Подвижные и неподвижные соединения деталей реферат

Обновлено: 07.07.2024

Изготовляемые промышленностью машины, станки, приборы и аппараты состоят из различных определенным образом объединенных и взаимосвязанных деталей, которые соединяются между собой различными способами. Соединение деталей обеспечивает их определенное взаимное положение в процессе работы.
Различают разъемные и неразъемные соединения деталей. К разъемным относят соединения, допускающие разборку и повторную сборку соединяемых деталей без разрушения и повреждения. К ним относятся, например, соединения, выполняемые с помощью болта с гайкой.
К неразъемным относят соединения деталей с жесткой механической связью,

Содержание

Введение 2
Разъемные соединения 2
Болтовое соединение 2
Шпилечное соединение 2
Шпоночное соединение 2
Сборочный чертеж 2
Эскиз 2
Вал 2
Зубчатое колесо 2
Спецификация 2
Расчет параметров зубчатого колеса 2
Список литературы 2

Работа содержит 1 файл

kursovaya.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Иркутский государственный технический университет

Кафедра начертательной геометрии и технического черчения

Допускаю к защите

Разъемные соединения деталей машин

к курсовой работе по дисциплине

Выполнил
студент группы

Разъемные соединения 2

Болтовое соединение 2

Шпилечное соединение 2

Шпоночное соединение 2

Сборочный чертеж 2

Зубчатое колесо 2

Расчет параметров зубчатого колеса 2

Список литературы 2

Различают разъемные и неразъемные соединения деталей. К разъемным относят соединения, допускающие разборку и повторную сборку соединяемых деталей без разрушения и повреждения. К ним относятся, например, соединения, выполняемые с помощью болта с гайкой.

К неразъемным относят соединения деталей с жесткой механической связью, сохраняющейся в течение всего срока их службы. Разборка таких соединений невозможна без разрушений или повреждений самих деталей или связывающих их элементов. К неразъемным можно отнести, например, соединения деталей сваркой, заклепками, пайкой.

В свою очередь, разъемные соединения делятся на подвижные, допускающие перемещение одной детали относительно другой, и неподвижные, в которых детали не могут перемещаться одна относительно другой. Примером подвижного соединения деталей может быть соединение подвижной гайки с винтом суппорта токарного станка, а неподвижного - соединение деталей при помощи винта.

Выделяют также группы специальных соединений, к которым относятся соединения деталей в передачах у машин, например соединения зубчатых колес. Сюда же относят соединения деталей с помощью пружин, когда после снятия нагрузки детали надо вернуть в исходное положение.

При выполнении на чертежах соединений деталей используют их полные, упрощенные или условные изображения. Иногда (например при обозначении сварки, пайки и др.) применяют дополнительные условные обозначения.

В настоящее время в машиностроении широкое распространение получили разъемные соединения: резьбовые, зубчатые (шлицевые), шпоночные, штифтовые, шплинтовые, клиновые, соединения сочленением.

Большое распространение в современном машиностроении получили разъемные соединения деталей машин, осуществляемые с помощью резьбы. Резьбовое соединение может обеспечивать относительную неподвижность деталей или перемещение одной детали относительно другой. Основным соединяющим элементом в резьбовом соединении является резьба.

Резьбой называется поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. При этом образуется винтовой выступ соответствующего профиля, ограниченный винтовыми и цилиндрическими или коническими поверхностями.

Резьбы классифицируются по форме поверхности, на которой она нарезана (цилиндрические, конические), по расположению резьбы на поверхности стержня или отверстия (наружные, внутренние), по форме профиля (треугольная, прямоугольная, трапецеидальная, круглая), назначению (крепежные, крепежно-уплотнительные, ходовые, специальные и др.), направлению винтовой поверхности (левые и правые) и по числу заходов (однозаходные и многозаходные).

Все резьбы делятся на две группы: стандартные и нестандартные; у стандартных резьб все их параметры определяются стандартами.

Диаметры наружной резьбы обозначают d, dl, d2, а внутренней резьбы в отверстии - D, Dl И D2.

Наружный диаметр резьбы d (D) - диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной или впадин внутренней резьбы. Этот диаметр для большинства резьб является определяющим и входит в условное обозначение резьбы.

Болтовое соединение состоит из болта, гайки, шайбы и соединяемых деталей. В соединяемых деталях просверливают сквозные отверстия диаметром d_o = (1,05 . 1,1 O)d, где d - диаметр резьбы болта. В отверстие вставляют болт, надевают на него шайбу и навинчивают до упора гайку.

Длину болта определяют по формуле l= Н( + Н₂ + S_Ш + Н + К, где Н и Н₂ - толщина соединяемых деталей; S_Ш - толщина шайбы, S_Ш = 0,1 5d; Н - высота гайки, Н = 0,8d; К - длина выступающего стержня болта, К = 0,35d.

Расчетную длину болта округляют до ближайшей стандартной длины болта.

На чертеже болтового соединения выполняют не менее двух изображений - на плоскости проекций, параллельной оси болта, и на плоскости проекций, перпендикулярной его оси (со стороны гайки). При изображении болтового соединения в разрезе болт, гайку и шайбу показывают неразрезанными. Головку болта и гайку на главном виде изображают тремя гранями. Смежные детали штрихуют с наклоном в разные стороны. На чертеже болтового соединения указывают три размера: диаметр резьбы, длину болта и диаметр отверстия под болт.

Условные обозначения болта, гайки и шайбы записываются в спецификации сборочного чертежа.

Шпилечное соединение состоит из шпильки, шайбы, гайки и соединяемых деталей. Соединение деталей шпилькой применяется тогда, когда нет места для головки болта или когда одна из соединяемых деталей имеет значительную толщину. В этом случае экономически нецелесообразно сверлить глубокое отверстие и ставить болт большой длины. Соединение шпилькой уменьшает массу конструкций. Одна из соединяемых шпилькой деталей имеет углубление с резьбой - гнездо под шпильку, которая ввинчивается в него концом l₁. Остальные соединяемые детали имеют сквозные отверстия диаметром do = (1,05 . 1,1 O)d, где d - диаметр резьбы шпильки. Гнездо сначала высверливается на глубину l₂, которая на 0,5d больше ввинчиваемого конца шпильки, а затем в гнезде нарезается резьба. На входе в гнездо выполняется фаска с = 0,15d. При ввинченной в гнездо шпильке соединение деталей дальше осуществляется как в случае болтового соединения.

Длину шпильки определяют по формуле l = Н₂ + S_Ш + Н + К, где, Н₂ - толщина присоединяемой детали; S_Ш - толщина шайбы; Н - высота гайки; К - длина выступающего конца над гайкой. Расчетную длину шпильки округляют до стандартного значения.

На чертеже шпилечного соединения линия раздела соединяемых деталей должна совпадать с границей резьбы ввинчиваемого резьбового конца шпильки. Гнездо под шпильку оканчивается конической поверхностью с углом 120 0 . Нарезать резьбу до конца гнезда практически невозможно, но на сборочных чертежах допускается изображать резьбу на всю глубину гнезда. На чертеже шпилечного соединения указывают те же размеры, что и на чертеже болтового соединения. Штриховку в резьбовом соединении шпильки с деталью, в которую шпилька ввинчена, в разрезе доводят до сплошной основной линии резьбы на шпильке и в гнезде.

Соединение шпоночное состоит из вала, колеса и шпонки.

Шпонка представляет собой деталь призматической (шпонки призматические или клиновые) или сегментной (шпонки сегментные) формы, размеры которой определены стандартом. Шпонки применяют для передачи крутящего момента.

В специальную канавку-паз на валу закладывается шпонка. На вал насаживают колесо так, чтобы паз ступицы колеса попал на выступающую часть шпонки. Размеры пазов на валу и в ступице колеса должны соответствовать поперечному сечению шпонки.

Шпонки призматические бывают обыкновенные и направляющие. Направляющие шпонки крепят к валу винтами; их применяют, когда колесо перемещается вдоль вала.

По форме торцов шпонки бывают трех исполнений: исполнение 1 - оба торца закруглены; исполнение 2 - один торец закруглен, второй - плоский; исполнение 3 - оба торца плоские.

Рабочими поверхностями у шпонок призматических и сегментных являются боковые грани, а у клиновых верхняя и нижняя широкие грани, одна из которых имеет уклон 1: 100.

Поперечные сечения всех шпонок имеют форму прямоугольников с небольшими фасками или скругленными. Размеры сечений шпонок выбираются в зависимости от диаметра вала, а длина шпонок - в зависимости от передаваемых усилий.

Условные обозначения шпонок определяются стандартами и включают в себя: наименование, исполнение, размеры, номер стандарта. Пример условного обозначения шпонки:

Шпонка 10х8х60 ГОСТ 23360-78 - призматическая, первого исполнения, с размерами поперечного сечения 10х8 мм, длина 60 мм.

Чертежи шпоночных соединений выполняются по общим правилам. Шпоночное соединение показывают во фронтальном разрезе осевой плоскостью. Шпонку при этом изображают неразрезанной, на валу выполняют местный разрез. Вторым изображением шпоночного соединения служит сечение плоскостью, перпендикулярной оси вала. Зазор между основаниями паза во втулке (ступице колеса) и шпонкой показывают увеличенным.

Графический документ, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля, называется сборочным чертежом.

Сборочный чертеж выполняется на стадии разработки рабочей документации на основании чертежа общего вида изделия. На основании ГОСТ 2.109-73 сборочный чертеж должен содержать:

изображение сборочной единицы, дающее представление о расположении и взаимосвязи составных частей, соединяемых по данному чертежу и обеспечивающих возможность осуществления сборки и контроля сборочной единицы;

размеры и другие параметры и требования, которые должны быть выполнены и проконтролированы по данному чертежу;

указания о характере сопряжения разъемных частей изделия, а также указания о способе соединения неразъемных соединений, например сварных, паяных и др.;

номер позиций составных частей, входящих в изделие;

основные характеристики изделия;

размеры габаритные, установочные, присоединительные, а также необходимые справочные размеры.

Количество изображений на сборочном чертеже зависит от сложности конструкций изделия. Учебный сборочный чертеж выполняется обычно в двух или трех основных изображениях с применением разрезов. Рекомендуется соединение половины вида с половиной разреза при наличии симметрии вида и разреза изделия.

Разрезы и сечения на сборочных чертежах служат для выявления внутреннего устройства сборочной единицы и взаимосвязи входящих в нее деталей.

Разрез на сборочном чертеже представляет собой совокупность разрезов отдельных частей, входящих в сборочную единицу. Штриховку одной и той же детали в разрезах на разных изображениях выполняют в одну и ту же сторону, выдерживая одинаковое расстояние (шаг) между линиями штриховки. Штриховку смежных деталей из одного материала разнообразят изменением направления штриховки, сдвигом штрихов или изменением шага штриховки. Сварное, паяное или клееное изделия из одного материала, находящиеся в сборе с другими изделиями, в разрезах и сечениях штрихуют как монолитное тело, показывая границы между деталями сварного изделия сплошными основными линиями. Шарики в разрезах и сечениях всегда показывают нерассеченными. Винты, болты, шпильки, штифты, шпонки, шайбы, гайки и другие стандартные крепежные изделия при продольном разрезе показывают нерассеченными. Непустотелые валы, шпиндели, рукоятки, шатуны и т. п. при продольном разрезе также изображают нерассеченными.

Сборка—это образование разъёмных и неразъёмных соединений составных частей, сборочных единиц или изделия.

Сборка может производиться простым соединением деталей, их запрессовкой, свинчиванием, сваркой, пайкой, клёпкой.

По объёму выполняемых работ сборка делится на узлoвую и oбщую. Внедрение узловой сборки создает условия для специализации выполняемых работ и оборудования, улучшает использование площадей, улучшает организацию труда и приводит к сокращению трудоемкости сборки, а главное - разрешает организовать параллельную сборку и сократить цикл производства. Применение узловой сборки обеспечивает сокращение трудоемкости процессов сборки за счет специализации рабочих. Широко распространена узловая сборка машин с применением различных макетов (приспособлений), имитирующих сопрягаемые детали следующего узла машины. Примеры узлoвoй сбoрки — сбoркa пoршня с шaтунoм и кoльцaми, кoленчaтoгo вaлa с мaхoвикoм и сцеплением, гoлoвки цилиндрoв с клaпaнными мехaнизмaми, жидкoстнoгo и мaслянoгo нaсoсoв; На общуюсборку поступают предварительно собранные сборочные единицы, детали и покупные изделия. Их виды и назначение определяются конструкцией изделия. Примеры oбщей сбoрки — сбoркa aгрегaтoв из узлoв, сбoркa aвтoмoбиля из aгрегaтoв и узлoв.

По стадиям процесса сборка делится:

1. Предварительная — сборка заготовок составных частей или изделия в целом, которые в последующем подвергаются разборке. Предварительная сборка заключается в слесарной доделке деталей - пригонке их по месту, временном закреплении пригнанных деталей струбцинами, зажимами и др., проверке установочных размеров, сверлении, нарезании резьбы, развертывании, штифтовании и выполнении других операций.

2. Промежуточная — сборка отдельных заготовок, выполняемая для дальнейшей их совместной обработки.

3. Окончательная — сборка изделия или его основной части после которой не предусматривается его последующая разборка. Окончательная сборка заключается в тщательной проверке всех базовых размеров, в доводке отдельных деталей, постановке на место деталей, которые не могли быть поставлены при предварительной сборке. Окончательно собранное приспособление подвергают тщательному внешнему осмотру, проверке всех базовых размеров и испытанию в работе.

Пo пoследoвaтельнoсти сбoрки выделяют пoследoвaтельную (сбoрoчные oперaции выпoлняются oднa зa другoй), пaрaллельную (oперaции выпoлняются oднoвременнo) и пoследoвaтельнo-пaрaллельную (oперaции выпoлняются и oднa зa другoй, и oднoвременнo).

Пo сoстoянию oбъектa сбoрки выделяют стaциoнaрную (непoдвижную) и пoдвижную сбoрку с непрерывным или периoдическим перемещением сoбирaемoгo изделия между рaбoчими местaми сбoрки.

Типы соединений деталей машин ,их классификация. Подвижные и неподвижные соединения

Каждая машина получается в результате сборки деталей, осуществляемой с помощью неподвижных и подвижных соединений. Часть производственного процесса, заключающаяся в соединении готовых деталей, сборочных единиц, узлов и агрегатов в изделия, называется сборкой.

Неподвижные(или глухие) соединения — это такие, в которых собранные детали всегда имеют неизменное положение, а следовательно, не могут перемещаться одна относительно другой. Примерами таких соединений могут быть сварные или заклепочные соединения, соединения, получаемые путем запрессовки, и др.

Подвижные соединения образуют кинематические пары (вал и подшипник, винт в гайке и т. д.). В этом случае, если одна деталь охватывает другую с гарантированным зазором, обеспечивается возможность взаимного перемещения сопрягаемых деталей соединения. Кинематические пары бывают вращательные, поступательные и винтовые. В машинах работают преимущественно вращательные пары, обеспечивающие лучшую плавность и большую скорость движения, чем поступательные.

Подвижные и неподвижные соединения в зависимости от возможности их разборки (демонтажа) разделяют на разъемные и неразъемные.

Соединения, при разборке которых нарушается целостность составных частей изделия, называют неразъёмным. К ним относятся заклепочные, сварные, клеевые, посадки с натягом. Неразъемными называются такие соединения, которые могут быть разобраны лишь путем разрушения или недопустимых остаточных деформаций одного из элементов конструкции.

Разъемными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей. К разъемным соединениям относятся резьбовые, шпоночные и шлицевые соединения.

Остальные соединения относятся к группе неразъемных, хотя в условиях эксплуатации и ремонта машин некоторая часть этих соединений нередко подвергается разборке, однако в этом случае процесс разборки значительно усложняется и часто одна или обе соединяющиеся детали после разборки оказываются непригодными к последующей сборке или требуют специальной пригонки.

Классификация соединений:

1. По возможности относительного перемещения деталей:

2. По сохранению целостности деталей:

3. По форме спрягаемых поверхностей:

плоское; цилиндрическое; коническое; винтовое; сферическое; профильное.

4. По методу образования, определяемого процессом получения соединения или конструкцией соединяющей детали:

клёпанное, паяное, прессовое, шпоночное, клиновое и сварное, клееное, резьбовое, шлицевое,

Структура и содержание ТП сборки. Технологическая операция сборки. Виды работ, входящих в процесс сборки.

Технологическая операция сборки представляет собой законченную часть процесса сборки, выполняемого непрерывно над одной сборочной единицей или над совокупностью одновременно собираемых единиц одним или группой рабочих на одном рабочем месте. Сборочная операция—это технологическая операция установки и образования соединений составных частей изделия.

Технологический процесс сборки разрабатывается в следующей последовательности:

1. В зависимости от программного задания устанавливается целесообразная организационная форма сборки.

2. Производится технологический анализ сборочных чертежей и рабочих чертежей деталей с целью отработки технологичности конструкции.

3. Производится размерный анализ конструкции с выполнением соответствующих расчётов и устанавливаются рациональные методы обеспечения требуемой точности сборки. Определяется вероятное количество деталей и узлов пригодных для взаимозаменяемой сборки по методу неполной взаимозаменяемости. Определяются размеры регулирования и пригонки.

4. Определяется целесообразная в данных условиях производства степень дифференциации проектируемого процесса сборки.

5. Устанавливается последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия и составляются схемы общей сборки и узловых сборок изделия. Устанавливается схема сборочного состава и составляется технологическая схема сборки.

6. Определяются наиболее рациональные способы соединения, проверки положения и фиксации всех составляющих сборочных единиц и изделий. Составляется содержание технологических операций и задаются методы контроля и окончательных испытаний изделия.

7. Подбор оборудования.

8. Разработка необходимой технической оснастки—приспособления, режущий и контрольно-измерительный инструмент.

9. Производится техническое нормирование сборочных работ и рассчитываются технологические показатели процесса сборки (определение разряда работы, выбор режима выполнения операций и т.д.).

10. Оформление технологической документации процесса сборки. Кроме этого, производится разработка системы контроля, определяются трудозатраты и расход материалов, а затем осваивается технологический процесс.

Исходные данные для проектирования технологического процесса сборки.

Исходными данными являются:

- чертежи общего вида и отдельных сборочных единиц изделия;

- технические условия на изделие и отдельные сборочные единицы;

- программа выпуска изделия и ряд руководящих технических материалов;

Рабочие чертежи общего вида и отдельных сборочных единиц и другие документы, входящие в комплект конструкторской документации должны содержать все данные, необходимые для сборки, контроля и испытания изделия. Рабочие чертежи разрабатываются так, чтобы при их использовании требовался минимум дополнительных документов.

Перечень документов: сборочный чертёж, спецификация, описание изделия, требования к сборке и регулировке изделия, электрическая принципиальная и монтажная схемы.

Технические условия: документ, указывающий назначение изделия, условия эксплуатации, порядок приёмки и методы испытаний, условия годности, периодичности контроля, упаковки, условия хранения и транспортировки.

Разработка технологического процесса сборки производится в следующем порядке:

1. Определение серийности и организационной формы сборки.

2. Технологический анализ сборочных чертежей—рассматриваются все сведения, необходимые для сборки, а именно:

- все необходимые проекции и разрезы;

- номера и спецификации всех деталей и узлов;

- размеры, выдерживаемые при сборке (остальные размеры на сборке не показываются);

- зазоры в соединениях, которые должны быть выдержаны при сборке;

3. Последовательность и содержание сборочных операций и составление схем сборки.

Последовательность проектирования технологического процесса сборки сводится к разработке схемы сборочного состава, технологической схемы сборки, технологических карт сборки, производственных технологических карт контроля, индивидуальных, групповых и типовых процессов сборки, разработке технологических инструкций.

Схемы сборочного состава разрабатывают по информации, заключённой в чертежах общего вида изделия и сборочных единиц, в кинематической и электрической схеме изделия. Они отражают структуру изделия и последовательность его сборки. Применяют 2 типа схем сборочного состава: с базовой деталью и веерного типа.

Дальше идёт составление технологической схемы сборки.

Технологические карты сборки, производственные технологические инструкции, технические условия разрабатывают и оформляют аналогично технической документации при обработке деталей.

Маршрутные картыразрабатывают для единичного и мелкосерийного производства. Операционные карты — для серийного производства. Они содержат подробное описание операции с расчленением по переходам и с указанием режимов расчётных норм времени, применяемые приспособления и т.д.

Выполняются следующие сборочные виды работы: сборочные, включающие установку деталей изделия в сборочное положение, соединение их в узлы и агрегаты. Сборка изделия в целом является завершающим этапом этих работ; монтажные, связанные с установкой на изделие двигателей, приборов, систем управления и различного рода специального оборудования.

Каждая машина состоит из деталей, число которых зависит от сложности и размеров машины. Так автомобиль содержит около 16 000 деталей (включая двигатель), крупный карусельный станок имеет более 20 000 деталей и т.д.

Чтобы выполнять свои функции в машине детали соединяются между собой определенным образом, образуя подвижные и неподвижные соединения . Например, соединение коленчатого вала двигателя с шатуном, поршня с гильзой цилиндра (подвижные соединения) . Соединение штока гидроцилиндра с поршнем, крышки разъемного подшипника с корпусом (неподвижное соединение) .

Подвижные соединения определяют кинематику машины, а неподвижные – позволяют расчленить машину на отдельные блоки, элементы, детали.

Соединения состоят из соединительных деталей и прилегающих частей соединяемых деталей, форма которых подчинена задаче соединения. В отдельных конструкциях специальные соединительные детали могут отсутствовать.

С точки зрения общности расчетов все соединения делят на две большие группы: неразъемные и разъемные соединения .

Неразъемными называют соединения, которые невозможно разобрать без разрушения или повреждения деталей . К ним относятся заклепочные (клепаные), сварные, клеевые соединения, а также соединения с гарантированным натягом. Неразъемные соединения осуществляются силами молекулярного сцепления (сварка, пайка, склеивание) или механическими средствами (клепка, вальцевание, прессование) .

Разъемными называют соединения, которые можно многократно собирать и разбирать без повреждения деталей . К разъемным относятся резьбовые, шпоночные и шлицевые соединения, штифтовые и клиновые соединения.

По форме сопрягаемых поверхностей соединения делят на плоское , цилиндрическое , коническое , сферическое , винтовое и т.д.

Выбор типа и вида соединения определяется условиями взаимодействия деталей, требованиями к прочности соединения, условиями работы, требованиями к надежности, долговечности и др.

Область применения различных соединений

Как уже указывалось выше, подвижные и неподвижные соединения деталей машин для различных узлов, агрегатов и механизмов подбираются с учетом наибольшей целесообразности - прочностных характеристик, особенностей монтажа, экономичности (стоимости изготовления и эксплуатации) и т. д.

Сварные соединения применяются обычно для соединения деталей, испытывающих значительные по мощности, но постоянные по направлению нагрузки. Получают сварные соединения при помощи сварочных аппаратов различных типов (электродуговая сварка, газосварка и т.д.). Сварные швы могут быть сплошными, прерывистыми, круговыми.

Бывает так же точечная сварка; применяются т.н. "электрозаклепки", представляющие собой сварные швы, уложенные внутри отверстия одной из соединяемых деталей на поверхность другой детали.

Пайка , в общем, по технологии и характеристикам сходна со сваркой, но отличается тем, что для пайки применяются специальные составы (припои), как правило на основе олова, свинца и флюсовых добавок. Наиболее широко пайка применяется в радиотехнике, электронике, при соединении деталей гидравлических систем (пайка трубок и штуцеров) и т.д.

Заклепочное (клепаное) соединение применяется в случаях, когда соединяемые детали испытывают знакопеременные нагрузки малой и средней мощности (в том числе вибрации), или знакопеременные нагрузки большой мощности, исключающие работу на срез. Пример: рамы, корпуса, крепление несъемных облицовок и т.п.

Резьбовые соединения применяются повсеместно и являются наиболее распространенным видом соединения в технике. Суть резьбового соединения в применении пары дополнительных деталей, соединяющихся посредством вворачивания одной детали в другую по резьбе, и тем самым соединяющих основные детали.

Надежность резьбового соединения обеспечивается за счет силы трения в витках резьбы. Коэффициент трения в правильно соединенных деталях должен превышать коэффициент сдвига основных деталей. Величина коэффициента трения зависит от момента затяжки резьбового соединения, размеров и свойств резьбовой пары.

Наиболее распространенными элементами резьбовых соединений являются болты, винты, шпильки, гайки.

Шпоночные и шлицевые соединения применяются при соединении деталей совместного вращения. Чаще всего это валы и зубчатые колеса, валы и шкивы, валы и муфты, а так же валы и всевозможные рукоятки, толкатели и т.п. Шлицевое соединение обеспечивает передачу значительно большего момента, чем шпоночное и применяется в более нагруженных узлах.

Штифтовое соединение обеспечивает неподвижность и точную ориентацию деталей относительно друг друга и применяется, например, для обеспечения соосности отверстий в деталях разъемных корпусов (корпуса редукторов, коробок перемены передач и т.д.).

Требования к соединениям деталей машин

Проектирование соединений является очень ответственной задачей, поскольку большинство разрушений в машинах происходит именно в местах соединений.

К соединениям в зависимости от их назначения предъявляются требования прочности, плотности (герметичности) и жесткости.

При оценке прочности соединения стремятся приблизить его прочность к прочности соединяемых элементов, т. е. стремятся обеспечить равнопрочность конструкции.

Требование плотности является основным для сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Уплотнение разъемного соединения достигается за счет:

· сильного сжатия достаточно качественно обработанных поверхностей;

· введения прокладок из легко деформируемого материала.

При этом рабочее удельное давление q в плоскости стыка должно лежать в пределах q = (1,5. 4)p , где: p – внутренне давление жидкости в сосуде .

Экспериментальные исследования показали, что жесткость соединения во много раз меньше жесткости соединяемых элементов, а поскольку жесткость системы всегда меньше жесткости наименее жесткого элемента, то именно жесткость соединения определяет жесткость системы.

Неразъемные соединения деталей машин

Сварные соединения

Сваркой называют процесс соединения металлических и пластмассовых деталей путем установления межатомных связей между соединяемыми частями при местном нагреве, пластической деформации или одновременном действии того и другого .

Различают термическую, термомеханическую и механическую сварки. Наиболее распространенными видами сварки являются электродуговая, электронно-лучевая, газовая (термические); контактная и термокомпрессионная (термомеханические); трением, холодная и ультразвуковая (механические).

При электродуговой сварке электрической дугой в месте контакта электрода и соединяемых деталей расплавляется металл деталей и электрода и образуется прочный шов .

Защитная обмазка металлического электрода образует при сварке большое количество шлака и газа, которые обеспечивают устойчивое горение дуги и защищают расплавленный металл от окисления. В месте сварки сильно окисляющихся при нагреве алюминиевых и магниевых сплавов, сплавов титана, высоколегированных сталей электрическую дугу окружают слоем инертного газа, аргона или гелия, что сильно удорожает сварку.

При газовой сварке для нагрева и плавления металлов используют теплоту газового пламени при сжигании ацетилена в кислороде. Такую сварку часто применяют для тонкостенных и легко окисляющихся деталей из металлов, обладающих различными температурами плавления, в частности, для сварки деталей из конструкционных сталей толщиной до 2 мм , меди – до 4 мм . Газовая сварка вызывает небольшие деформации и структурные изменения.

Электронно-лучевую (лазерную) сварку производят потоком электронов (частиц света) большой энергии. Этим способом обычно сваривают тугоплавкие и сильно окисляющиеся металлы и сплавы. Сварку производят в вакууме или в атмосфере аргона.

Контактная сварка – самый производительный способ сварки в массовом производстве.

Различают точечную, стыковую и роликовую (шовную) контактные сварки.

При точечной сварке тонкостенные детали соединяют внахлестку. Под действием давления электродов, проводящих ток к месту сварки, образуются точечные сварные соединения. Так как высокие температуры действуют на небольших участках (точках), отсутствует коробление соединяемых деталей. Точечную сварку используют при изготовлении кожухов, панелей, шасси, стоек и других деталей.

При стыковой сварке соединяемые детали сжимают и в зоне контакта при прохождении электрического тока выделяется большое количество теплоты. Стыковой сваркой соединяют детали различных форм и сечений (круг, квадрат, труба, уголок и т.д.) .

Шовную сварку осуществляют вращающимися дисковыми электродами. При этом получается непрерывный сварной шов, обеспечивающий герметичное соединение тонкостенных деталей.

Термокомпрессионная сварка – это сварка под давлением с местным нагревом участка соединения за счет теплопередачи от нагретого электрода.

Применяется для присоединения металлических проводников толщиной в десятки микрон к полупроводниковым кристаллам, к напыленным пленкам,

т.е. при монтаже элементов микросхем.

При сварке трением нагрев в месте соединения осуществляется за счет теплоты, выделяемой в месте контакта прижатых друг к другу и вращающихся по отношению друг к другу деталей.

Холодная сварка осуществляется без нагрева соединяемых деталей за счет их сжатия с помощью механических и гидравлических прессов до появления пластических деформаций. Холодной сваркой сваривают металлы с хорошими пластическими свойствами – алюминий и его сплавы, медь и ее некоторые сплавы; никель; олово; серебро; разнородные металлы, например, алюминий и медь.

Для получения прочных и плотных швов необходимо предварительно очистить поверхности контакта от окислов. Прочность соединения при точечной холодной сварке может быть выше, чем при точечной контактной сварке, но при этом значительно хуже внешний вид соединения из-за вмятин и пластической деформации.

Ультразвуковая сварка основана на создании в месте соединения деталей переменных напряжений сдвига с частотой ультразвуковых генераторов, преобразующих колебания электрических величин в механические колебания. Ультразвуковая сварка позволяет сваривать металлы с различными, в том числе неметаллическими покрытиями, пластмассы.

В зависимости от выбранного вида сварки и требований, предъявляемых к соединению, применяют различные виды соединений.

В зависимости от взаимного расположения соединяемых элементов различают следующие виды сварных соединений: стыковые, нахлесточные, угловые и тавровые.

В зависимости от расположения по отношению к направлению нагрузки сварные швы делят на лобовые – шов перпендикулярен направлению нагрузки, фланговые – шов параллелен направлению нагрузки, косые и комбинированные.

Достоинствами сварных соединений являются высокая производительность, равнопрочность, герметичность, возможность соединения различных материалов и деталей разных форм.

Недостатки сварных соединений : появление остаточных напряжений в местах сварки за счет локального нагрева, что может привести к деформации свариваемых деталей; недостаточная вибрационная и ударная прочность; необходимость проведения термической обработки для снятия остаточных напряжений; сложность контроля дефектов и качества соединения.

Из неметаллических материалов сварке подвергаются только термопластические пластмассы (полиэтилен, полистирол, полипропилен и др.), при этом кромки деталей разогреваются до пластического вязкотекучего состояния, а затем подвергаются сжатию. Известны следующие способы сварки пластмасс: ультразвуком, токами высокой частоты, трением, газовыми теплоносителями и нагретыми инструментами.

Соединения пайкой

Пайкой называют процесс соединения металлических или металлизированных деталей с помощью дополнительного связующего материала – припоя, температура плавления которого ниже температуры плавления материала соединяемых деталей.

Хорошее соединение пайкой можно получить только при чистых поверхностях спаиваемых деталей, свободных от окислов и загрязнений и при заполнении зазора между деталями припоем. Для очистки и защиты соединяемых поверхностей и припоя от окисления, улучшения смачиваемости и лучшего растекания припоя применяют флюсы. Они способствуют очищению поверхностей от загрязнений, растворяют окисные пленки, улучшают смачиваемость поверхностей припоем, обеспечивают лучшее затекание припоя в зазоры между спаиваемыми деталями.

Достоинствами пайки являются простота и дешевизна технологического процесса, широкие возможности его механизации и автоматизации, возможность соединения всех металлов и разнородных материалов (металл с керамикой, стеклом, резиной), малые остаточные температурные напряжения и деформации, малое электросопротивление мест соединения.

Так как непосредственная пайка при соединении металлов с неметаллами невозможна, то на поверхности неметаллических материалов создают промежуточный слой из меди, никеля, серебра, который хорошо сцепляется с поверхностью этих материалов и обеспечивает качественную пайку с металлом.

Недостатком соединений пайкой является их невысокая механическая и термическая прочность.

На рис 4.45 представлена схема резьбового соединения с болтом, имеющим эксцентричную головку. Соединение нагружено осевым усилием затяжки /^для обеспечения герметичности сосуда, находящегося под давлением газа или жидкости. Болт в этом случае испытывает деформации растяжения и изгиба, суммарное напряжение от которых равно: При установке болта с зазором (рис. 4.46) условием надежности соединения… Читать ещё >

Соединения деталей машин ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Детали, образующие машину, связаны между собой. Эти связи можно разделить на подвижные и неподвижные. Подвижные связи образованы шарнирами, подшипниками, зацеплениями. Неподвижные связи в технике называются соединениями.

По признаку разбираемое™ все соединения делятся на разъемные и неразъемные.

Разъемные соединения позволяют разъединять детали без их повреждения. К ним относятся резьбовые, шлицевые, шпоночные и др. соединения.

Неразъемные соединения не позволяют разъединять детали без их повреждения. К ним относятся заклепочные, сварные и соединения с натягом (прессовые).

Соединения являются важными элементами конструкций. Многие поломки и аварии при работе машин обусловлены неудовлетворительным качеством соединений. При проектировании соединений необходимо стремиться к равнопрочное™ соединения с соединяемыми деталями. Желательно, чтобы соединение не искажало форму изделия.

Резьбовые соединения

Резьбовыми называют разъемные соединения, выполненные с помощью резьбовых крепежных деталей — винтов, болтов, шпилек, гаек или резьбы, нанесенной непосредственно на соединяемые детали.

Расчетные зависимости, приведенные далее, применимы к любой детали с винтовой резьбой, которую в дальнейшем будем условно именовать болтом.

Для стандартных крепежных изделий наиболее широко применяются стали марок СтЗ, Сталь 10 и Сталь 20. Для повышенных нагрузок — Сталь 35 и Сталь 45. Для стержня болта, винта или шпильки допускаемое напряжение на растяжение:

где а_г— предел текучести материала болта; [5] — коэффициент безопасности, принимаемый в зависимости от ответственности соединения от 1,5 до 3,0.

При контролируемой затяжке динамометрическим ключом [5] = 1,6—2.

Механические свойства материалов указываются в обозначении крепежных деталей в виде двух чисел, разделенных точкой. Первое число, умноженное на 100, даст минимальное значение предела прочности о_/( (МПа); второе, деленное на 10, соответствует отношению о_0/о_/Ь следовательно, произведение обоих чисел даст предел текучести о₀, деленный на 10. Пример обозначения класса точности: 5.6, что соответствует о_л = 500 МПа; о₀ = 5−6-10 = 300 МПа.

В зависимости от условий сборки и нагружения различают ненапряженные и напряженные резьбовые соединения.

Расчет ненапряженного болтового соединения.

Резьбовые соединения предназначены главным образом для восприятия осевых нагрузок. Расчет ненапряженного резьбового соединения с осевой постоянной нагрузкой является основным (рис. 4.43). Путем выбора соответствующих значений расчетной нагрузки к нему сводится большинство других видов расчетов.

Характерным примером ненапряженного соединения может служить резьбовой конец грузового крюка грузоподъемной машины.

Условие прочности болта:

где F — сила, растягивающая болт; d, — внутренний диаметр резьбы; [о]_р — допускаемое напряжение на растяжение; о_р — расчетное напряжение в поперечном сечении болта.

Из формулы для проверочного расчета вытекает зависимость для проектного расчета болта:

Резьбовое соединение, нагруженное усилием затяжки.

Рис. 4.44.

Стержень болта растягивается усилием затяжки F, и скручивается моментом М_т, приложенным к гайке, равным сумме моментов, затраченных на преодоление сил трения в резьбе и в плоскости касания гайки с соединяемыми деталями (рис. 4.44).

Нормальное напряжение от осевого усилия затяжки:

Касательные напряжения от скручивающего момента.

Эквивалентное напряжение в теле болта определяется в соответствии с третьей гипотезой прочности:

Расчеты показали, что для напряженных соединений со стандартными крепежными резьбами эквивалентное напряжение в теле болта равно:

Следовательно, напряженное резьбовое соединение можно рассчитывать только на растяжение по допускаемому напряжению на растяжение, уменьшенному в 1,3 раза, или по расчетной силе, увеличенной по сравнению с растягивающей болт силой в 1,3 раза.

Проектный расчет болта в этом случае проводится по формуле.

Резьбовое соединение с вненентренной нагрузкой на болт.

где а_р — нормальное напряжение от растяжения осевой силой F₃; о_Е— нормальное напряжение от изгиба на поверхности стержня болта; d_x — внутренний диаметр резьбы; е — эксцентриситет нагрузки:

Последняя формула выражает условие прочности резьбового соединения с внецентренной (эксцентричной) нагрузкой. При е = 0,5d_x o_max= 5а,. Суммарное напряжение в болте возрастает с увеличением эксцентриситета приложения нагрузки, поэтому при конструировании следует избегать применения болтов с несимметричным приложением нагрузки. Эксцентричная нагрузка может действовать и на болт с симметричной головкой, если опорные поверхности под головкой или гайкой будут иметь перекос или выступы. Чтобы избежать изгиба болтов опорные поверхности корпусов под болты всегда обрабатывают, выполняя планировку.

Резьбовые соединения, нагруженные поперечной силой.

При установке болта с зазором (рис. 4.46) условием надежности соединения является отсутствие относительного сдвига сопряженных деталей в стыке. Это достигается созданием такой величины усилия предварительной затяжки болта F₃, которая обеспечивает уравновешивание внешней поперечной нагрузки Q силами трения в стыке F".

Из условия равновесия одной из соединяемых деталей следует:

где к — коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2…2.

Силу трения определим как произведение нормального давления между сопрягаемыми деталями, равное усилию предварительной затяжки на коэффициент трения скольжения в стыке /:

Прочность болта оценивается по формуле для напряженного резьбового соединения с учетом выражения для усилия предварительной затяжки.

По этой формуле определяем расчетный внутренний диаметр резьбы, по которому выбираем болт со стандартной резьбой.

Читайте также: