Цель и задачи курса. Основные понятия и определения. Классификация механизмов, узлов и деталей

Цель изучения дисциплины «Детали машин и основы конструирования» –приобретение студентами знаний по общим методам конструирования и расчету деталей и узлов машин общего назначения, по конструкции, типажу, критериям работоспособности составных частей машин – их деталям и сборочным единицам (узлов и агрегатов), по методам расчета деталей машин, навыкам конструирования и чтения конструкторской документации.

Задачи освоения курса следующие:

– развитие пространственного представления, творческого воображения и исследовательского мышления;

– формирование способности к анализу конструкции машин, знаний принципов функциони­рования и области применения различных элементов машины;

– изучение основ проектирования механизмов, этапов и стадий разработки проекта, совокупностьпроцедур и привлекаемых при этом технических средств;

– умение формировать требования к деталям машин, критерии работоспособности и анали­зировать факторы, влияющие на работоспособность составных частей и всего механизма.

Машины состоят из деталейизделий из однородного материала, полученных без сборочных операций (болт, шпонка, вал, зубчатое колесо и т.д.), и сборочных единицизделий, собранных из деталей на предприятии-изготовителе (муфта, шарикоподшипник, редуктор и т.п.). Сборочная единица, которая может собираться отдельно от других составных частей изделия, называется узлом. Укрупненный, обладающий полной взаимозаменяемостью узел, выполняющий определенную функцию, называется агрегатом(например, электродвигатель, силовая головка, насос), а метод компоновки промышленных изделий из отдельных агрегатов называется агрегатированием. Агрегатирование значительно упрощает проектирование, сборку, эксплуатацию, ремонт и модернизацию изделий.

Рассматривая конструкцию, можно заметить, что многие детали и узлы различных машин похожи, имеют одинаковые функциональные назначения и широко применяются, например, крепежные и соединительные детали, валы и оси, зубчатые колеса, подшипники, муфты, смазочные и уплотнительные устройства и т.д. Такие детали и узлы машин называют деталями(и узлами) общегоназначения,и именно они являются объектом изучения в дисциплине «Детали машин и основы конструирования». Детали, характерные только для некоторых типов машин (например, пропеллеры самолетов, гребные винты судов, лопатки турбин, шатуны, коленчатые валы и поршни двигателей и т.п.), называются деталями специального назначенияи рассмат­риваются в специальных дисциплинах.

Дисциплина Детали машин и основы конструирования рассматривает теорию, расчет и конструирование деталей общего назначения.

Детали могут быть: простыми (гайка, болт, шпонка, шестерня, пружина, торсионный вал) и сложными (коленчатый вал, корпус коробки передач автомобиля, станина станка, и т.д.).

Детали классифицируют по назначению: соединения, передачи, подшипники, муфты, смазочные и уплотнительные устройства, упругие элементы и корпусные детали.

Использование деталей машин начинается с глубокой древности. Известно применениепружин в луках для метания стрел, лучкового возвратно-вращательного привода для добывания огня, катков для перемещения тяжестей.

Значительная часть простых деталей машин: металлические цапфы, примитивные зубчатые колеса, винты, кривошипы, полиспасты были известны до Архимеда. Эпоха Возрождения была в значительной степени ознаменована работами Леонардо да Винчи. Он создал новые механизмы: зубчатые колеса с перекрещивающимися осями, шарнирные цепи, подшипники качения. Уже тогда применяли канатные и ременные передачи, грузовые винты, шарнирные муфты.

Эвольвентное зубчатое зацепление было предложено Л. Эйлером в середине XVIII в., но широкое применение этих зубчатых передач началось в конце XVIII в. с освоения эффективного изготовления их методом обката.

Первые патенты на шарикоподшипники были выданы в Англии в 1772 и 1778 гг., но их централизованное производство началось в Германии в 1883 г., в США – в 1889 г.

Важным вкладом России в создание механических конструкций является разработка дуговой электрической сварки Бенардосом (1882 г.) и Славяновым (1888 г.). Существенный вклад отечественных ученых в разработку передачи зацеплением внес М.Л. Новиков (круговинтовые передачи).