Техническая механика — Основные понятия деталей машин

2. Классификация деталей машин

Все детали машин можно разделить на две большие группы: общего назначения и специального назначения.

В курсе «Детали машин» рассматриваются только вопросы расчета и конструирования деталей машин общего назначения. Вопросы, связанные с конструированием деталей специального назначения, изучаются в специаль­ных курсах.

Классифицировать детали машин можно по различным признакам. С точки зрения конструктора наиболее пригодной является классификация деталей по эксплуатационному признаку — по их назначению и характеру выполняемых функций.

По функциональному признаку детали машин общего назначения под­разделяются на следующие группы:

1. Детали соединения.

1.1. Разъемные соединения: резьбовые, клиновые, штифтовые, шпо­ночные, шлицевые (зубчатые), профильные, клемовые.

1. 2. Неразъемные соединения: свариваемые, клепаные, паяные, склеиваемые.

1.3. Промежуточные соединения: цилиндрические с натягом, соеди­нения стяжными кольцами и планками.

2. Детали передач.

2.1. Управляющие передачи: двигательные передачи, передачи ис­полнительным механизмом.

2.2. По физическому эффекту.

2.2.1. Электрические.

2.2.2. Пневматические.

2.2.3. Гидравлические.

2.2.4. Механические.

2.2.4.1. Зацеплением: зубчатые, винт — гайка, червячные, ценные, волновые.

2.2.4.2. Трением: фрикционные, ременные.

3. Детали, обслуживающие вращательное движение.

3.1. Валы и оси.

3.2. Подшипники: качения, скольжения.

3.3. Муфты.

4. Шарнирно-рычажные механизмы: направляющие кулисы и ползуны, кривошипно-ползунный механизм, кривошипы, шатуны, коромысла, кулач­ки, эксцентрики, ролики.

5. Упругие элементы: пружины, рессоры.

6. Уравновешивающие равномерность движения: маховики, маятники, бабы, шаботы, грузы.

7. Детали, обеспечивающие смазывание и защиту от загрязнения: ман­жеты, уплотнения и т. д.

8. Детали и механизмы управления: рукоятки, тяги.

3. Основные требования к деталям машин

Вновь разрабатываемая машина (механизм) должна иметь более высо­кие технико-экономические показатели по сравнению с существующим (ба­зовым) образцом: более высокую скорость и производительность при меньших затратах на производство и эксплуатацию, меньшую массу, метал­лоемкость и энергоемкость.

Машина (деталь) должна быть работоспособной. Работоспособностью называют состояние деталей, при котором они способны выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической докумен­тацией, и сохранением прочности, жесткости, неизменяемости формы и размеров, износостойкости, виброустойчивости и теплостойкости.

Машина (деталь) должна обеспечивать заданную надежность. Под на­дежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, со­храняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение определенного промежутка времени или требуемой наработки.

Деталь должна быть технологичной, т. е. изготовленной из недефицит­ных материалов, и требовать минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Машина (деталь) должна отвечать требованиям безопасности для пер­сонала, находящихся рядом людей, машин, зданий и сооружений.

Кроме того, необходимо учитывать требования экономичности, эколо­гической безопасности и эстетичности.

4. Модели нагружения деталей машин

Для расчета и проектирования деталей и узлов машин необходимо знать нагрузки, которые могут воздействовать на деталь в процессе ее экс­плуатации. При проектировании обычно оперируют расчетными схемами де­талей, а все нагрузки, воздействующие на детали, рассматривают как режимы нагружений. Для более точного учета нагрузок в расчетах деталей машин ис­пользуют общепринятые типичные модели нагружения.

По характеру нагружения внешние силы разделяются на поверхност­ные и объемные. Поверхностные силы действуют на поверхность деталей и являются результатом взаимодействия деталей, объемные силы — силы тяже­сти и инерции — приложены к каждой частице детали.

Силы вызывают в деталях деформации и напряжения. По характеру изменения во времени напряжения подразделяют на статические и цикличе­ские. Статическими называют нагрузки (напряжения), медленно изменяю­щиеся во времени. Циклические нагрузки характеризуются параметром цикла и непрерывно изменяются с течением времени. Параметрами цикла нагружения являются амплитуда напряжений, среднее, максимальное и минимальное напряжение.

Детали машин — прикладной раздел учебной дисциплины Техническая механика.





Задачи раздела «Детали машин»

Курс учебной дисциплины «Детали машин» рассматривает основы расчета и конструирования деталей, узлов и агрегатов, встречающихся в различных машинах и механизмах.

Учебными программами среднего профессионального образования предмет «Детали машин» рассматриваются и изучаются, как раздел учебной дисциплины «Техническая механика», куда входят, также, «Теоретическая механика» и «Сопротивление материалов». В технических и строительных ВУЗах эти предметы изучаются более углубленно и преподаются как самостоятельные учебные дисциплины.

Детали машин должны удовлетворять двум основным условиям: надежности и экономичности. Под экономичностью понимают минимально необходимую стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации.

***

Понятия и определения раздела «Детали машин»

Предмет «Детали машин» оперирует следующими основными понятиями и определениями:

Машина (от латинского machina) — механическое устройство, выполняющее движения с целью преобразования энергии, материалов или информации.
Основное назначение машин — частичная или полная замена производственных функций человека с целью повышения производительности, облегчения человеческого труда или замены человека в недопустимых для него условиях работы.

В зависимости от выполняемых функций машины делятся на энергетические, рабочие (транспортные, технологические, транспортирующие), информационные (вычислительные, шифровальные, телеграфные и т.п.), машины-автоматы, сочетающие в себе функции нескольких видов машин, включая информационные.

Агрегат (от латинского aggrego — присоединяю) — укрупненный унифицированный элемент машины (например, в автомобиле: двигатель, топливоподающий насос), обладающий полной взаимозаменяемостью и выполняющий определенные функции в процессе работы машины.

Механизм — искусственно созданная система материальных тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое (необходимое) движение других тел. Примерами механизмов могут служить различные редукторы, коробки передач автомобилей, тракторов и т. п.

Прибор — устройство, предназначенное для измерений, производственного контроля, управления, регулирования и других функций, связанных с получением, преобразованием и передачей информации.

Сборочная единица (узел) — изделие или часть его (часть машины), составные части которого подлежат соединению между собой (собираются) на предприятии изготовителе (смежном предприятии).

Сборочная единица имеет, как правило, определенное функциональное назначение.

Деталь — наименьшая неделимая (не разбираемая) часть машины, агрегата, механизма, прибора, узла, т. е. деталь — это часть машины, которую изготовляют без сборочных операций.

В зависимости от сложности изготовления детали, в свою очередь, делятся на простые и сложные.

Простые детали для своего изготовления требуют небольшого числа уже известных и хорошо освоенных технологических операций и изготавливаются при массовом производстве на станках-автоматах (например, крепежные изделия — болты, винты, гайки, шайбы, шплинты; зубчатые колеса небольших размеров и т. п.).

Узлы и детали общего назначения применяются в большинстве современных машин и приборов (крепежные детали: болты, винты, гайки, шайбы; зубчатые колеса, подшипники качения и т.п.). Их изготовляют ежегодно в больших количествах (в одном легковом автомобиле более пяти тысяч различных типов деталей, более тридцати подшипников), поэтому знание основных методов расчета, правил и норм проектирования, подтвержденных статистикой эксплуатации, очень важно для конструкторской подготовки.

Именно такие детали изучаются в курсе деталей машин.

Сложные детали имеют чаще всего достаточно сложную конфигурацию, а при их изготовлении применяются достаточно сложные технологические операции и используется значительный объем ручного труда, для выполнения которого в последние годы все чаще применяются роботы (например, при сборке-сварке кузовов легковых автомобилей).

К узлам и деталям специального назначения относятся такие узлы и детали, которые входят в состав одного или нескольких типов машин и приборов (например, поршни и шатуны ДВС, лопатки турбин газотурбинных двигателей, траки гусениц тракторов, танков и БМП) и изучаются в соответствующих специальных курсах (например, таких как «Теория и конструкция ДВС», «Конструкция и расчет гусеничных машин» и др. ).

***





Классификация узлов и деталей по назначению

По функциональному назначению узлы и детали делятся на:

Корпусные детали, предназначенные для размещения и фиксации подвижных деталей механизма, для их защиты от действия неблагоприятных факторов внешней среды, а также для крепления механизмов в составе машин и агрегатов. Часто, кроме того, корпусные детали используются для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов.

Соединительные детали для разъемного и неразъемного соединения (например, муфты – устройства для соединения вращающихся валов; болты винты шпильки гайки – детали для разъемных соединений; заклепки – детали для неразъемного соединения).

Передаточные механизмы и детали, предназначенные для передачи энергии и движения от источника (двигателя) к потребителю (исполнительному механизму), выполняющему необходимую полезную работу.

В курсе «Детали машин» рассматриваются в основном передачи вращательного движения: фрикционные, зубчатые, ременные, цепные и т. п. Эти передачи содержат большое число деталей вращения: валы, шкивы, зубчатые колеса и т.п.

Иногда возникает необходимость передавать энергию и движение с преобразованием последнего, например, вращательного в поступательное и наоборот. В таких случаях используются кулачковые, реечные и рычажные механизмы.

Упругие элементы предназначены для ослабления ударов и вибрации или для накопления энергии с целью последующего совершения механической работы (рессоры колесных машин, противооткатные устройства пушек, боевая пружина стрелкового оружия).

Инерционные детали и элементы предназначены для предотвращения или ослабления колебаний (в линейном или вращательном движениях) за счет накопления и последующей отдачи кинетической энергии (маховики, противовесы, маятники, бабы, шаботы).

Защитные детали и уплотнения предназначены для защиты внутренних полостей узлов и агрегатов от действия неблагоприятных факторов внешней среды и от вытекания смазочных материалов из этих полостей (пыльники, сальники, крышки, рубашки и т. п.).

Детали и узлы регулирования и управления предназначены для воздействия на агрегаты и механизмы с целью изменения их режима работы или его поддержания на оптимальном уровне (тяги, рычаги, тросы и т.п.).

Основными требованиями, предъявляемыми к деталям машин, являются требования работоспособности и надежности.

К деталям, непосредственно контактирующим с человеком-оператором (ручки и рычаги управления, элементы кабин машины, приборные щитки и т.п.), кроме названных предъявляются требования эргономичности и эстетичности.

Еще одно важное требование, предъявляемое к машинам и их деталям – технологичность конструкции, которая характеризуется наименьшими затратами при производстве, эксплуатации и ремонте.

***

Объекты изучения раздела «Детали машин»

Предмет Детали машин изучает следующие объекты и составляющие звенья конструкций:

Соединения и детали соединений.

Соединения разделяют на разъемные и неразъемные.
Разъемные соединения допускают многократную переборку. Их основные типы: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клеммовые, на закрепительных конических втулках.
Неразъемные соединения не допускают многократной переборки. Для разборки такого соединения его нужно разрушить. Основные типы: сварные, клеевые, паяные, заклепочные, соединения с натягом. Последние относят к неразъемным условно, так как они позволяют проводить сборку и разборку, но не многократно.

Детали передач. В курсе рассматривают механические передачи: зубчатые, планетарные, волновые, червячные, фрикционные, ременные, цепные, винт-гайка и некоторые другие.

Детали, обслуживающие вращательное движение – валы и оси, подшипники качения и скольжения, муфты приводов.

При изучении каждого из объектов рассматривается:

  • Назначение объекта (передачи, муфты, соединения).

  • Описание конструкции и принципа действия (работы).

  • Области применения.

  • Сравнительные достоинства и недостатки.

  • Условия работы и действующие нагрузки.

  • Характер и причины отказа – критерии работоспособности.

  • Применяемые материалы и сведения о технологии изготовления.

  • Методы расчета и конструирования (составление расчетной схемы; проектировочный и (или) проверочный расчет по основным критериям работоспособности; рекомендации по конструированию).

  • Направления совершенствования конструкции и методов расчета.

При выполнении курсового проекта дополнительно изучают проектирование корпусных деталей (корпусов, рам, плит), деталей смазывающих устройств, упругих элементов и др.

***

Работоспособность и надежность деталей машин





Главная страница

  • Страничка абитуриента

Дистанционное образование
  • Группа ТО-81

  • Группа М-81

  • Группа ТО-71

Специальности
  • Ветеринария

  • Механизация сельского хозяйства

  • Коммерция

  • Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины
  • Инженерная графика

  • МДК. 01.01. «Устройство автомобилей»

  •    Карта раздела

  •       Общее устройство автомобиля

  •       Автомобильный двигатель

  •       Трансмиссия автомобиля

  •       Рулевое управление

  •       Тормозная система

  •       Подвеска

  •       Колеса

  •       Кузов

  •       Электрооборудование автомобиля

  •       Основы теории автомобиля

  •       Основы технической диагностики


  • Основы гидравлики и теплотехники

  • Метрология и стандартизация

  • Сельскохозяйственные машины

  • Основы агрономии

  • Перевозка опасных грузов

  • Материаловедение

  • Менеджмент

  • Техническая механика

  • Советы дипломнику

Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»

  • «Техническая механика»

  • «Двигатель и его системы»

  • «Шасси автомобиля»

  • «Электрооборудование автомобиля»

5.

6: Рамы и машины — Инженерные тексты LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • ID Page
    53661
    • Jacob Moore & Apportors
    • Университет штата Пенсильвания Мон Альто через Mechanics Map

    Рама или станок — это инженерная конструкция, которая содержит по крайней мере один элемент, не являющийся двухсиловым.

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): эта горизонтальная балка соединена с другими стержнями (где могли бы существовать нормальные силы) более чем в двух местах. Таким образом, эта балка не является элементом с двумя силами. Рисунок \(\PageIndex{2}\): Эта балка имеет две точки соединения, но на третью точку действует сила. Следовательно, на балку действуют силы более чем в двух точках, и она не является элементом с двумя силами.

    Рама — жесткая конструкция, а машина — нежесткая. Это означает, что никакая часть не может двигаться относительно других частей в раме, в то время как части могут двигаться относительно друг друга в машине. Хотя существует разница в словарном запасе при описании фреймов и машин, здесь они сгруппированы вместе, потому что мы используем один и тот же процесс для анализа обеих этих структур.

    Рисунок \(\PageIndex{3}\): Этот табурет содержит элементы, не связанные с двумя силами (ножки), и ни одна часть не может двигаться относительно других частей (он жесткий). Следовательно, это рамка. Изображение Besceh41 CC-BY-SA 2.5.Рисунок \(\PageIndex{4}\): Эта пара фиксирующих плоскогубцев содержит элементы, не действующие на две силы, и имеет части, которые могут перемещаться относительно друг друга (они не являются жесткими). Следовательно, это машина. Изображение Дука CC-BY-SA 3.0.

    Когда мы говорим об анализе рам или машин, мы обычно пытаемся идентифицировать как внешние силы, действующие на конструкцию, так и внутренние силы, действующие между элементами внутри конструкции.

    Метод, который мы используем для анализа рам и машин (здесь нет специального названия), основан на процессе разбиения конструкции на отдельные компоненты и анализе каждого компонента как твердого тела. Когда компоненты соединены, третий закон Ньютона гласит, что каждое тело будет оказывать равную и противоположную силу на другое тело. Каждый компонент будет проанализирован как независимое твердое тело, что приведет к уравнениям равновесия для каждого компонента, но из-за третьего закона Ньютона некоторые неизвестные могут оказаться действующими на два тела.

    Видеолекция по этому разделу, прочитанная доктором Джейкобом Муром. Источник на YouTube: https://youtu.be/QY-zWXzL7aI.

    Эта страница под названием 5.6: Frames and Machines публикуется в соответствии с лицензией CC BY-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Джейкобом Муром и участниками (Mechanics Map) с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Автор
        Джейкоб Мур и авторы
        Лицензия
        CC BY-SA
        Версия лицензии
        4,0
        Показать оглавление
        нет
      2. Теги
        1. источник@http://mechanicsmap. psu.edu

      Машинное обучение для деталей машин

      Служба новостей Purdue

      Исследователи компьютерного зрения используют машинное обучение для обучения компьютеров визуальному распознаванию объектов, но очень немногие применяют машинное обучение к механическим деталям, таким как коробки передач, подшипники, тормоза, сцепления, двигатели, гайки, болты и шайбы.

      Команда инженеров-механиков из Университета Пердью создала первую всеобъемлющую аннотированную базу данных с открытым исходным кодом, содержащую более 58 000 трехмерных механических деталей, призванную помочь исследователям применять машинное обучение к этим деталям в реальных машинах.

      «Мы живем в эпоху глубокого обучения, используя компьютеры для визуального поиска вещей», — сказал Картик Рамани, заслуженный профессор машиностроения Purdue имени Дональда Феддерсена. «Но никто не сосредотачивается на деталях, которые входят в машины: трубы, подшипники, двигатели, шайбы, гайки и болты и т. д. Это то, что важно для нас как инженеров и производителей. Мы хотим иметь возможность направить камеру на деталь из реального мира, и компьютер расскажет нам все об этой детали или дизайне».

      Команда Рамани экспериментировала с визуальным поиском деталей в начале 2000-х, но вычислительная мощность и методы машинного обучения еще не были достаточно развиты. Спустя годы исследователи узнали, что создание надежного набора данных зависит как от качества, так и от количества.

      «Глубокое обучение требует данных, — сказал Рамани. «Компьютеру нужно много примеров, чтобы понять, что люди имеют в виду и как вещи связаны друг с другом. Это означает, что нам нужно было много 3D-моделей деталей, которые также требовали базовой инженерной классификации».

      Команда начала с партнерства с французской компанией TraceParts, которая предоставила исследователям Purdue доступ к своей базе данных трехмерных инженерных деталей. Команда сотрудничала с доцентом Техасского университета в Остине Цисин Хуан (Qixing Huang) для поиска в других базах данных похожих 3D-моделей. В итоге они составили базу данных из 58 696 механических компонентов. Видео о базе данных доступно на YouTube.

      Но база данных бесполезна без хороших данных. Команда Рамани организовала части, установив иерархическую таксономию из 68 классов на основе Международной классификации стандартов, системы технических стандартов, созданной и поддерживаемой Международной организацией по стандартизации.

      «Теперь, когда компьютер увидит изображение компонента уплотнения, он будет знать, что он относится к категории динамических уплотнений, а затем, более конкретно, к композитным уплотнениям», — сказал Рамани.

      Теперь исследователи опубликовали свою базу данных с открытым исходным кодом, предложив исследователям компьютерного зрения и машинного обучения получить к ней доступ и провести свои собственные эксперименты. Они продемонстрировали свою работу на 16-й Европейской конференции по компьютерному зрению в августе.

      Теперь, когда создан эталонный набор данных, каково будущее машинного обучения для создания машин?

      «Мы видим много реальных ситуаций для этой технологии», — сказал Рамани.

      Posted inПопулярное