Основные направления в развитии конструкций машин

1. Повышение надежности и ресурса машин за счет обеспечения их высокого технологического уровня.

2. Конструирование устройств, имеющих малую металлоемкость за счет:

- применения новых, более прочных материалов;

- использования упрочнений (закалки, накатки, цементации и т.п.);

- использования методов оптимизации конструкции и современных методов расчета.

3. Уменьшение энергозатрат за счет обеспечения минимального трения, повышения КПД,

Применение унифицированных и стандартизированных деталей и узлов.

Виды нагрузок.

Силы являются мерой механического взаимодействия элементов конструкций. Если элемент конструкции рассматривать изолировано от сопряженных деталей, то действия последних заменяются силами, которые называются внешними. Силы взаимодействия между частями отдельной детали или между деталями в сопряжении называются внутренними.

При моделировании внешние силы условно подразделяют на силы сосредоточенные, распределенные и объемные.

Сосредоточенной силой называют силу, действующую на небольшую часть поверхности детали. Считают, что сила приложена к точке, например защемленной балки (рис. 5.1, а).

а) б)

Рис. 2.1. Схема нагружения балки

Характеристикой сосредоточенной нагрузки является ее модуль, направление и точка приложения. Размерность такой силы выражается в Н или кН.

Распределенными называют силы, действующие на участках поверхности или длины, соизмеримых с полной поверхностью или длиной детали. На схемах ее изображают в виде графиков, показывающих изменение ее по длине (рис. 2.1, б) или по площади. Характеристикой такой силы является ее интенсивность q, т.е. величина силы, которая приходится на единицу длины или поверхности. Размерность такой нагрузки выражается соответственно в Н/мм при распределении нагрузки по длине или Н/мм² при распределении нагрузки по площади.

По характеру изменения во времени Т нагрузки F подразделяют на статические и переменные.

Статической называют нагрузку, которая медленно возрастает от нуля до своего номинального значения и остается постоянной в процессе работы детали (рис. 2.2, а).

Переменной называют нагрузку, периодически меняющуюся во времени. Она характеризуется следующими параметрами: амплитудой силы F_a, средней силой F_m, частотой нагружения f_и и формой цикла (рис. 2.2, б). Частота нагружения f_и является обратной величиной периода колебания Т_П (f_в = 1/T_П).

Различают малоцикловое нагружение, характерное для деталей, циклы работы которых набираются за счет запуска и остановки машины. При этом число циклов работы обычно не превышает 10⁴ ... 10⁵ .

Если число циклов нагружения детали превышает 10⁵ ... 10⁶, то такое нагружение называют многоцикловым. Оно характерно для деталей длительно работающих машин.