Конструкционных материалах

Выбор материалов зависит от назначения машины, назначения детали, метода изготовления и ряда других факторов. Правильный выбор материала в значительной мере определяет качество и стоимость детали и машины в целом.

При выборе материала детали учитывается:

• необходимость обеспечения прочности и жесткости при минимальной массе,
• соответствия материала условиям эксплуатации,
• стоимость и дефицитность материала,
• соответствия технологических свойств материала способу изготовления детали.

В машиностроении для изготовления деталей общего назначения применяют сталь, чугун, сплавы цветных металлов, пластмассы, резину. Свойства, методы получения и обозначения этих материалов рассмотрены в курсе «Технология машиностроительных материалов».

Соединения (неразъёмные и разъмные)

При сборке машин и механизмов детали соединяются между собой неподвижно или подвижно кинематическими парами.

Неподвижные соединения, не допускающие разборку без повреждения деталей или элементов крепежа, называют неразъемные. Сюда относят сварные, заклепочные, паяние, клеевые и ряд других соединений.

Неподвижные соединения, допускающее повторную сборку-разборку без разрушения деталей и элементов крепежа, называют разъемными. К ним относятся резьбовые (болтовые, винтовые, шпилечные), шлицевые,и т.д.

Главным критерием работоспособности соединений является прочность. Для некоторых конструкций факторами, определяющими несущую способность соединений, служат жесткость, герметичность и т.д.

Сварные соединения

Сварным называются наиболее распространенные неподвижные соединения деталей, связанных в зоне контакта межатомными силами. Эти силы возникают при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании, поэтому различают два вида сварки - плавлением и давлением.

Сварные соединения обладают высокой прочностью при статическом нагружении, хорошей технологичностью, герметичностью. Сопротивление сварных соединений усталости понижено вследствие наличия в швах концентраторов напряжений - трещин, непроваров и т.д.

При наиболее распространенной сварке плавлением широко используется электродуговая сварка с помощью металлических электродов. Разрушение сварных соединений чаще всего происходит по материалам швов.

По взаимному расположению соединяемых деталей различают стыковые, , нахлесточные, тавровые сварные и угловые соединения со стыковыми и угловыми швами (рис.3.2).

Основным критерием работоспособности сварных соединений является прочность. Исходным условием проектирования принимается равнопрочность шва и соединяемых деталей.

Рис.3.2.Стыковое соединение прямым стыковым швом (а)

и нахлестное соединение фронтальными угловыми швами (б)

Стыковые соединения стыковыми швами

Стыковые сварные соединения применяют для соединения пластин различных толщин. Такие соединения проверяют на прочность по номинальным сечениям соединяемых деталей без учета утолщения швов.

При действии продольной силы F (рис.3.2,а) условие прочности на растяжение (сжатие) для стыкового шва имеет вид

, (3.9)

где А - площадь поперечного сечения пластины шириной b; h - толщина пластины; l_ш - длина шва, равная ширине пластины; - допускаемое напряжение для шва.

При статической нагрузке допускаемое напряжение для шва принимается равным или меньшим по отношению к допускаемому напряжению основного металла , где n = 1,3-1,7 - коэффициент запаса прочности.

Нахлестные соединения угловыми швами

Угловые швы (рис.3.2,б) рассчитывают на срез по опасному сечению, совпадающему с биссектрисой прямого угла, в котором расчетная высота составляет 0,7К - где К - катет углового шва.

Условие прочности шва на срез имеет вид

(3.10)

При статической нагрузке допускаемое напряжение среза для шва принимается как часть по отношению к допускаемому напряжению основного металла

(3.11)