Электроника, расчет технических устройств. Физика. Детали машин Примеры курсовых расчетов

Курс лекций и задач по математике
Курс лекций и задач по квантовой физике
Свет
Свет как электромагнитная волна
Закон Стефана-Больцмана
Квантовое объяснение фотоэффекта
Линейчатые спектры атомов
Постулаты Бора
Уравнение Шредингера
Потенциальный барьер
Математический аппарат квантовой механики
Второй постулат квантовой механики
Движение в центральном поле
Проекция момента импульса
Решение простейших задач в сферических координатах
Электрические цепи
Примеры выполнения курсовой работы
Приемники электрической энергии
Комплексное представление синусоидальных токов и напряжений
Выражение мощности в комплексной форме
Трехфазные электрические цепи
Электромагнитные устройства
Трансформаторы
Опыт короткого замыкания трансформатора
Полупроводниковые приборы
Полевые транзисторы
Сглаживающие фильтры
Стабилизаторы напряжения
Резистивные усилители низкой частоты
Дифференциальный усилитель
Усилитель по схеме с общим коллектором
Операционный усилитель
Импульсные устройства
Компаратор
Генераторы импульсных сигналов
Генераторы линейно изменяющегося напряжения
Основные операции и элементы алгебры логики
Методика расчёта линейных электрических цепей переменного тока
Метод активных и реактивных составляющих токов
Метод проводимостей
Расчёт сложных цепей переменного тока символическим методом
Метод узловых и контурных уравнений
Метод контурных токов
Расчёт трёхфазной цепи при соединении приемника в звезду
Расчёт трёхфазной цепи при соединении приёмника в звезду без нулевого провода.
Метод упрощения схем  
Расчет методом узловых потенциалов
Расчет методом эквивалентного генератора
Расчет электрической цепи с взаимоиндуктивными связями методом контурных токов
Расчет методом узловых потенциалов
Расчет методом контурных токов
 

 

Радиотехнические устройства. Электронные усилители, генераторы, стабилизаторы. Схемотехника

Структурная схема усилительного устройства При решении многих инженерных задач, например при измерении электрических и неэлектрических величин, контроле и автоматизации технологических процессов, построении радиотехнических устройств и медицинских приборов, возникает необходимость в усилении электрических сигналов.

Классификация электронных усилителей

Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики определяют возможности по усилению гармонических колебаний различных частот. Из-за наличия в усилителе реактивных элементов (в том числе и паразитных), сопротивление которых зависит от частоты, коэффициент передачи такого усилителя зависит от частоты. Об искажениях усиливаемого импульсного сигнала (например, в видеоусилителях) можно судить по переходной характеристике усилителя.

Переходной характеристикой h ( t ) усилителя называют реакцию усилителя на входное воздействие в виде единичного скачка (ступеньки) тока или напряжения

Линейные и нелинейные искажения Хотя усилители должны усиливать сигналы без искажений, в действительности формы входного и выходного колебаний в точности не совпадают. Уровень искажений формы сигналов оценивается коэффициентами искажений. Искажения сигнала разделяют на линейные и нелинейные.

Амплитудная характеристика

Для получения необходимого усиления используют многокаскадные усилители, в которых каждый последующий каскад подключен к выходу предыдущего. Так, усилитель, предназначенный для воспроизведения звукового сигнала в телевизоре или радиоприемнике, содержит несколько каскадов предварительного усиления и выходной каскад.

Положение рабочей точки может быть задано либо приложением напряжения смещения U0, либо фиксацией постоянной величины тока I0.

Обратной связью (ОС) называют подачу части (или всего) выходного сигнала усилителя на его вход. Обычно ее специально вводят для целенаправленного изменения характеристик усилительного устройства. Однако иногда она возникает самопроизвольно. Такую обратную связь называют паразитной.

Влияние ООС на стабильность коэффициента усиления

В усилителе без обратной связи при большом входном сигнале искажается форма выходного сигнала и в выходном напряжении, помимо основной гармоники, появляются высшие гармонические составляющие. При введении ООС высшие гармоники через звено обратной связи подаются на вход усилителя и усиленными вычитаются из выходного напряжения усилителя

Амплитудно-частотная характеристика усилителя с ОС .

Частотный критерий устойчивости усилителя с обратной связью.Запасы устойчивости по амплитуде и по фазе

Пример расчета характеристик усилителя с ООС

Способы включения биполярного транзистора В схемах усилителей используется активный режим работы биполярных транзисторов, когда эмиттерный переход смещен в прямом, а коллекторный переход - в обратном направлении.

Характеристики транзистора при включении с общей базой

Характеристики транзистора при включении с общим эмиттером Т-образная схема замещения транзистора при включении с общей базой В электронных схемах на электроды транзистора подают постоянные питающие напряжения, задавая таким образом положение рабочей точки на его ВАХ. Если при этом на усилительный элемент поступает еще и переменное напряжение входной сигнал, то по отношению к этому сигналу он ведет себя как активный четырехполюсник.

Т-образная схема замещения транзистора при включении с общим эмиттером

Н-параметры транзистора и их связь с параметрами физической эквивалентной схемы

Определение h -параметров по характеристикам транзистора

 Полевыми или униполярными транзисторами называются полупроводниковые приборы, в которых регулирование тока производится изменением проводимости проводящего канала с помощью электрического поля, перпендикулярного направлению тока.

Стандартный набор ВАХ полевых транзисторов отличается от набора ВАХ биполярных транзисторов прежде всего потому, что у полевых транзисторов отсутствуют входные токи, а значит, и входные характеристики.

Эквивалентные схемы замещения полевых транзисторов

Принцип работы и назначение элементов простейшего каскада УНЧ по схеме с общим эмиттером

Нагрузочные прямые постоянного и переменного тока На выходных характеристиках транзистора точка покоя А, соответствующая выбранному значению тока базы, лежит на нагрузочной прямой постоянного тока . Её координаты обозначены как I0 и U0. Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку Е на оси абсцисс и точку Е / RК на оси ординат в соответствии с уравнением второго закона Кирхгофа для коллекторной цепи

Анализ каскада в области средних частот

На нижних частотах возрастает сопротивление разделительных конденсаторов С1 и С2 (их уже нельзя считать закороченными, как на средних частотах), вследствие чего образуются делители напряжения во входной и выходной цепях усилительного каскада.

В области верхних частот учитывают влияние емкости коллекторного перехода СК и инерционность процесса рекомбинации неосновных носителей, отражаемую комплексным коэффициентом передачи тока базы

Результирующие характеристики каскада

Цепи смещения с фиксированным током базы и фиксированным током эмиттера

Цепь смещения с эмиттерной стабилизацией рабочей точки транзистора

Для устранения ООС по переменному току RЭ шунтируют конденсатором СЭ. На нижних частотах конденсатор СЭ вносит дополнительные искажения

Цепь смещения с комбинированной отрицательной обратной связью по постоянному току

Выбор режима работы транзистора

Пример расчета усилительного каскада

Выбор положения рабочей точки транзистора Координаты рабочей точки необходимо рассчитать так, чтобы получить без ограничения требуемые амплитуды напряжения и тока в нагрузке с учетом смещения рабочей точки в заданном диапазоне температур окружающей среды .

Расчет элементов цепи смещения по постоянному току

Основные показатели усилителя в области средних частот

Расчет величин емкостей конденсаторов

Особенности формирования АЧХ широкополосных усилителей К широкополосным усилителям (видеоусилителям) относятся такие усилители, в которых коэффициент усиления остается практически постоянным в широкой частотной области. Трудности по обеспечению этого постоянства возникают как в области низких, так и в области высоких частот.

Схемы высокочастотной коррекции Частотная коррекция применяется при построении широкополосных усилительных каскадов, т.е. таких, в которых коэффициент усиления должен быть постоянным в широком диапазоне частот.

Схема низкочастотной коррекции

Каскад с общей базой  С использованием эмиттерной цепи стабилизации рабочей точки построим транзисторный усилительный каскад по схеме с общей базой

Каскад с общим коллектором

УНЧ с гальванически связанными каскадами ОЭ-ОК

Каскад по схеме с общим истоком

Анализ каскада в области средних и верхних частот

Режим работы при малом сигнале стремятся выбрать экономичным, однако при уменьшении падает крутизна характеристики S и коэффициент усиления каскада

Каскад с последовательной ООС по току При отключении конденсатора С3 в рассматриваемом каскаде действует последовательная ООС по току за счет резистора R3.

Трансформаторный выходной каскад в режиме класса А При проектировании выходных каскадов усилителей, которые часто называют усилителями мощности, стремятся максимально полно использовать напряжение и ток источника питания с целью обеспечения более высокого коэффициента полезного действия.

Трансформаторный выходной каскад в режимах В и АВ

Влияние трансформатора на частотную характеристику усилителя Трансформатор обеспечивает большую гибкость схемы (возможность получить требуемую мощность в нагрузке Рн при различных Е ), однако вносит дополнительные частотные искажения. Трансформаторные каскады хорошо зарекомендовали себя при работе на фиксированной частоте промышленной сети 50 или 400 Гц.

При усилении сигналов в широкой полосе частот предпочтение отдается бестрансформаторным схемам выходных каскадов .

Выходной каскад в режиме класса АВ

Каскад с вольтодобавкой Для полной раскачки выходного каскада амплитуда синусоидального напряжения на его входе должна быть больше Е/2. Добиться этого и значительно повысить максимальную выходную мощность и КПД можно, применяя в каскаде положительную обратную связь

Выходной каскад УНЧ с квазидополнительной симметрией При большой величине мощности, отдаваемой в нагрузку (единицы-десятки ватт), для уменьшения тока покоя VT1 в двухтактном выходном каскаде применяют составные транзисторы, причем оконечные транзисторы берут однотипными с целью их унификации

Дифференциальный усилительный каскад При контроле и измерении многих неэлектрических величин возникает необходимость усиления сигналов очень низких частот. Для этого требуются усилители постоянного тока. УПТ обычно запитывают от двухполярного источника и обеспечивают в точке покоя Uвых = 0 при Uвх = 0.

Вариант схемы дифференциального усилителя и эквивалентная схема для определения входного сопротивления и коэффициента усиления по напряжению для дифференциального сигнала

Входное сопротивление для дифференциального сигнала

Варианты построения генераторов постоянного тока (стабилизаторов тока) для дифференциального усилительного каскада (в простейшей схеме каскада вместо генератора тока включается резистор Rг ).

Многокаскадный УПТ с дифференциальным входом и несимметричным выходом называют операционным усилителем (ОУ). Операционным усилитель был назван потому, что он использовался в аналоговых вычислительных машинах (еще в ламповом варианте) для выполнения операций масштабирования, суммирования и интегрирования.

Основные параметры и типовые схемы включения операционных усилителей В линейных устройствах ОУ используются с глубокой ООС. При этом параметры схем на ОУ практически полностью определяются видом и характеристиками элементов, включенных в цепь обратной связи. ОУ стали самыми универсальными и массовыми элементами аналоговой схемотехники.

Инвертирующий усилитель постоянного тока

В неинвертирующем УПТ операционный усилитель охвачен последовательной ООС по напряжению.

Дифференциальный УПТ

Аналоговый сумматор

Аналоговый интегратор

Усилители низкой частоты В усилителях переменного напряжения на ОУ возможно применение разделительных конденсаторов

При измерении постоянных напряжений с помощью токового прибора (миллиамперметра) возникают погрешности за счет влияния измерительной цепи на измеряемую, изменения сопротивления медной рамки прибора при изменении температуры окружающей среды. В вольтметрах переменного напряжения к ним добавляются погрешности за счет падения напряжения на диодах выпрямителя.

Усилители тока предназначены для преобразования малых токов в напряжение. Простейший способ преобразовать ток в напряжение - пропустить этот ток через резистор с известным сопротивлением.

Амплитудный детектор предназначен для формирования постоянного выходного напряжения, пропорционального амплитуде входного переменного или импульсного напряжения.

Выпрямители среднего значения дают на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна среднему значению выпрямленного входного напряжения.

Преобразователи сопротивления в напряжение (ПСН) находят применение при построении омметров и измерительных приборов с резистивными первичными преобразователями. При неизменном токе падение напряжения на резисторе пропорционально его сопротивлению.

Рассмотрим пример расчета масштабирующего инвертирующего УПТ, предназначенного для усиления сигнала датчика тока (шунт со шкалой выходного напряжения 75 мВ) до уровня, необходимого для работы аналого-цифрового преобразователя со шкалой входного аналогового сигнала 10 В

Усилители, предназначенные для усиления сигналов в узкой полосе частот, называют избирательными. Избирательное усиление можно получить с помощью частотно-зависимой цепи (например, параллельного или последовательного C -контура), включенной либо в нагрузку, либо в цепь обратной связи транзисторного усилительного каскада. Усилители с резонансными контурами иначе называют резонансными усилителями.

Каскадный усилитель Если один каскад обеспечивает требуемую избирательность, но не обеспечивает необходимое усиление, можно ввести дополнительный усилительный каскад с резистивной нагрузкой

Избирательный усилитель типа RC со сложной ООС С применением операционных усилителей строятся относительно низкочастотные избирательные усилители. Хорошо зарекомендовал себя в практических устройствах избирательный усилитель типа RC на ОУ с двухпетлевой ОС

Структурная схема генератора. Условия баланса фаз и амплитуд  Электронным генератором называют устройство, преобразующее с помощью усилительных элементов энергию источника питания в энергию электрических колебаний заданной формы и частоты. По форме генерируемых колебаний различают генераторы гармонических колебаний и релаксационные (импульсные) генераторы. По виду избирательной цепи различают LC- и RC-генераторы гармонических колебаний.

Автогенератор с трансформаторной обратной связью

Мягкий и жесткий режимы работы автогенератора. Применительно к автогенераторным устройствам существуют два понятия: мягкий режим работы, жесткий режим работы

Трехточечные генераторы   Более технологичны в изготовлении так называемые трехточечные генераторы. В них часть напряжения с контура подается в нужной фазе на вход усилительного элемента за счет использования индуктивного или емкостного делителя напряжения.

Кварцевая стабилизация частоты Стабильность частоты колебаний автогенератора. При передаче информации по радиоканалам требуется высокая стабильность частоты радиопередающего устройства, недостижимая без принятия специальных мер по стабилизации частоты задающего генератора.

Автогенератор с трехзвенной RC-цепью

Автогенератор с мостом Вина

Генератор с независимым возбуждением В радиопередающих устройствах применяются многокаскадные генераторы, в которых используются отдельные каскады, работающие в режиме умножения частоты. При этом ослабляется воздействие мощных выходных каскадов на возбудитель, устраняется возможность самовозбуждения усилителей.

Автогенератор на туннельном диоде

Классификация стабилизаторов постоянного напряжения

Параметрический стабилизатор напряжения на кремниевом стабилитроне

Источник опорного напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения

Стабилизатор на операционном усилителе с ограничением выходного тока

Микросхемы стабилизаторов постоянного напряжения

Детали машин Примеры курсовых расчетов

Длина изображения отрезка, параллельного плоскости проекций, равна длине самого отрезка. Расчеты на прочность и жесткость валов круглого и кольцевого сечений.

Виды механического изнашивания:

Назначение и роль передач в машинах

Механическая передача – это механизм, предназначенный для передачи и преобразования параметров движения от двигателя к исполнительному органу машины

Кинематические и силовые зависимости

Зубчатая передача– это механизм, в котором движение передается и преобразуется за счет зацепления зубьев. Передача вращательного движения с изменением угловых скоростей и вращательных моментов осуществляется парой зубчатых колес. В машиностроении колесо с меньшим числом зубьев называется шестерней, в приборостроении – трибом. Большее из колес, входящих в зацепление, называется колесом. У зубчатого колеса условно различают тело или основание (диск со ступицей) и зубчатый венец, отделяемый от тела поверхностью впадин зубьев.

Сравнительная оценка зубчатых зацеплений Эвольвентное зацепление

Основные сведения о гиперболоидных зубчатых передачах Гиперболоидная зубчатая передача– это зубчатая передача со скрещивающимися осями, аксоидные (начальные) поверхности зубчатых колес которой представляют собой гиперболоиды вращения, касающиеся друг друга по прямой линии

Геометрические параметры эвольвентного зацепления Для обеспечения постоянства мгновенного передаточного отношения зубья шестерни и колеса должны иметь сопряженные профили. Это достигается нарезанием зубьев инструментом на основе исходного контура. Исходный контур имеет форму рейки, т.к. она сохраняет постоянный угол зацепления  в паре с колесом любого радиуса и при любом относительном положении колес.

Кинематические характеристики цилиндрических передач эвольвентного зацепления Передаточное число. Передаточное число цилиндрических зубчатых передач определяется через отношение частот вращения или угловых скоростей, как для других типов передач, а также через отношение чисел зубьев колеса и шестерни:

Степени точности и виды сопряжений зубчатых передач Нарушение кинематических функций механизмов выражается в отклонении действительного закона относительного движения зубчатых колес реальной передачи от теоретического закона движения. Это отклонение связано с погрешностями изготовления и монтажа передачи.

Различают два вида потери работоспособности зубчатых передач:

Материал и термообработка Нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Наибольшую твердость, а, следовательно, наименьшие габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из сталей, подвергнутых термообработке.

Проектный расчет на контактную выносливость проводится с целью предварительного определения геометрических параметров зубчатой передачи по заданному крутящему моменту на валу колеса , Н·м, и передаточному числу . При расчете передач с цилиндрическим зубчатыми колесами обычно определяется межосевое расстояние , поскольку оно в основном определяет габариты передачи

Проверочный расчет на выносливость при изгибе

Конические зубчатые передачи относятся к зубчатым передачам с пересекающимися осями. Наиболее распространены передачи с углом пересечения осей колес (межосевым углом) . Конические передачи сложнее цилиндрических передач в изготовлении и монтаже. Для нарезания зубьев конических зубчатых колес требуются специальные станки и инструмент. При изготовлении зубчатых колес кроме допусков на размеры необходимо выдержать допуски на углы делительных конусов  и , а также на межосевой угол, а при монтаже конической зубчатой передачи необходимо обеспечить совпадение вершин делительных конусов.

Силы в зацеплении Также как и в косозубой цилиндрической передаче в конической зубчатой передаче нормальная сила раскладывается на три составляющие: окружное, радиальное и осевое усилие

Червячные передачи относятся к зубчатым передачам с перекрещивающимися осями. Угол перекрещивания осей обычно составляет 90°. Червячную передачу целесообразно использовать там, где требуется плавность и бесшумность в работе, компактность при значительном редуцировании частоты вращения и сравнительно небольшой передаваемой мощности (обычно до 60 кВт). Значения передаточных чисел могут достигать до 1000. Однако в силовых передачах передаточное число рекомендуется выбирать в интервале значений от 8 до 80, реже до 110. Червячные передачи используются в подъемно-транспортных машинах, станках, автомобилях и других машинах.

Точность изготовления червячных передач Также как и для цилиндрических зубчатых передач для червячных передач предусмотрено шесть видов сопряжений и девять видов допусков на боковой зазор при , пять видов сопряжений и четыре вида допуска на боковой зазор при  < 1.

Критерии работоспособности и расчета Основными напряжениями, определяющими работоспособность червячных передач, также как и для других типов зубчатых передач являются контактные напряжения и напряжения изгиба. Червячные передачи выходят из строя, как правило, вследствие механического изнашивания, изнашивания при заедании и усталостного изнашивания. Повышенное изнашивание червячных передач связано с большими скоростями скольжения и неблагоприятным направлением скольжения по отношению к линии контакта.

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы. Нагрузка передается за счет сил трения (за исключением зубчато-ременной передачи), возникающих между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего.

Кинематические параметры ременных передач

Силы и силовые зависимости

Расчет ременных передач по тяговой способности Основными критериями работоспособности ременных передач являются:

Цепная передача – это механизм, предназначенный для передачи движения между параллельными валами посредством зацепления многозвенной гибкой связи (цепи) с жесткими звеньями (звездочками).

Применяют цепные передачи с одной или несколькими ведомыми звездочками. Кроме перечисленных основных элементов цепные передачи также включают в себя натяжные устройства, смазочные устройства и ограждения.

Цепь состоит из соединенных шарнирами звеньев, которые обеспечивают ее гибкость или подвижность.

Выбор основных параметров цепных передач

1) Передаваемые мощности. Цепные передачи используют для передачи мощностей до 3,5 МВт. В общем машиностроении передаваемые мощности обычно не превышают 100 кВт.

2) Передаточное отношение.

Силы в цепной передаче Силовая схема цепной передачи аналогична силовой схеме ременной передачи.

Проектирование новой машины или исследование уже имеющейся начинается с составления схем ее механизмов, изображающих механизмы в упрощенном виде. Различают структурную (принципиальную) схему с применением условных обозначений звеньев и кинематических пар (без указания размеров звеньев) и кинематическую схему с указанием размеров, необходимых для проведения кинематических расчетов.

Расчетные схемы валов и осей Валы и вращающиеся оси обычно рассчитывают как балки на шарнирных опорах. Для валов, вращающихся в подшипниках качения, установленных по одному в опоре (рис. 12.1, а, б, в), данная схема обеспечивает получение достаточно точных результатов.

Расчет валов на сопротивление усталости Данный расчет выполняется, когда известна конструкция и размеры вала, расположение и виды концентраторов напряжений, расположение опор и деталей передач

Подшипники предназначены для поддержания вращающихся валов и осей в пространстве и восприятия, действующих на них нагрузок. Подшипники могут также поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей, например, сателлиты планетарных механизмов.

Подшипники качения состоят из следующих деталей:

– наружного и внутреннего колец с дорожками качения;

– тел качения;

– сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.

Общие указания к выбору подшипников качения Выбор подшипников начинается с установления его типа. При выборе типа подшипника учитываются следующие факторы:

– значение и направление действующей нагрузки;

– частота вращения;

– конструктивные особенности сборочной единицы машины (необходимость самоустановки подшипника при перекосах вала; необходимость перемещения вала в осевом направлении; требования к габаритам, жесткости, точности вращения и т.д.);

– стоимость подшипника.

Подшипник скольжения предназначены для поддержания валов, осей и других вращающихся или качающихся деталей и восприятия осевых и радиальных нагрузок передаваемых цапфами.

Расчет подшипников, работающих в режиме граничного или полужидкостного трения

Приводные муфты служат для продольного соединения двух деталей машины, связанных общим вращательным движением (вала с валом, вала с зубчатым колесом, двух зубчатых колес и т.д.). Кроме передачи крутящего момента, муфты также используются для следующих целей:

– для сцепления и разъединения кинематически связанных деталей (управляемые муфты);

– для предохранения от перегрузок (предохранительные муфты);

Зубчатые муфты обладают высокой несущей способностью и надежностью при малых габаритных размерах вследствие большого числа одновременно работающих зубьев; допускают значительную частоту вращения; окружная скорость на зубьях может составлять 25 м/с.

Цепные муфты отличает возможность использования серийно изготавливаемых цепей, небольшие габаритные размеры, простота монтажа без осевых смещений соединяемых валов, способность компенсировать радиальные и угловые смещения валов за счет взаимных перемещений деталей муфты и наличия зазоров. Из-за наличия в цепных муфтах значительных зазоров их не применяют в реверсивных приводах и приводах с большими динамическими нагрузками.

Рабочие нагрузки на шарниры, валы и опоры зависят от условий работы

Основные требования к оформлению расчётно–пояснительной записки В записке приводится оглавление, содержащее перечень этапов расчета. Запись производится чернилами или машинописным текстом на одной стороне листа. С правой стороны каждого листа оставляют поле 30 мм, на которое выносят раз­меры и величины, принятые для конструирования и дальнейшего рас­чета, а также выписывают стандарт, нормаль, ссылку на литературный источник. С левой стороны оставляют поле 25 мм для брошюровки. Для каждого этапа расчета дают четко сформулированный заголовок с указанием, какую деталь рассчитывают и на какой вид работоспособности.

Чертёж цилиндрического зубчатого колеса редуктора

Основные принципы проектирования Проектирование машин и их деталей является особым видом инженерного искусства. Для правильного проектирования недостаточно знания одной лишь теории. Необходимо знакомство с существующими конструкциями и умение в них критически разбираться; знание методов изготовления деталей; знание условий работы проектируемой машины; умение конкретно воплощать свои идеи в виде конструктивного чертежа. Умственное представление всего проектируемого должно предшествовать чертежу так же, как мысль должна предшествовать слову. Ясно, что для проектирования машин и их деталей необходим некоторый практический навык. В данном пособии будут указаны основные принципы, правила и приемы проектирования, знакомство с которыми позволит студентам успешно выполнить курсовой проект по деталям машин.

Выбор материала деталей машин и связь с технологией изготовления. При проектировании машин весьма важно рационально выбрать материал для их деталей. При изготовлении деталей машин отливкой применяется по возможности чугунное литье из серого чугуна как самое дешевое. Чугунное литье из серого чугуна имеет широкое применение, в особенности для неподвижных тяжелых деталей, например, для станин, а также для маховиков при окружной скорости не выше 30 м/с. Не рекомендуется применять серый чугун при действии на детали машин больших крутящих моментов. В случае ударов, больших усилий, необходимости экономии массы и т. п. при изготовлении деталей машин отливкой переходят от серого чугуна к высокопрочному чугуну или к стальному литью. Высокопрочный чугун значительно прочнее серого чугуна и с успехом может заменять стальное литье и поковки из углеродистой стали.

Определяют геометрические параметры передачи

Проверка зубчатой передачи на выносливость

Расчёт червячных передач Червячные передачи применяют в случаях, когда геометрические оси ведущего и ведомого валов перекрещиваются (обычно под прямым углом). По форме червяка различают передачи с цилиндрическими и с глобоидными (вогнутыми) червяками. Первые, в свою очередь, подразделяются на передачи с архимедовыми, конволютными и эвольвентными червяками. Здесь рассмотрены только передачи с архимедовыми червяками (в осевом сечении профиль витка трапецеидальный; в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью). Червячные передачи выполняют в виде редукторов, реже открытыми.

Расчёт коэффициента нагрузки для червячных передач призводится по формуле  K = K β K v , где К β – коэффициент , учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий; Кv - коэффициент , учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении.

Смазывание редукторов Смазывание зубчатых и червячных зацеплений и подшипников уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора.

Пластичные смазочные материалы

Выполнение компоновочных чертежей редуктора Компоновку обычно выполняют в два этапа. Первый этап служит для приближённого определения положения зубчатых колёс редуктора, звёздочек (шкивов, муфт) на выходных концах валов относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников. Компоновочный чертёж выполняется в одной проекции – разрез по осям валов при снятой крышке редуктора. Желательный масштаб 1:1, чертить тонкими линиями.

Пример выполнения курсового проекта Спроектировать одноступенчатый горизонтальный цилиндрический косозубый редуктор и цепную передачу для привода к ленточному конвейеру

Предварительный расчёт валов редуктора и конструктивные размеры посадочных деталей

Проверка прочности шпоночных соединений Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок — по ГОСТ 23360 — 78

Заклепочное соединение относится к неразъемным соединениям. В большинстве случаев его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей. Соединение образуют расклепыванием стержня заклепки, вставленной отверстия деталей

Расчет соединяемых деталей (листов) Разрушение листа (детали) по сечению, ослабленному отверстием, может происходить под действием больших статических нагрузок. Номинальное растягивающее напряжение в этом сечении также должно удовлетворять условию прочности по допускаемым напряжениям при растяжении для материала деталей

Материалы заклепок и допускаемые напряжения Заклепки изготовляют из стали, меди, латуни, алюминия и других металлов. Материал заклепок должен обладать пластичностью и не принимать закалки. Высокая пластичность материала облегчает клепку и способствует равномерному распределению нагрузки по заклепкам.

Резьбовые соединения Критерии работоспособности и расчета Винты (болты), как правило, работают со значительной силой начальной затяжки. Поэтому для большей части винтов в машиностроении применяют расчеты на статическую прочность. Потеря работоспособности винтов в указанных условиях нагружения может произойти по одной из следующих причин

Расчет резьбовых соединений, включающих группу болтов

Нагрузка соединения раскрывает стык деталей Данный случай часто встречается на практике: крепление кронштейнов, стоек и т.п.

Клеммовые соединения (фрикционные винтовые соединения)

Материалы резьбовых изделий и допускаемые напряжений

Зубчатые передачи

Расчет передач на сопротивление усталости при изгибе Расчет выполняется при предположениях, что зуб нагружен силой FH, в зацеплении находится одна пара зубьев, а также силы трения отсутствуют.

Конструктивные и эксплуатационные методы повышения износостойкости деталей машин Конструктивные методы повешения износостойкости Развитие конструкции машин происходит при постоянном стремлении к увеличению их производительности, что почти всегда сопровождается повышением механической и тепловой нагрузок подвижных сопряжений деталей. В связи с этим перед конструктором стоит задача создания новых, более современных узлов трения.

Замена в узлах машин трения скольжения трение качения Такая замена во многих случаях целесообразна с точки зрения повышения надежности работы деталей и экономичности машин.

Червячные передачи