Вопросы к защите курсового проекта

-1-
Вопросы к защите курсового проекта
по дисциплине «Детали машин»
1. Что такое механизм? - Механизм – устройство для передачи движения.
(Совокупность звеньев, предназначенных для преобразования одного вида
движения в другой)
2. Звено ? – Одна или несколько жестко соединенных деталей, входящих в
состав механизма.
3.Входное звено? – Элемент механизма, которому сообщается движение от
сопряженных механизмов.
4. Выходное звено? – Это звено, совершающее движение, для выполнения
которого создан механизм.
5.Деталь? – Изделие, изготовленное из однородного материала без
применения сборочных операций.
6.Сборочная единица? – (Узел) – изделие выполняющее некорую функцию в
механизме, получаемое путем сборки.
7.Статическая нагрузка? – нагрузка от постоянной силы, точка приложения
которой не меняется.
8.Динамическая нагрузка? – Меняется сила, либо точка приложения силы.
9.Номинальная нагрузка? – Нагрузка в установившемся режиме работы.
10.Расчетная нагрузка? – Некоторая постоянная нагрузка, повреждающее
действие которой равноценно номинальной динамической нагрузке.
11. Какие факторы учитываются при расчете коэффициента запаса
прочности? – В основном учитываются три фактора. 1 – достоверность
расчетной методики; 2 – влияние технологических и конструктивных
факторов на прочность детали; 3 – важность детали в механизме.
12.Какие матириалы применяют для сварки конструктивов общего
назначения, например подставок, кожухов и т.д.? - Для этих целей
применяется прокат общего назначения, для которого употребляются стали
Ст2, Ст3, Ст30, Ст35. Они поставляется в отожженом и нормализованном
виде.
13. Какие материалы применяются для создания нагруженных сварных узлов,
для которых производится расчет прочности? – Для узлов, не имеющих
ограничений по весу, подходит нормализуемая и улучшаемая Ст30 . Она
хорошо сваривается, остаточные напряжения сравнительно не велики. В
случае необходимости получения большой прочности при уменьшении веса
узла применяются Ст40 и Ст45, но в этом случае обязателен нагрев узла
перед сваркой с последующим его отжигом и закалкой для получения
необходимой прочности. Еще более лучшие результаты получаются при
применении Ст30ХГСА, которая обладает хорошей ударной вязкостью.
14. Какой шов прочнее при сварке одинаковых по толшине листов (порядка
2.6 – 6) мм – стыковой или катетный при соединении листов в нахлестку? –
Стыковой прочнее примерно на (30 – 40)% из-за разности эффективной
площади сопротивления шва.
-2-
15.Для чего существует обмазка на электродах? – При сгорании обмазки (в
основном она приготовляется на основе соединений кальция) образуются
инертные газы, защищающие сварную ванну от окисления.
16. Какие газы применяются при сварке? – В основном применяют Аргон и
Углекислый газ.
17.Какую резьбу лучше применить для неподвижного соединения деталй? –
Простотой изготовления и хорошими рабочими характеристиками обладает
метрическая резьба с треугольным профилем. В случае, если узел работает в
условиях вибраций необходимо применить резьбу с более мелким шагом по
сравнени с основной метрической.
18. Резьба для ходовых механизмов? – Для ходовых винтов применяется
резба с трапециидальным профилем. Ее к.п.д. примерно (35-45)%.
19.Если рассчитывается винтовой механизм, то какой критерий
работоспособности является основным? – Допускаемое удельное давление в
резьбовой паре (для разных сочетаний материалов винта и гайки удельное
давление не превышает 10 МПа). Механизм рассчитанный по удельному
давлению получается значительно прочнее, чем это требуется по
действующим нагрузкам.
20.Почему необходимо применять закаленные детали для резьбового
соединения, если нужно создать надежное и небольшое по габаритам
устройство? – Обычно применяемые для этих целей среднеуглеродистые
стали в незакаленном состоянии имеют легко достигаемую довольно
протяженную площадку текучести на диаграмме растяжения. При
затягиваниии подобного болта (в особенности если нет опыта подобной
работы) напряжения быстро достигают площадки текучести, детали
деформируются и усилие затяжки получается далеким от расчетной
величины (т.е. меньше или детали вообще оказываются не прижатыми). При
применении закаленных деталей работа соединения происходит в пределах
упругости, что и обеспечивает расчетное усилие затяжки.
21.Можно ли применить посадку скольжения для узлов движения? – Пример
обозначения посадки (Ф20 Н7/h7 ). Посадка скольжения при некотором
вероятном сочетании действительных размеров сопряженных деталей дает
нулевой зазор. Нет места для смазки, поэтому посадка применяется для
неподвижных соединений с дополнительным креплением деталей каким
либо способом.
22.Какую посадку можно применить в случае, когда нужна повышенная
центровка деталей, а нагрузки и скорость движения относительно не велики?
– Следует применить посадку «движение» - обозначение Ф20Н7/g7 – эта
посадка дает минимальные зазоры достаточные для размещения тонкого слоя
масла.
23.Какая посадка применяется в подшипниках скольжения при больших
скоростях движения и рабочих нагрузках в пределах допускаемых удельных
давлениях для материалов подшипниковой пары? – Посадка «ходовая» обозначение Ф20Н7/f7.
-3-
24.Сфера применения переходных посадок? – В сопряжениях деталей по
переходным посадкам возможен как вероятный зазор, так и небольшой натяг.
Сфера применения хорошая центровка деталей в неподвижных соединениях,
а также соединение относительно непрочных и нежестких деталей с
дополнительным креплением их клеем, раскерновкой и пр.
25.Сфера применения прессовых посадок? – Неподвижные соединения. Там,
где требуется особая надежность, обычно применяется дополнительное легко
расчитываемое крепление, например для соединения зубчатых колес с
валами, где чаще всего применяется легкопрессовая посадка (обозначение –
Ф20Н7/р7) , обычно применяется шпоночное соединение.
26.Посадка на вал внутреннего кольца подшипника? – Кольцо не должно
проворачиваться на валу, в то же время при напрессовке нельзя допустить
большой деформации. Обычно вал изготовляется по переходной посадке
«плотная» - (обозначение Ф20к6) . При постановке подшипника она
соответствует по своему действию легкопрессовой посадке.
27.Посадка подшипника в гнездо корпуса редуктора? – Подшипник в гнезде
корпуса должен стоять достаточно плотно, но в то же время при
определенных условиях может иногда проворачиваться в гнезде. Расточка
под подшипник в корпусе осуществляется по посадке «напряженная» (обозначение, – например для подшипника №305, Ф62Js7 ).
28.Какой параметр используется для стандартизации зубчатых зацеплений? –
Модуль передачи (отношении шага t между зубьями по делительной
окружности к числу , т.е.
m = t/ ) . Все остальные геометрические параметры рассчитываются в
зависимости от модуля и чисел зубьев сопряженных колес.
29. Как определить диаметр делительной окружности зубчатого колеса? –
Если известен модуль (m) и число зубьев (z), то d=m*z.
30.Межосевое расстояние в передаче в зависимости от модуля (м) и чисел
зубьев (Z1,Z2)?- Межосевое расстояние определяется aw = m*(Z1+Z2)/2.
31.Материал для зубчатой передачи, если нагрузка спокойная, коэффициент
включения ПВ% не более 20% ? – Ст30, - хорошо обрабатывается в
нормализованном состоянии, дает удовлетворительную чистоту поверхности
зуба после нарезки профиля и, если передача расчитана по допускаемым
контактным напряжениям, то обладает достаточной долговечностью.
32.Материал для зубчатой передачи в условиях динамических нагрузок? – В
порядке возрастания качества : Ст45, Ст40Х, Ст30ХГСА, Ст40ХВН,
38ХМЮА.
33.Как сделать передачу стойкой к ударным нагрузкам и прочной на
истирание? – Наиболее простой способ – применить малоуглеродистую
слаболегированную сталь, например 18Х, 20Х, 12ХН3А. Дополнительная
обработка – цементация и закалка.
34.Почему желательно делать зубья шестерни и колеса разной твердости? –
На шестерне в несколько раз меньше зубьев, чем на колесе, поэтому зуб
шестерни испытывает гораздо больше циклов нагружения. Разная твердость
-4-
зубьев шестерни и колеса необходима для выравниваеия долговечности
деталей передачи.
35.Какие силы действуют в зацеплении цилиндрических прямозубых колес?
– Действуют окружная и радиальная (распорная ) силы.
36.Какие силы действуют в зацеплении цилиндрических косозубых колес? –
Действуют окружная, радиальная и осевая силы.
37.Как соотносятся между собой моменты нагрузки в зубчатой передаче? –
-Т1=Т2/U*П*З , где : Т1- момент на валу шестерни, Т2- момент на валу
колеса, П – к.п.д. подшипниковой пары, З – к.п.д. зубчатой передачи, U –
передаточное число.
38.Как определить к.п.д. механизма при последовательном соединении
звеньев? – Общее к.п.д. механизма в таком случае определяется
перемножением частных к.п.д. узлов механизма (там, где происходит потеря
мощности на непроизводительные движения).
=1*2*3*4**** ( здесь цифры 1,2,3,4 и т.д. обозначение порядка
следования соответствующих узлов).
39.Полезная мощность при прямолинейном движении? – Определяется с
помощью нагрузки F (Н) и скорости V (м/сек) исполнительного звена
механизма.
N (Вт) = F*V (Н*м/сек).
40. Как определить мощность на валу вращающегося звена? – N (Вт) = M*
(Н*м/сек).
41. Как определить мощность двигателя, если известна полезная мощность и
к.п.д. механизма? – NДВ (Вт) = NП / .
42.Какие двигатели применяются для электроприводов в среднем
машиностроении? – В основном применяется асинхронный трехфазный
двигатель. Относительно недорогой, практически необслуживаемый. Имеет
достаточно удовлетворительную пусковую характеристику (МПУСК =
1.7*МНОМ). Уровень преобразования энергии также высок (к.п.д., хотя и
значительно зависит от конструктивных особенностей, составляет в среднем
85%).
43.Какое внимание нужно уделять электродвигателю при обслуживании
электропривода? – Периодически проверять затяжку резьбовых соединений
фазных и нулевого проводов, т.к. при ослаблении соединения увеличиваются
переходные сопротивления, что приводит к неравномерной загрузке фазных
обмоток и их сгоранию. Проверять состояние подшипников. Зазор между
статором и ротором невелик и должен присутствовать всегда. При износе
подшипников ротор может задевать за статор, что соответствует короткому
замыканию в электрической системе двигателя.
44.Каковы случаи применения червячных передач? – В червячном
зацеплении велика доля скольжения профилей зубьев, поэтому трудно
обеспечить долговечность передачи, по этой же причине не велико к.п.д.
Применяются там, где нужно обеспечить при небольших технологических
затратах значительное передаточное отношение в механизме небольшого
-5-
объема при минимуме деталей, кроме того червячный механизм обладает
эффектом самоторможения.
45.Какие геометрические параметры основные в червячной передаче? –
Модуль (m) и число ( q ) – число модулей в диаметре делительного цилиндра
червяка. Остальные геометрические параметры передачи расчитываются в
зависимости от них, а также чисел: Z1 – число заходов червяка, Z2 – число
зубьев червячного колеса.
46. От чего зависит к.п.д. червячной передачи? – В порядке убывания
приоритета : числа заходов червяка; подбора материалов для червячной
пары; смазки; скорости скольжения в зацеплении.
47.Материалы для червячного вала? – При относительно небольших
нагрузках : Ст40, Ст45, Ст40Х. Для более жестких условий работы :
цементируемые стали 15Х, 20Х, 18ХГТ, 20ХФ. Режим закалки имеет всегда
очень большое значение.
48.Материалы для венцов червячных колес? – Наилучшие показатели у
бронзы (БрОНФ, БрОФ 10-1). Для низких скоростей движения более
дешевые бронзы, например, БРАЖ9-4.
Для периодически работающих механизмов (коэффициент включения
ПВ%20%) применяют чугуны СЧ 15, СЧ 18.
49. Каков тепловой режим в червячной передаче? – Даже в лучших
червячных передачах не менее 15% подводимой мощности остается в
механизме и превращается в тепло. Поэтому для червячных передач
производится тепловой расчет и принимаются меры для эффективного
отвода и рассеивания тепла.
50.Какой из валов червячной передачи должен иметь осевой зазор при
монтаже подшипниковых узлов? – Червячный вал при работе сильно
нагревается и удлиняется. Для того, чтобы не произошло защемления
подшипников, необходимо предусматривать зазор порядка (0.05 – 0.085)мм.
Чем длиннее червячный вал и выше температура масляной ванны, тем
больший зазор нужно предусматривать. Более точно зазор можно рассчитать
опираясь на длину (L) вала, разницу температур (t) вала и корпуса и
разницу коэффициентов линейного расширения материала вала и корпуса
редуктора ():
зазор  = L*t. В проектных расчетах можно взять  = 1*10-6, t =
600С.
51.От чего зависит выбор вязкости масла для зубчатой передачи? – В
основном от планируемого теплового режима механизма. При рабочей
температуре 40оС можно применить масло Индустриальное с
кинематической вязкостью 15-20 единиц. Для температурного режима 60оС
необходимо масло с вязкостью 30 – 40 единиц. Для механизмов, работающих
при температурах (90 – 110) градусов нужны специальные
тяжелые вязкие масла (гипоидные). Во всех случаях при прочих равных
условиях износ масла зависит от температуры в геометрической прогрессии.
-6-
Это очень важное условие работы масла в механизме. Можно выбирать и
другие марки масел при соблюдении необходимой вязкости.
52.По каким параметрам выбираются клиновые ремни? – Стандартом
предусматриваются ремни определенного сечения (обозначение сечений : О,
А, Б, В и т.д.) и длины в развернутом (разрезанном) виде. Сечение ремня
выбирается в зависимости от нагрузки, а длина ремня – в зависимости от
диаметров шкивов и межосевого расстояния. Необходимо предусматривать
устройство для натяжения ремня.
53.Какие напряжения действуют в материале ремня? – Напряжение
нормальное от действующих усилий в ветвях ремня; напряжение изгиба,
возникающее при обегании ремнем шкива; напряжение от действия
центробежных сил характерно в основном для быстроходных механизмов с
числом оборотов валов более 3000 об/мин.
54.Что грозит ременной передаче, в которой мал угол охвата ремнем шкива?
– Сцепление ремня со шкивом зависит от угла охвата. При недостаточном
угле охвата возможно проскальзывание ремня под нагрузкой и его быстрый
нагрев и износ.
55. Область применения цепных передач? – Транспортные машины; при
средних межосевых расстояниях, когда в зубчатых передачах нужно ставить
паразитные зубчатые колеса; взамен ременных передач, если нужно
обеспечить работу без проскальзывания или передачу больших мощностей.
56.Отличительная особенность роликовых приводных цепей? – Приводные
цепи, например широко применяемая цепь ПР 12.7, с шагом 12.7 мм ,
содержит ролики на осях, которые входят во впадины зубьев звездочек и
заменяют трение скольжения трением качения. К.п.д. цепной передачи
достаточно высокое ( = 0.95 – 0.97 ).
57.Как соединяются концы цепи ? – Замыкание цепи производится
естественным образом соединением внешних и внутренних пластин с
помощью оси идентичной штатной, либо с помощью специальных
соединительных звеньев, которые облегчают сборку – разборку цепной
передачи.
58.Как определить диаметр (d) делительной окружности звездочки, зная шаг
(t) цепи и число зубьев (z) звездочки ? - Диаметр делительной окружности d
= t/sin(1800/z).
59.Оптимальное межосевое расстояние (а) в цепной передаче ? – а = (30 –
50)*t.
60.Какой критерий является критическим при расчете работоспособности
цепной передачи ? – Критическим параметром является допускаемое
давление в шарнирах цепи. Оно в свою очередь зависит от частоты вращения
звездочки [p] = (20 –35) МПа.
61.Как осуществляется смазка цепных передач ? – По возможности цепную
передачу делают закрытой с масляным картером. В этом случае смазка
предпочтительная – жидким маслом. В открытых передачах, в том числе и с
защитой специальными кожухами предусматривается предварительная
-7-
проварка цепи в консистентной смазке типа УС13 с добавлением 2%
порошка графита.
62.Что такое вал ? – Деталь предназначенная для передачи крутящего
момента вдоль своей оси. Нагрузкой для валов являются изгибающие и
крутящие моменты.
63. Что такое ось ? – Деталь, предназначенная для поддержания
вращающихся деталей и не передающая полезного крутящего момента.
Момент от сил трения обычно бывает на порядок меньше по сравнению с
изгибающими моментами и в расчетах прочности оси не учитывается.
64. Материал для валов ? – Поскольку у вала бывает несколько точных
посадочных мест, то для шлифовки необходима достаточно высокая
твердость. Если действующие нагрузки не велики, то возможно применение
дешевой и легко обрабатываемой Ст30. Ее можно закалить и отпустить до
твердости НВ300, что вполне достаточно для шлифовки и получения точных
размеров. Валы часто несут большие нагрузки, поэтому для их изготовления
применяют высокопрочные закаливаемые стали. Это материалы (с
нарастанием качества) : Ст45, 40Х, 40ХВН, 40ХН2МА. Валы из этих сталей
обычно подвергают улучшению (при жестких динамических нагрузках),
закалке с высоким отпуском или поверхностной закалке т.в.ч. с низким
отпуском (шлицевые валы).
65.Особенность проектирования валов редукторов общепромышленного
назначения ? –
Подобные механизмы рассчитываются для работы в течении длительного
времени, зачастую для непрерывной работы в течении нескольких лет. В
таком случае ограничителем выступают контактные нагрузки в
подшипниках, что приводит к увеличению номера выбираемых подшипников
и, соответственно, их размеров. Увеличиваются цапфы валов.
Геометрическая характеристика, используемая в расчете прочности вала момент сопротивления сечения изгибу (W) пропорционален кубу диаметра
вала, т.е. валы получаются тяжелее и прочнее, чем это требуется по расчетам
на прочность от действующих сил в редукторе, например, вал имеет диаметр
в опасном сечении 4 см (характерное число 43 = 64), если вал увеличивают в
диаметре до 5 см, то прочность увеличивается в два раза т.к. характерное
число 53 = 125. В этом случае их рационально изготовлять из дешевых сталей
(Ст2, Ст3). Для того, чтобы цапфы валов не разбивались под подшипниками
и они не меняли своего размера при перепрессовке подшипников,
желательно их цементировать и закаливать токами высокой частоты.
66.Как выбрать призматическую шпонку ? – Параметры сечения шпонки
(b,h), т.е. ширина и высота профиля сечения призматической шпонки
выбираются в зависимости от диаметра вала. Длина шпонки определяется
расчетом на прочность. Длину шпонки на практике чаще всего назначают по
месту с проверкой прочности.
67. В каком случае применяют сегментные шпонки ? – Как правило там, где
нужна самоустановка шпонки, например в конусных соединениях валов со
ступицами колес и муфт.
-8-
68.Какова посадка шпонки в паз вала? – Для избежания лишних люфтов и
облегчения сборки, а также, чтобы шпонка не терялась, в паз вала ее ставят
по легкопрессовой посадке в «системе вала» , например ( 10 Р8/h8 ).
69.Какова посадка шпонки в паз ступицы ? – Чаще всего применяется
посадка «напряженная» в «системе вала» , например ( 10 Js8/h8 ).
70.Распространенный материал для шпонки ? – Шпонка является
напряженным элементом, в то же время в оптимально спроектированном
узле обычно шпонки работают с большим запасом прочности. Для того,
чтобы шпонку не разбивало, ее изготовляют из Ст45 с закалкой до твердости
HRc 38 – 45. В необходимых случаях твердость повышают до 55 единиц.
71. Сфера применения шлицевого соединения ? – Шлицевые соединения
создают прочное соединение вала со ступицей. Технологически они сложнее
и дороже шпоночного соединения, поэтому нашли распространение в
подвижных и часто разбираемых сочленениях деталей.
72.Какие параметры используются при расчете работоспособности
(долговечности) подшипников качения ? – Используются : приведенная
нагрузка, число оборотов вала, число часов работы подшипника.
73.Если предусматривается применение роликовых подшипников, то что
представляет опасность для них ? – Прогиб валов или смещение посадочных
мест подшипников приводит к сколу роликов и дроблению поверхности
беговых дорожек.
74.От какой детали подшипника зависит его долговечность и
работоспособность ? – Главным образом на работоспособность влияют
контактные напряжения между шариками (роликами) и кольцами
подшипника. Увеличение диаметра шарика (ролика) приводит к увеличению
контактной площадки и уменьшению напряжений.
75.Если на вал действуют радиальные и осевая силы, то какой тип
подшипника предпочтительней выбрать? – Радиально-упорный шариковый
подшипник. В то же время при достаточной жесткости валов и точности
изготовления корпуса применение роликовых радиально-упорных
подшипников приводит к уменьшению габаритов подшипникового узла.
Стоимость роликовых подшипников мало отличается от шариковых. Во всех
случаях необходимо предусмотреть регулировку осевого зазора.
76. Как защитить внутреннюю полость редуктора от пыли, воды, грязи? Если только от пыли и грязи, то достаточно эффективны лабиринтные
уплотнения, фетровые или войлочные сальниковые кольца. При
необходимости поставить преграду жидким веществам, в частности, маслу,
распространенный способ – применение резиновых манжет.
77.Способы смазки подшипников в редукторе ? – Наиболее распространены
способы. Масляным туманом, образующимся при работе передач. Раздельная
жидкая смазка с помощью масляного насоса и трубопроводов разводки.
Смазка разными видами масел – передачи смазываются из картера жидким
маслом; подшипники имеют защиту от попадания жидкой смазки и
смазываются предварительно заложенной в подшипниковый узел
консистентной смазкой.
-9-
78. Консистентная смазка для подшипников ? – В пределах умеренных
скоростей и температур смазка 1-13 (широко распространенный теперь
Литол). При повышенных температурах ЦИАТИМ – 221.
79. Эмали и грунты для корпусов редукторов ? – Грунт
фенолформальдегидный ФЛ-03-К. Эмали используются стойкие в различных
климатических условиях, например, пентафталевые (Эм ПФ-218.11.П),
перхлорвиниловые (Эм ХВ –124.11.АТВ)