поверхности, направляющей которых является прямая;

2) поверхности вращения, направляющей которых будет окружность;

3) винтовых поверхности, направляющая которых – винтовая линия;

4) зубчатые поверхности, направляющими которых являются периодические кривые разных типов;

5) фасонные поверхности, направляющие которых – алгебраические или трансцендентные кривые.

Подкласс отражает совокупность форм образующих, обладающих некоторым общим признаком, а группа уточняет форму образующей. Следующей ступенью классификации является вид поверхности, который определяет форму границ поверхности по длине или, другими словами, свободу выхода инструмента. В зависимости от расположения поверхности относительно материала детали на последней ступени классификации выделяются два типа поверхностей: наружные и внутренние.

Схема классификационной иерархии поверхностей деталей машин, а также подробные классификационные таблицы форм поверхностей деталей машин приведены в Приложении 2. Эти таблицы показывают, что не все группы поверхностей имеют полный набор видов и не у всех видов поверхностей могут быть реализованы оба типа. Например, окна в классе плоских поверхностей могут быть только закрытыми и внутренними, а направляющие обычно бывают только открытыми. Канавки поверхностей вращения могут быть только полуоткрытыми, а резьбы не могут быть закрытыми.

Для полного описания типовой поверхности необходимо указать еще ее геометрические и механические показатели качества. На чертеже эти показатели задаются размерами с указанием отклонений (размеров, относительного положения и формы), значениями Ra (или Rz) и твердостью.

Размеры многих типовых поверхностей (зубчатых, резьб, Т-образных канавок и т.д.) можно разделить на независимые (или определяющие) и зависимые, значения которых определены значениями независимых размеров. Так, модуль и число зубьев прямозубой шестерни определяют наружный, средний и внутренний диаметры зубчатого венца, высоту и толщину зуба, параметры его эвольвентного профиля.

С каждой типовой поверхностью можно связать локальную систему координат с главной осью Zi. Тогда относительное расположение двух типовых поверхностей (i-й и j-й) в детали характеризуется расстоянием между началами их локальных систем координат (О-i и О-j), а также углами между главными локальными осями Zi и Zj. В приложении 3 показаны варианты относительного расположения типовых поверхностей.

Несколько типовых поверхностей детали, выполняющих одну общую функцию или некоторый набор однородных функций, назовем функциональным модулем детали. Функциональные модули детали выполняют функции ориентации (с лишением шести, пяти или четырех степеней свободы) самой детали. Кроме функциональных модулей, функциональных типовых поверхностей и вспомогательных поверхностей, деталь имеет так называемые свободные поверхности, которые выполняют функции объединения функциональных элементов в деталь.

Конструкторско-технологическая классификация деталей машин является задачей намного более сложной, чем классификация их компонентов. Решение этой задачи было начато в 1937 г. А.П. Соколовским и затем продолжено в работах Ф.С. Демьянюка и Е.И. Глущенко. Однако разработать детальный общемашиностроительный классификатор, который мог был служить рабочим документом технологу-машиностроителю, пожалуй, невозможно. Задача становится реальной, если проводить классификацию в пределах отрасли машиностроения, а еще лучше – в пределах предприятия[[2]].

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам:

4) по применяемому материалу.

Геометрическая форма детали предопределяется ее функцией и вместе с габаритными размерами, показателями точности, материалом и его твердостью предопределяет технологию ее изготовления для конкретного типа производства.

1) ступенчатые валы;

3) валы шестерни;

4) ходовые винты;

6) кулачковые валы.

Затем, в зависимости от наличия осевого и радиального отверстий, шпоночных пазов, шлицевых поверхностей, резьб и комбинаций указанных функциональных поверхностей, группа ступенчатых валов делится на подгруппы и т.д.

Следует отметить, что в каждой отрасли машиностроения применяется набор деталей оригинальной формы, которые редко или совсем не встречаются в машинах других отраслей (например, станины и шпиндели металлорежущих станков; цилиндры, линотипные матрицы, шпационные клинья и рамы полиграфических машин; иглы и цилиндры трикотажных машин и т.д. С другой стороны, очень многие детали являются универсальными, т.е. применяются в самых разных машинах.

По второму признаку (габаритным размерам) все детали подразделяются на четыре группы: мелкие, средние, крупные и особо крупные. Границы между группами условны и нечетки. В некоторых случаях предпочитают относить деталь к той или иной габаритной группе по ее массе.

По третьему признаку (наиболее высокому квалитету точности, установленному на какой-либо размер детали) все детали также делятся на четыре группы: высокоточные (если максимальная точность линейных размеров соответствует 4-му и 5-му квалитетам), точные (6-й, 7-й квалитеты), средней точности (8…10 квалитеты), неточные (11…14-й квалитеты)[3].

По четвертому признаку (применяемому материалу) детали разделены на семь групп:

1) из сталей конструкционных;

2) из сталей легированных;

4) из алюминиевых сплавов;

5) из медных сплавов;

7) из прочих материалов.

Механические свойства и обрабатываемость резанием стали существенно изменяются в результате термической обработки. Поэтому в первой и второй группах выделяются следующие подгруппы деталей: 0) из стали в состоянии поставки;

1) из улучшаемой стали;

2) из цементируемой стали;

3) из закаливаемой стали.

Множество деталей становится системой (функциональной единицей и (или) машиной), когда между ними с помощью различных соединений устанавливаются размерные связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Машина – это техническая система, которая создается для выполнения определенных функций. Основные элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях. Все технические требования можно разбить на следующие группы: функциональные требования; требования к взаимодействию машины и человека; требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды.

Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей. По этому признаку все поверхности делятся на пять классов: плоские поверхности; поверхности вращения; винтовые поверхности; зубчатые поверхности; фасонные поверхности.

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам: функционально-геометрическому; размерному; точностному; по применяемому материалу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

3.Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003.

[1] Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн: Выш. шк.,1997. – 17.

[3] Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003. – с. 23.

Машина представляет собой техническую систему, которая создается для выполнения определенных функций. Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях.

В настоящей работе предполагается раскрыть сущность машины как технической системы, раскрыть такие основные понятия, связанные с машиной как функциональные компоненты машины, функционально-сборочная единица машины, деталь машины, неделимый элемент, основные элементы машины, вспомогательные элементы, технические требования, допуск, класс, подкласс, функциональный модуль детали, раскрыть основные классификации элементов машин.

Машина как объект производства: основные понятия, элементы, функции

Машина (как и ее части) является технической системой, которая создается для выполнения определенных функций, т.е. имеет определенное служебное назначение. Функциональными компонентами машины называют сборочные единицы (узлы) различных уровней сложности, детали и части деталей, включая неделимые элементы.

Функционально-сборочной единицей машины называется множество связанных деталей, в совокупности выполняющих хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины. Крупные функционально-сборочные единицы часто можно разделить на более простые.

Деталью машины называется отдельное тело из однородного материала, имеющее определенную геометрическую форму и выполняющее хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины.

Неделимым элементом называют часть детали (или одну деталь), выполняющую не менее одной функции по обеспечению работы других элементов.

Основные (или исполнительные) элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Аналогично можно выделить основные элементы любой функциональной машины.

Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины. Элементы связи обеспечивают определенную степень свободы (от нуля до пяти) движения одних элементов по отношению к другим. Элементы передачи передают на расстояние механическую энергию движения и (или) статические силы и моменты с одновременным их преобразованием. Элементы управления осуществляют сбор, хранение и переработку информации для выработки управляющего воздействия и передачу его исполнительным элементам. Двигатели преобразуют энергию заданного вида (обычно электрическую) в механическую.

Движители преобразуют работу двигателя или другого источника энергии в работу на преодоление сил сопротивления движению машины. Элементы гашения скоростей и ускорений уменьшают скорость движения или амплитуду колебаний. Иногда перечисленные элементы трудно выделить, так как часто многие узлы и детали выполняют одновременно несколько функций.

В процессе работы между элементами машины возникают и действуют размерные, кинематические, силовые, физико-химические и временные связи и отношения. Следует отметить, что все виды отношений и связей закладываются в машину в процессе ее создания в виде размерных отношений (размеров, расстояний, относительных поворотов, формы и микрогеометрии поверхностей деталей) и в виде наборов свойств материалов, из которых изготовлены детали машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях (ТТ) – системе качественных показателей с установленными на них количественными значениями. Для любого показателя качества P следует различать заданное (Рзад), действительное (Рдт) и измеренное (Риз) значения. Точность изготовления машины (или ее элементов) характеризуется степенью приближения действительных значений показателей качества к заданным. Точность измерения показателя качества определяется степенью приближения измеренного значения к действительному. Вообще, точность оценивается отклонением ( ), на которое налагается допуск.

Допуском называют всякое ограничение любого показателя качества. Он характеризует требуемую точность. Фактическая точность для отдельного элемента характеризуется фактическим отклонением, а для множества одноименных элементов машины – полем рассеяния)[[1] ].

Все технические требования можно разбить на следующие группы: ТТ1 – функциональные требования; ТТ2 – требования к взаимодействию машины и человека; ТТ3 – требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; ТТ4 – требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды. Функциональные требования ТТ1 представляют собой чаще всего самую важную и многочисленную группу, всегда присутствующую в полном списке ТТ.

2. Классификация элементов машины

Классификацию элементов машины удобнее начинать с классификации форм неделимых элементов – типовых поверхностей деталей, так как мощность их множества существенно ниже мощности множества самих деталей, а тем более множества сборочных единиц. Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени. При этом действует принцип, согласно которому все члены классификационного деления на каждой его ступени исключают друг друга. Задача классификации существенно упростится, если в основу систематизации положить закономерности формообразования поверхностей.

Большинство поверхностей в деталях машин относится к числу кинематических, т.е. они могут быть получены перемещением некоторой плоской кривой (образующей) по другой, неподвижной в пространстве (направляющей). При этом направляющая и образующая имеет одну общую точку, в которой угол между касательной к образующей и плоскостью, содержащей направляющую, чаще всего является постоянным. В общем случае размеры и форма образующей в процессе движения могут изменяться.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей (т.е. вид направляющей). По этому признаку все поверхности делятся на пять классов:

1) плоские поверхности, направляющей которых является прямая;

2) поверхности вращения, направляющей которых будет окружность;

3) винтовых поверхности, направляющая которых – винтовая линия;

4) зубчатые поверхности, направляющими которых являются периодические кривые разных типов;

5) фасонные поверхности, направляющие которых – алгебраические или трансцендентные кривые.

Подкласс отражает совокупность форм образующих, обладающих некоторым общим признаком, а группа уточняет форму образующей. Следующей ступенью классификации является вид поверхности, который определяет форму границ поверхности по длине или, другими словами, свободу выхода инструмента. В зависимости от расположения поверхности относительно материала детали на последней ступени классификации выделяются два типа поверхностей: наружные и внутренние.

Схема классификационной иерархии поверхностей деталей машин, а также подробные классификационные таблицы форм поверхностей деталей машин приведены в Приложении 2. Эти таблицы показывают, что не все группы поверхностей имеют полный набор видов и не у всех видов поверхностей могут быть реализованы оба типа. Например, окна в классе плоских поверхностей могут быть только закрытыми и внутренними, а направляющие обычно бывают только открытыми. Канавки поверхностей вращения могут быть только полуоткрытыми, а резьбы не могут быть закрытыми.

Для полного описания типовой поверхности необходимо указать еще ее геометрические и механические показатели качества. На чертеже эти показатели задаются размерами с указанием отклонений (размеров, относительного положения и формы), значениями Ra (или Rz) и твердостью.

Размеры многих типовых поверхностей (зубчатых, резьб, Т-образных канавок и т.д.) можно разделить на независимые (или определяющие) и зависимые, значения которых определены значениями независимых размеров. Так, модуль и число зубьев прямозубой шестерни определяют наружный, средний и внутренний диаметры зубчатого венца, высоту и толщину зуба, параметры его эвольвентного профиля.

С каждой типовой поверхностью можно связать локальную систему координат с главной осью Zi. Тогда относительное расположение двух типовых поверхностей (i-й и j-й) в детали характеризуется расстоянием между началами их локальных систем координат (О-i и О-j), а также углами между главными локальными осями Ziи Zj. В приложении 3 показаны варианты относительного расположения типовых поверхностей.

Несколько типовых поверхностей детали, выполняющих одну общую функцию или некоторый набор однородных функций, назовем функциональным модулем детали. Функциональные модули детали выполняют функции ориентации (с лишением шести, пяти или четырех степеней свободы) самой детали. Кроме функциональных модулей, функциональных типовых поверхностей и вспомогательных поверхностей, деталь имеет так называемые свободные поверхности, которые выполняют функции объединения функциональных элементов в деталь.

Конструкторско-технологическая классификация деталей машин является задачей намного более сложной, чем классификация их компонентов. Решение этой задачи было начато в 1937 г. А.П. Соколовским и затем продолжено в работах Ф.С. Демьянюка и Е.И. Глущенко. Однако разработать детальный общемашиностроительный классификатор, который мог был служить рабочим документом технологу-машиностроителю, пожалуй, невозможно. Задача становится реальной, если проводить классификацию в пределах отрасли машиностроения, а еще лучше – в пределах предприятия[[2] ].

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам:

4) по применяемому материалу.

Геометрическая форма детали предопределяется ее функцией и вместе с габаритными размерами, показателями точности, материалом и его твердостью предопределяет технологию ее изготовления для конкретного типа производства.

1) ступенчатые валы;

3) валы шестерни;

4) ходовые винты;

6) кулачковые валы.

Затем, в зависимости от наличия осевого и радиального отверстий, шпоночных пазов, шлицевых поверхностей, резьб и комбинаций указанных функциональных поверхностей, группа ступенчатых валов делится на подгруппы и т.д.

Следует отметить, что в каждой отрасли машиностроения применяется набор деталей оригинальной формы, которые редко или совсем не встречаются в машинах других отраслей (например, станины и шпиндели металлорежущих станков; цилиндры, линотипные матрицы, шпационные клинья и рамы полиграфических машин; иглы и цилиндры трикотажных машин и т.д. С другой стороны, очень многие детали являются универсальными, т.е. применяются в самых разных машинах.

По второму признаку (габаритным размерам) все детали подразделяются на четыре группы: мелкие, средние, крупные и особо крупные. Границы между группами условны и нечетки. В некоторых случаях предпочитают относить деталь к той или иной габаритной группе по ее массе.

По третьему признаку (наиболее высокому квалитету точности, установленному на какой-либо размер детали) все детали также делятся на четыре группы: высокоточные (если максимальная точность линейных размеров соответствует 4-му и 5-му квалитетам), точные (6-й, 7-й квалитеты), средней точности (8…10 квалитеты), неточные (11…14-й квалитеты)[3].

По четвертому признаку (применяемому материалу) детали разделены на семь групп:

1) из сталей конструкционных;

2) из сталей легированных;

4) из алюминиевых сплавов;

5) из медных сплавов;

7) из прочих материалов.

Механические свойства и обрабатываемость резанием стали существенно изменяются в результате термической обработки. Поэтому в первой и второй группах выделяются следующие подгруппы деталей: 0) из стали в состоянии поставки;

1) из улучшаемой стали;

2) из цементируемой стали;

3) из закаливаемой стали.

Множество деталей становится системой (функциональной единицей и (или) машиной), когда между ними с помощью различных соединений устанавливаются размерные связи.

Машина – это техническая система, которая создается для выполнения определенных функций. Основные элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях. Все технические требования можно разбить на следующие группы: функциональные требования; требования к взаимодействию машины и человека; требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды.

Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей. По этому признаку все поверхности делятся на пять классов: плоские поверхности; поверхности вращения; винтовые поверхности; зубчатые поверхности; фасонные поверхности.

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам: функционально-геометрическому; размерному; точностному; по применяемому материалу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

2. Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн: Выш. шк.,1997.

3. Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003.

[1] Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн: Выш. шк.,1997. – 17.

[3] Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003. – с. 23.

Читайте также: