Машиностроение : энциклопедия в 40 томах. Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка (МЭ, том IV-1)

863 Pages·1995·48.705 MB·Russian

by  Фролов К.В.

МАШИНОСТРОЕНИЕ
Э Н Ц И К Л О П Е Д И Я
В С О РО К А Т О М А Х
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ФРОЛОВ К.В.
Председатель редакционного совета,
главный редактор
Члены совета:
Колесников К.С. (зам. Председателя редакционного
совета и главного редактора), Гусенков А.П. (зам.
Председателя редакционного совета и главного редактора),
Ан(|)имов Н.А., Адамов Е.О., Белянин П .Н .,
Березовский Б.А., Бессонов А.П., Васильев В.В.,
Глебов И .А ., Глухих В.К., Д олбенко Е .Т .,
И ш л и н с к и й А .Ю ., К о в а л е в с к и й М .А .,
Коптев Ю .Н ., Кузнецов Н.Д., М ихайлов В.Н.,
Новожилов Г.В., Образцов И .Ф ., Огурцов А.П.,
Панин В.Е., П аничев Н.А., П атон Б.Е.,
Пугин Н.А., С алты ков Б.Г., Свищ ев Г.П .,
Силаев И.С., Соломенко Н.С., Сосковец О.Н.,
Туполев А.А., Усков М.К., Федосов Е.А:,
Фокин А.В., Черный Г.Г., Ш емякин Е.И.
МОСКВА "МАШИНОСТРОЕНИЕ" 1995
Раздел IV
КОНСТРУИРОВАНИЕ
МАШИН
Том 1У-1.
ДЕТАЛИ М АШ И Н
КОНСТРУКЦИОННАЯ
прочноаь
износ,
ТРЕН И Е, СМ АЗКА
Редактор-составитель - заслуженный деятель науки
и техники, д-р техн. наук Д .Н . Реш етов
Ответственный редактор - академик РАН
К.С. Колесников.
Редакторы тома: чл.-корр. РАН, д-р техн. наук
А.П. Гусенков (Конструкционная прочность),
д-р техн. наук О.П. Леликов (Детали машин),
д-р техн. наук Ю.Н. Дроздов (Трение, износ, смазка).
МОСКВА "МАШИНОСТРОЕНИЕ" 1995
ББК 34.44
М 38
УДК 621.01/.03
Авторы: Д.Н. Решетов, А.П. Гусенков, Ю.Н. Дроздов, О.П. Леликов, В.Н. -Артамонов,
Н.П. Баловнев, И.А. Биргер, Ю.А. Богданова, И.М. Буланов, Б.А. Воскресенский, В.В. Джамай,
В.11 Дьяков, К.П. Жуков, ИМ Забулонов, НЛ Зезин, ВМ. Иванов, И.И. Ивашков, Е.Г. Иосилевич,
Е.И. Квитницкий, В.П. Когаев, М.В. Коровчинский, В.Н. Кудрявцев, И.С. Кузьмин,
В.Н. Лозовский, Л.В. Марголин, Р.М. Матвеевский, В.И. Махненко, Н.А. Махутов, Н.К. Мышкин,
Б.П. Нажесткин,. И.П. Норенков, А.В. Орлов, В.Г. Павлов, В.В. Петровский, Б.А. Пронин,
В.Н. Пучков, О.А. Ряховский, А.П. Семенов, В.И. Смирнов, Н.И. Смирнов, Г.А. Снесарев,
В.И. Труфяков, В.З. Фадеев, В.Ф. Федоров, Р.В. Федякин, А.Л. Филипенков, В.Т. Фирсов,
Н.Ф., Хлебалин, О.В. Холодилов, В.А. Чесноков, С.А. Шувалов, В.В. Шульц
Рецензенты: Л.Е. Андреева, В.В. Брагин, И.И. Воробьев, И.П. Глущенко, С.М. Захаров,
М.В. Коровчинский, З.М. Левина, И.Б. Мипмулин, Г.А. Николаев, А.А. Петрик, Г.А. Ревков,
A. Н. Романов, Г.А. Снесарев, Ю.Н. Соколов, О.В. Сорокин, И.П. Сухарев, А.М. Фигатнер,
Г.М. Флидлидер
Бюро редакционного совета: К.С. Колесников, Б.И. Антонов, П.Н. Белянин, А.П. Бессонов,
B. В. Васильев; А.П. Гусенков, Е.Т. Долбенко, И.Н. Жесткова, М.К. Усков, Н.Н. Боброва
Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др.
М 38 М.: Машиностроение.
Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка.
Т. IV-! / Д.Н. Решетов, А.П. Гусенков, Ю.Н Дроздов и др.; Под общ. ред.
Д.Н. Решетова. — 864 с.: ил.
КВН 5-217-01949-2
КВН 5-217-01953-0 (Т. 1У-1)
Рассмотрены конструкционная прочность при статическом, мало- и многоцикловом
нагружении и контактная прочность. Приведены расчеты. Акцентированы вопросы прочности,
наиболее важные для машин.
Изложены трение, износ и смазка: сила трения, интенсивность изнашивания, гидродина­
мическая и контактно-гидродинамическая теории смазки, материалы трущихся поверхностей,
их упрочнение и покрытия, смазочные материалы. Приведены направления развития теории,
расчета и конструирования деталей и узлов машин общемашиностроительного применения всех
основных видов: сЬединений, передач, валов и осей, подшипников, упругих элементов, муфт,
САПР и т.д. Для групп деталей изложены области применения, геометрия (конструкции),
точность, кинематика, материалы и упрочнения, виды отказов, динамика, расчеты на про­
чность, вероятность безотказной работы, износостойкость.
м 27^000000-084
ББК 34.44
038 (01) — 93
18ВЫ 5-217-01949-2 © Издательство ’’Машиностроение”, 1995
ISBN 5-217-01953-0 (Т.1У-1) © Бюро редакционного совета
энциклопедии, 1995
О г л а в л е н и е
Предисловие .................................................... 10 Глава 3. Расчеты на прочность при
многоцикловом переменном
Часть I. ПРОЧНОСТЬ, нагружении (В.П. Когаев) . . 87
износостойкость 1. Характеристики сопротив­
ления усталости
М А Ш И Н ..........................................13 материала...........................87
2. Факторы, влияющие на
Раздел 1. КОНСТРУКЦИОННАЯ сопротивление усталости
ПРОЧНОСТЬ.....................................13 деталей машин ..................94
Глава 1. Расчеты на статическую 3. Статистическая теория
прочность подобия усталостного
(Н.А. Махутов) ..........................13 разрушения......................... 107
4. Статистические характе­
1. Расчетные случаи, предель­
ристики переменной нагру-
ные состояния и рас­
женности деталей .............. 114
четные нагрузки ...................... 13
5. Расчеты на прочность при
2. Расчеты на прочность при
напряжениях, переменных
выборе основных размеров .. 16
во времени ......................... 122
3. Расчеты на прочность по
6. Закономерности развития
категориям напряжений .... 18
усталостных трещин .............127
4. Расчеты по местным на­
Список литературы . . . .,..................... 137
пряжениям и деформа­
циям ............................................... 18 Глава 4. Контактная прочность
5. Расчеты по характерис­ (А.В. Орлов)....................... 139
тикам механики 1. Основные положения.......... 139
разрушения.....................................19 2. Расчет контактных
6. Расчетные характеристики напряжений и деформаций . 140
конструкционных 3. Оптимизация форм поверх­
материалов....................................20 ностей качения.................. 144
7. Расчетные характеристики Список литературы............................... 146
прочности для зон
концентрации с учетом Раздел 2. ТРЕНИЕ, ИЗНОС,
объемности напряженных СМАЗКА ............................... 148
состояний.......................................24
Глава 1. Общие понятия
8. Расчетные характеристики
прочности при наличии (Ю.Н. Дроздов)........ .........148
трещин............................................30 Глава 2. Трение, износ, основы
Глава 2. Расчеты на прочность расчетов (Ю.Н. Дроздов) . . . 152
при малом числе 1. Трение............................... 152
циклов нагружения 2. Износ................................. 154
(А.П. Гусенков)............................35 3. Структура расчетных
1. Сопротивление деформи­ методов.............. 160
рованию и разрушению при Список литературы............................... 163
малоцикловом нагружении . . 35 Глава 3. Методы упрочнения
2. Сопротивление деформи­ и модифицирования
рованию и разрушению при поверхностей трения
длительном малоцикловом и (А.П. Семенов).................. 165
неизотермическом 1. Общие сведения ...................165
нагружении....................................55 2. Покрытия, получаемые
3. Расчеты на прочность при методами химического
малом числе циклов осаждения из газовой
нагружения....................................65 фазы.....................................166
4. Основные положения расчета 3. Покрытия, по. Маемые
элементов конструкций на термовакуумны1м1
прочность при длительном нанесением......................... 167
и неизотермическом малоцик­ 4. Вакуумные ионно-плазменные
ловом нагружении.......................78 покрытия и модифицирован­
Список литературы.............................................85 ные слои............................. 167
Оглавление
5. Газотермические покрытия . 170 Глава 7. Износ зубчатых передач
6. Лазерные и электронно­ (Ю.Н. Дроздов,
лучевые методы модифициро­ Б. и. Нажесткин,
вания и легирования поверх- Н.И. Смирнов) .................... 240
171 1. Общие положения.............. 240
172 2. Тяжелонагруженные зубчатые
8. Гальванические покрытия . . 173 передачи ............................. 243
9. Химико-термические методы 3. Тихоходные зубчатые
модифицирования поверх­ передачи............................. 244
ностных слоев ............................ 174 4. Особенности изнашивания
10.Основные принципы выбора зубчатых передач,
метода упрочнения трущихся работающих в вакууме........ 245
179 5. Цилиндрические з>^чатые
183 передачи с зацеплением
Новикова ........................... 248
Глава 4. Смазочные материалы
6. Зубчатые передачи со сложной
(Р.М. Матвеевский,
кинематикой....................... 250
186
Список литературы............................... 252
186
192 Глава 8. Диагностика изнашивания
3. Твердые смазочные трибосопряжений
материалы................................... 197 (Н,К. Мышкин, О.В. Холодилов,
4. Твердые смазочные В.Н. Лозовский) .................. 253
покрытия .................................... 198 1. Методы диагностики изна­
5. Ротапринтная смазка........... 199 шивания трибосопряжений 253
6. Магнитные смазочные 2. Перспективы развития диаг­
материалы................................... 201 ностики изнашивания ........ 258
7. Антифрикционные самосма- Список литературы............................... 258
206
213 Часть II. ДЕТАЛИ МАШИН........ 260
Глава 5. Гидродинамическое Основные направления развития
смазывание опор исследований, расчета и констру
(М.В. Коровчинский)........... 215 ирования деталей машин
1. Общие положения гидроди­ (Д.Н. Решетов)......................... 260
намической теории смазки . . 215 Список литературы............................... 266
2. Вязкость жидкостей (газов)
и ее зависимость от Раздел 1. СОЕДИНЕНИЯ ............ 267
температуры и давления . . . 219
3. Плотность, теплоемкость и Глава 1. Сварные соединения
теплопроводность смазочных (В.И. Махненко,
221 В.И. Труфяков)..................... 267
224 1. Геометрические особенности
224 и механическая неоднород­
225 ность сварных соединений . . 267
2. Остаточные сварочные
Глава 6. Трение и износ опор напряжения......................... 273
скольжения, работающих 3. Осо^нности распределения
без смазочных
напряжений в типовых
материалов (В.Н, Артамонов, соединениях от внешней
226
нагрузки............................. 276
226
4. Сопротивление сварных
2. Расчет ресурса подшипников соединений статическим
скольжения и шарниров по нагрузкам ........................... 283
критерию износа...................... 227 5. Сопротивление усталости
3. Расчет контактных параметров
соединений в многоцикловой
в подшипниках скольжения . 229
области..........................................285
4. Трибологические характерис­
6. Долговечность соединения
тики материалов для опор
в малоцикловой области .... 294
скольжения.................................233
7. Упрочняющая обработка . . . 298
Список литературы.........................................239
Список литературы..........................................299
Оглавление
Глава 2. Паяные соединения Глава 7. Шпоночные, профильные
(НЖ Зешн)..................................301 и шлицевые соединения.............. 374
1. Конструкции паяных 1. Шпоночные соединения
соединений.....................................301 (А.Л. Филипенков) ....................... 374
2. Припои.............................................303 2. Профильные соединения
3. Расчет паяных соединений (А. Л. Филипенков) ....................... 377
на прочность..................................304 3. Конструкции шлицевых соеди­
Список литературы.............................................305 нений (А.Л. Филипенков) ............ 377
Глава 3. Клеевые соединения 4. Расчет шлицевых соединений
(ИМ. Буланов)............................306 (Д.Н. Решетов) ........................... 381
1. Проектирование клеевых Список литературы................................... 384
соединений.....................................306
2. Расчет клеевых соединений . 308 Раздел 2. ПЕРЕДАЧИ....................... 385
3. Выбор клеев и склеивание . . 309
Список литературы.............................................311 Глава 1. Зубчатые передачи. Обозначе­
ние, наименование параметров
Глава 4. Заклепочные соединения
и единицы измерения ............ 385
(В.В.Джамай) ............................312 1. Общие сведения {В.Н. Кудряв­
1. Материалы и конструкции
цев) ......................................... 387
заклепок..........................................312
2. Геометрия и кинематика цилин­
2. Заклепочные соединения ... 315
дрических эвольвентных зубча­
3. Расчет заклепочных
тых передач {В.Н. Кудрявцев,
соединений.....................................317
И.С. Кузьмин) ......................... 389
Список литературы.............................................318
3. Виды повреждения зубьев
Глава 5. Соединения деталей (А.Л. Филипенков)................... 401
с натягом (В.Т. Фирсовг 4. Расчет на прочность зубьев
Д.Н, Решетов) ............................319 эвольвентных цилиндрических
1. Цилиндрические соединения 319 передач (В.Н. Кудрявцев,
2. Конические соединения .... 327 И.С. Кузьмин) ......................... 404
3. Соединения деталей с помощью 5. Уточненный расчет на изгиб
стяжных элементов ^....................327 зубьев прямозубых цилиндри­
Список литературы.............................................328 ческих передач внешнего зацеп­
ления (В.Н. Кудрявцев,
Глава 6. Резьбовые соединения
И.С. Кузьмин) ......................... 415
(И. А. Биргер,
6. Упрощенные расчеты цилиндри­
Е.Г. Иосилевич)............................329
ческих зубчатых передач на кон­
1. Основные сведения
тактную и изгибную прочность
о резьбах..........................................329
{В.Н. Кудрявцев, И.С. Кузь­
2. Механические свойства
материалов резьбовых мин) ....................................... 416
7. Расчет на предотвращение глу­
деталей.............................................341
бинных контактных разрушений
3. Упрощенный расчет резьбо­
вых соединений на проч­ {В.Н. Кудрявцев, И.С. Кузь­
ность ..................................................347 мин) ....................................... 418
4. Стандартные резьбовые 8. Определение коэффициента Ку
высокоскоростных передач
детали................................................351
5. Силы в резьбовых {А.Л. Филипенков) •................... 419
9. Указания к проектировочным
соединениях ..................................355
расчетам цилиндрических зубча­
6. Силы в групповых резьбовых
соединениях ..................................359 тых передач {В.Н. Кудрявцев,
7. Распределение нагрузки по И.С. Кузьмин) ......................... 421
10. Потери на трение в зацеплении,
виткам резьбы...............................362
смазывание зубчатых редукто­
8. Прочность резьбовых соедине­
ний при статических на­ ров и тепловой расчет {А.Л. Фи­
грузках .............................................366 липенков) ................................. 426
11. Планетарные зубчатые переда­
9. Прочность резьбовых соедине­
ний при переменных чи {В.Н. Кудрявцев, И.С. Кузь­
нагрузках .......................................368 мин, А.Л. Филипенков)............ 429
12. Некоторые проблемные вопросы
Ю.Затяжка резьбовых
в оценке несущей способности
соединений.....................................370
зубьев цилиндрических передач
11 .Повышение надежности
резьбовых соединений...........372 {В.Н. Кудрявцев, И.С. Кузь­
Список литературы.............................................373 мин) ....................................... 446
Оглавление
13. Геометрический расчет коничес­
9. Материалы червячных пар .... 526
ких зубчатых колес (Я.Ф. Хле- 10. Смазывание червячных передач 528
бсишн) .................................... 451
11. КПД и потери мощности в чер­
14. Расчет на прочность конических
вячных передачах............................ 530
зубчатых передач (Я. С. Кузь­
12. Работоспособность и предель­
мин, В.Ф, Федоров)................ 460
ные состояния червячных пе­
15. Силы в зацеплениях зубчатых
редач .................................................... 532
передач (Я. С. Кузьмин) .......... 473
13. Расчет передачи на нагрев и от­
16. Зубчатые передачи Новикова . . 475
1. Геометрия и условия работы сутствие заедания............................ 532
14. Расчет на контактную выносли­
{Р.В. Федякин, В.А. Чесно­
ков) .................................... 475 вость .................................................... 535
2. Расчеты на прочность 15. Расчет на прочность при изгибе
{В.И. Смирнов) .................. 484 от действия максимальной на­
грузки .................................................. 536
Список литературы.................................. 486 16. Расчет ресурса червячной пере­
Глава 2. Общепромышленные редукто­ дачи ....................................................... 537
ры и мотор-редукторы {Г. А. Сне- 17. Подбор серийно выпускаемых
сарев) .................................... 491 передач редукторов общемаши­
1. Схемы редукторов .................. 491 ностроительного применения . . . 538
2. Зацепление передач................ 493 18. Проектный расчет цилиндричес­
3. Основные параметры редукто­ кой червячной передачи.............. 539
ров .......................................... 493 19. Глобоидные червячные пере­
4. Материалы и способы упрочне­ дачи ....................................................... 540
ния зубчатых колес.................. 494 Список литературы............................................... 541
5. Корпусные детали.................... 494 Глава 5. Цепные передачи (Я.Я. Иваш-
6. Валы, шестерни, зубчатые ко­
ков)....................................................... 543
леса ........................................ 495
1. Общие сведения............................. 543
7. Опоры валов и уплотнения .... 496
2. Приводные цепи.............................. 546
8. Смазывание............................ 496
9. Надежность редукторов............ 497 3. Звездочки для приводных
10. Технический уровень и оптими­ цепей.................................................... 563
зация редукторов .................... 497 4. Прочие (вспомогательные) эле­
11. Паспортизация редукторов .... 498 менты цепных передач................. 567
5. Основные характеристики цеп­
Глава 3. Волновые зубчатые передачи ных передач....................................... 570
(C.i4. Шувалов) ...................... 499 6. Расчет и проектирование цеп­
1. Общие сведения...................... 499
ной передачи.................................... 575
2. Конструкция волновых зубчатых
Список литературы............................................... 577
передач и их деталей .............. 501
3. Расчет волновых зубчатых пере­ Глава 6. Передачи винт — гайка
дач .......................................... 505 (В.З. Фадеев, Л.В. Марголин) . . 578
Список литературы.................................. 510 1. Общие сведения.............................. 578
2. Передача винт ~ гайка сколь­
Цевочные передачи................................ 511
жения ...................‘............................ 578
Глава 4. Червячные передачи 3. Шариковая передача винт—
{В.В. Шульц) .......................... 512 гайка......................... 580
1. Общие сведения...................... 512 4. Роликовая передача винт-
2. Рекомендации к выбору вида гайка .................................................... 587
червячной передачи ................ 514 Список литературы............................................... 588
3. Качественные показатели чер­
вячных передач ...................... 516 Глава 7. Фрикционные передачи и вари­
аторы (Д.Я. Решетов) ................. 589
4. Основные геометрические пара­
1. Общие сведения............................... 589
метры червячных передач........ 518
2. Фрикционные передачи основ­
5. Исходный червяк и исходный
ных типов ......................................... 591
производящий червяк.............. 520
3. Планетарные фрикционные ва­
6. Расчет геометрии цилиндричес­
риаторы ............................................... 599
ких модифицированных пере­
4. Расчеты кинематические и рас­
дач .......................................... 520
четы на прочность ......................... 600
7. Точность изготовления червяч­
5. Потери на трение, КПД и рас­
ных передач............................ 525 чет нажимных механизмов .... 602
8. Статика и кинематика червяч­ 6. Импульсные вариаторы................. 604
ной передачи.......................... 525 Список литературы •............................................. 605
Оглавление
Глава 8. Ременные передачи {Б. А. Про- 14. Предельная быстроходность .... 704
нин, Н.П. Баловнев, К.П. Жу­ 15. Автоматизация выбора и расче­
ков) ........................................... 606 тов подшипников .................... 705
1. 606 Список литературы................................... 706
2. Плоскоременные передачи . . . . 610 Приложения ........................................... 708
3. Клиноременные и поликлиновые Глава 3. Подшипники скольжения
615
54.. З^чато-ременные передачи 662256 с(Еен.Иск. иКй,в иВт.Ин.и цДкьияйк, оВв. А)... ..В..о..с..к..р..е.­. 714
1. Определения, характеристика.
631
области применения................ 714
Раздел 3. ВАЛЫ, ПОДШИПНИКИ, 2. Радиальные гидродинамические
МУФТЫ И ДРУГИЕ ДЕТАЛИ . . . 632 подшипники............................. 714
3. Осевые гидродинамические под­
Глава 1. Валы и оси (В.П, Когаев,
О.П, Леликов) ................................. 632 шипники ................................. 734
1. Общие сведения, классифика­ 4. Гидростатические подшип­
ция ....................................................... 632 ники ....................................... 739
2. Выбор формы вала по длине 633 5. Гидростатодинамические под­
3. Выбор 4юрмы поперечного сече­ шипники ................................. 745
ния ....................................................... 633 6. Подшипники с газовой смаз­
4. Способы передачи нагрузок на кой ....................................................... 747
валы .................................................... 634 7. Магнитные опоры скольже­
5. Установка деталей на валах . . . 634 ния ....................................................... 764
6. Способы передачи нагрузок с ва­ Список литературы............................................... 768
ла на корпус ....................................... 638
Регулирование осевого положе­ Глава 4. Муфты приводов (О. Л. Ряхов-
ния вала............................................... 639 ский) ........................................... 770
8. Конструирование валов в режи­ 1. Жесткие некомпенсирующие
ме диалога с ЭВМ............................ 640 муфты.................................................. 770
9. Материалы валов и осей.............. 641 2. Жесткие компенсирующие
10. Расчетные схемы валов и осей, муфты.................................................. 773
критерии расчета............................ 642 3. Упругие муфты ....................... 782
11. Расчеты валов на прочность . . . 643 4. Сцепные управляемые механи­
12. Расчеты валов на жесткость . . . 657 ческие муфты........................... 801
13. Расчеты валов на колебания . . . 661 5. Муфты свободного хода............ 810
Список литературы............................................... 666 6. Предохранительные муфты .... 816
7. Центробежные муфты.............. 821
Глава 2. Подшипники качения
(В.Н. Иванов, И.М. Забулонов) . 667 Список литературы................................... 828
1. Общие сведения.............................. 667
2. Классификация подшипников Глава 5. Упругие элементы (Ю.А. Богда­
качения ............................................... 667 нова, В. В. Петровский) .............. 829
3. Условные обозначения подшип­ 1. Материалы упругих элемен­
ников качения ................................. 667 тов ........................................... 830
Краткие характеристики под­ 2. Плоские пружины ..................
шипников основных типов и их 3. Винтовые пружины.................. 832
конструктивных разновиднос­ 4. Фасонные витые пружины .... 837
тей .......................................................... 670 5. Тарельчатые пружины ............ 838
Материалы и твердость колец 6. Прорезные пружины................ 838
и тел качения.................................... 673 7. Манометрические упругие эле­
6. Краткое описание узлов с опо­ менты .................................................. 839
рами качения .................................... 674 Список литературы............................................... 845
Ре1улирование осевых зазоров Глава 6. Автоматизация проектирования
радиально-упорных и упорных
подшипников.................................... 675 узлов и деталей машин .............. 846
8. Посадки подшипников каче­ 1. Структура и функционирова­
ния ....................................................... 677 ние САПР (Я.Я. Норенков) . . . 846
Выбор и расчеты подшипников 2. Программно-методические
качения ............................................... 680 комплексы САПР (Я. Я. Но­
10. Предварительный натяг радиаль­ ренков) ............................................... 852
но-упорных подшипников........... 696 3. Пример подсистемы автоматизи­
11 Трение в подшипниках................. 698 рованного проектирования меха­
12. Смазка подшипников ................... 701 нического привода {С.А. Шува­
13. Уплотнения подшипниковых лов) ....................................................... 858
узлов .................................................... 702 Список литературы................................... 863
П Р Е Д И С Л О В И Е
Цель предлагаемого тома — способствовать по­ тов на прочность. Они применяются как основные,
вышению уровня расчетов и конструирования если размеры и сечения детали определяются ста­
машин на основе современных достижений в об­ тической прочностью (например при постоянном
ласти прочности, циклической долговечности и нагружении массовыми силами, внутренним дав­
износостойкости, а также накопленного опыта лением) и как упрощенные, предварительные на
конструирования. Том состоит из двух частей. начальных этапах конструирования, когда пре­
Первая часть ’’Конструкционная прочность. Тре­ дельное состояние по условиям прочности связано
ние, износ и смазка” охватьгаает важнейшие из с длительностью, повторностью и локальностью
областей наук, составляющих научную базу проек­ действия эксплуатационных нагрузок, а также вяз­
тирования деталей машин. Вторая часть ’’Детали костью разрушения и живучестью конструкции на
машин” содержит основы теории, расчетов и про­ стадии распространения трещин.
ектирования элементов конструкций и узлов ма­ Расчеты при малоцикловом нагружении необ­
шин, разъемных и неразъемных соединений. Том ходимы для деталей, подверженных высоким (гла­
является комплексным и может использоваться ва 2) переменным напряжениям, приводящим к
самостоятельно. работе конструкционных материалов в максималь­
Прочность — непременное условие обеспечения но нагруженных зонах дегпшей за пределами упру­
возможности выполнять свои функции машинами гости.
и сооружениями. При эксплуатации машин и Большинство деталей машин подвержено много­
конструкций в большинстве случаев потери ими цикловым нагружениям и, соответственно, расчеты
работоспособности (отказов), в том числе катас­ на прочность при таких режимах работы имеют
трофических, лежит именно нарушение прочности широчайшее применение (глава 3).
«и целостности. Поэтому критерии прочности и В ряде случаев роль контактной прочности для
конструкционной целостности являются одними из многих деталей машин имеет преобладающее зна­
основных при проектировании и расчетах машин. чение. Это в первую очередь относится к подшип­
Необходимость повышения производительнос­ никам и направляющим качения, многим зубча­
ти, быстроходности и надежности машин при уме­ тым, червячным, фрикционным передачам. Рас­
ньшении их массы и создание машин новых поко­ четы на контактную прочность имеют суще­
лений требуют непрерывного углубления теории и ственную специфику и их проводят отдельно от
уточнения расчетов прочности машин. других расчетов, хотя уже намечается разработка
Общие разделы комплексной проблемы обеспе­ совместных (комплексных) расчетов.
чения прочности — теория деформаций и напря­ В томе изложены наиболее характерные вопро­
жений; критерии и теории, методы решения задач сы прочности машин с отражением влияния следу­
пластичности и ползучести; прочность и разруше­ ющих существенных факторов:
ние; механика деформируемого твердого тела; уровня эксплуатационных нагрузок и влияния
механика композиционных материалов и констру­ среды;
кций; динамика; устойчивость; расчеты деталей механических свойств конструкционных матери­
базовых геометрических ф(фм; экспериментальные алов в условиях эксплуатационных воздействий;
методы ~ отнесены к тому энциклопедии 1—3, переменности нагрузок — длительности нагру­
книга 1, ’’Динамика и прочность машин”. жений, нестационарности режимов, нерегуляр­
В настоящем томе рассматриваются вопросы ности действия случайных нагрузок, перегрузок,
прочности в аспекте сопротивления материалов и двухчастотности нагружения и т.д.
элементов конструкций деформированию и разру­ наличия исходных (технологических) или прио­
шению при статическом, малоцикловом и контак­ бретенных (эксплуатационных) дефектов, опреде­
тном нагружениях (Часть I, раздел 1). ляющих вязкость разрушения, уровень трещинос-
Расчеты на прочность при статическом нагруже­ тойкости и живучести;
нии (глава 1) являются исходными для всех расче­ конструкционных форм и абсолютных размеров;
Предисловие 11
технологической наследственности; 5. Смазочные материалы, обеспечивающие пе­
объемного и поверхностного упрочнения, нали­ ревод трения в его другой, более совершенный вид,
чия защитных покрытий. в результате чего достигается многократное умень­
Знания в области сопротивления материалов в шение или практически полное исключение изно­
объеме программ машиностроительных специаль­ са в течение всего срока службы изделия.
ностей вузов вместе с приведенными в томе сведе­ 6. Изнашивание на примере деталей с локаль­
ниями по конструкционной прочности позволят ным контактом (зубчатые передачи) и контактом
выполнять прочностные расчеты деталей машин на на поверхности (подшипники скольжения).
современном уровне. 7. Трибодиагностика, необходимая для установ­
Расчеты на прочность особо ответственных дета­ ления природы и уровня процессов трения и изна­
лей машин и расчеты машин высоких параметров шивания, а также для оценки фактического состо­
естественно требуют использования материалов яния узлов трения.
данного тома и тома энциклопедии ’’Машинострое­ Во второй части тома рассмотрены составные
ние” 1-3. элементы машин, включающие основные детали и
Значение трения в технике огромно вследствие их комплексы, подчиненные общему назначению
его уникальных особенностей: передавать каса­ или общим сборочным операциям: передачи, ре­
тельные силы в покое и движении; удобства регу­ дукторы, вариаторы, муфты и др. Охвачены типо­
лирования, приложения и снятия сил. На трении вые детали общемашиностроительного примене­
основана работа всего самоходного сухопутного ния.
транспорта; ряда важных механических передач — Сначала рассмотрены основные общие направ­
ременных, фрикционных; механического реули- ления развития, а затем расчеты и конструирова­
1
рования скорости; соединений — резьбовых, пре­ ние деталей машин отдельных групп, изложены
ссовых, клиновых, клеммовых; тормозных и пре­ основы конструирования деталей машин (”МасЫпе
дохранительных устройств. Трение защищает от design**).
вредных для здоровья колебаний, уменьшает опас­ Расчеты выполняются по основным критериям
ность разрушений от резонанса колебаний. Отно­ прочности, жесткости, теплостойкости, износос­
сительное движение и равновесие контактирую­ тойкости, виброустойчивости.
щих тел связано с трением. Материал расположен в соответствии с класси­
На внешнее трение тратится более трети выра­ фикацией деталей машин с учетом значения и
батываемой на земном шаре энергии, а вместе на распространения конструкций. Традиционно в на­
внешнее и внутреннее трение с включением тре­ чале рассматриваются соединения, затем переда­
ния в технологических процессах — основная ее чи, валы, опоры, муфты и другие детали.
часть. Трение органически связано с изнашивани­ Вероятностные расчеты и расчеты надежности
ем; износ является основной причиной выхода даны в сжатой форме, учитывая наличие фунда­
деталей и машин в целом из строя. ментальных справочных материалов по данной
Вопросам трения, износа и смазки посвящен проблеме. Вопросы САПР деталей машин отнесе­
раздел 2 первой части книги. В этом разделе рас­ ны к отдельной, заключающей главе книги.
смотрены: Возможности современной технологии изготов­
1. Расчеты сил трения, необходимые для борьбы ления деталей оптимальных форм, необходимой
с износом, для экономии энергии, для проектиро­ точности, поверхностно упрочненных, позволяют
вания передач и устройств, основанных на трении, варьировать несущую способность деталей в не­
для выбора оптимальных схем механизмов, для сколько раз, а ресурсные характеристики ~ до де­
расчета мощностей приводных двигателей. сятков раз. В настоящем томе технологические
2. Расчеты интенсивности изнашивания, даю­ сведения ограничиваются необходимыми для при­
щие возможность определять долговечность дета­ нципиального выбора конструкций и для констру­
лей и машин в целом. кторских расчетов.
3. Гидродинамическая и контактно-гидродина­ Единицы измерения физических величин при-
мическая теории смазки, составляющие научные 11Аты согласно СИ (Международной системы еди­
основы решения проблемы оптимизации узлов ниц), но в соответствии с материалами ИСО раз­
трения. меры поперечных сечений деталей в большинстве
4. Конструкционные материалы и технологии расчетов приняты в миллиметрах и соответственно
модификации трущихся поверхностей для созда­ напряжения в мегапаскалях. При этом, так как
ния технически совершенных и надежных узлов моменты подставляются в ньютонометрах, то в
трения. ряде формул в томе, как и в основной технической