Детали машин и основы конструирования - часть 1

ВВЕДЕНИЕ

Современное общество отличается от первобытного использованием

машин.

Применение предметов, усиливающих возможности рук (палки, кам-

ни),  и  особенно  освоение  дополнительных  источников  энергии  (костёр,  ло-
шадь)  не  только  позволило  человечеству  выжить,  но  и  обеспечило  в  даль-
нейшем победу над превосходящими силами природы.

Жизнь людей, даже самых отсталых племён, теперь немыслима без

различных механических устройств и приспособлений (греч. "механа" – хит-
рость).

И хотя различные механические хитро-

сти использовались уже в древнем Египте при
строительстве  пирамид, всерьёз  говорить  о
применении  машин      можно  лишь  с  эпохи
промышленной  революции XVIII века,  когда
изобретение  паровой  машины  дало  гигант-
ский технологический рывок и сформировало
современный мир в его нынешнем виде. Здесь
важен энергетический аспект проблемы.

С тех же пор наметились основные закономерности устройства и

функционирования механизмов и машин, сложились наиболее рациональные
и удобные формы их составных частей - деталей. В процессе механизации
производства и транспорта, по мере увеличения нагрузок и сложности кон-

ПАРОВАЯ МАШИНА УАТТА 1774

г.

струкций, возросла потребность не только в интуитивном, но и в научном
подходе к созданию и эксплуатации машин.

Развитие промышленности и, особенно, самой передовой техники того

времени – железнодорожного транспорта, потребовало большого количества

инженеров-механиков.  Поэтому  в  ве-
дущих  университетах  Запада  уже  с
30-х  годов XIX века,  а  в  Санкт-
Петербургском  университете  с 1892
года  читается  самостоятельный  курс
"Детали  Машин".  Без  этого  курса
[9,16,18,22,23,32]  теперь  невозможна
подготовка  инженера-механика  лю-

бой специальности.

Исторически сложившиеся в мире системы подготовки инженеров при

всех национальных и отраслевых различиях имеют единую четырёхступен-
чатую структуру:

1. На младших курсах изучаются ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ, кото-

рые  представляют  собой    системы  знаний  о  наиболее  общих  законах  и
принципах нашего мира. Это -  Физика, Химия, Математика, Инфор-
матика,  Теоретическая  механика, Философия, Политология,  Психоло-
гия, Экономика, История  и т.п.

2. Далее изучаются ПРИКЛАДНЫЕ НАУКИ, которые изучают действие

фундаментальных законов природы в частных областях жизни, тако-
выми являются Техническая термодинамика, Теория прочности, Мате-
риаловедение, Сопротивление материалов, Теория механизмов и машин,
Прикладная механика, Вычислительная техника и т.п.

3. На старших курсах (3-й и выше) студенты приступают к изучению ОБ-

ЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН, таких как НАШ КУРС, а также
"Основы стандартизации", "Технология обработки материалов" и т.п.;
отраслевые различия здесь ещё сравнительно невелики.

4. Обучение завершается освоением СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН, та-

ких как, например, в нашей отрасли "Конструкция вагонов", "Динамика
подвижного состава", "Технология ремонта локомотивов", "Строитель-

ТРЁХКОЛЁСНЫЙ ПАРОВОЗ ГОРДОНА 1824г

ные и дорожные машины" и т. п., которые и составляют квалификацию
инженера-железнодорожника соответствующей специальности.

При этом подлинно высококвалифицированным специалистом, спо-

собным решать конкретные инженерно-технические проблемы становится
лишь тот, кто усвоит взаимосвязь и преемственность между фундаменталь-
ными, прикладными, общетехническими и специальными знаниями.

Курс "Детали машин и основы конструирования" непосредственно

опирается на курсы "Сопротивление материалов" и "Теория механизмов
и машин", которыми, мы надеемся, студенты овладели в совершенстве.
Кроме того, для успешного выполнения расчётно-графических работ и кур-
сового проекта необходимы хорошие знания правил и приёмов курса "Ин-
женерная графика".

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУРСА

Определим базовые понятия [21] в самом начале работы для система-

тизации учебного материала и во избежание двусмысленного толкования.

Расположим понятия по степени сложности.

ДЕТАЛЬ – (франц. detail – кусочек) – изделие, изготовленное из однородно-

го по наименованию и марке материала без применения сборочных
операций (ГОСТ 2.101-68).

ЗВЕНО – группа деталей, образующая подвижную или неподвижную отно-

сительно друг друга механическую систему тел.

СБОРОЧНАЯ ЕДИНИЦА – изделие, составные части которого подлежат со-

единению на предприятии-изготовителе посредством сборочных опе-
раций (ГОСТ 2.101-68).

УЗЕЛ – законченная сборочная единица, состоящая из деталей общего функ-

ционального назначения.

МЕХАНИЗМ – система деталей, предназначенная для передачи и преобра-

зования движения.

АППАРАТ – (лат. apparatus – часть) прибор, техническое устройство, при-

способление, обычно некая автономно-функциональная часть более
сложной системы.

АГРЕГАТ – (лат. aggrego – присоединять) унифицированный функцио-

нальный узел, обладающий полной взаимозаменяемостью.

МАШИНА – (греч. "махина" – огромная, грозная) система деталей, совер-

шающая  механическое  движение  для  преобразования  энергии,  мате-
риалов или информации с целью облегчения труда. Машина характер-
на наличием источника энергии  и требует присутствия оператора для
своего  управления.  Проницательный  немецкий  экономист  К.  Маркс
заметил, что всякая машина состоит из двигательного, передаточного и
исполнительного механизмов.

АВТОМАТ – (греч. "аутомотос" – самодвижущийся) машина, работающая

по заданной программе без оператора.

РОБОТ – (чешск. robot – работник) машина, имеющая систему управления,

позволяющую ей самостоятельно принимать исполнительские реше-
ния в заданном диапазоне.

Процесс разработки машин имеет сложную, разветвлённую неоднозначную

структуру и обычно называется широким термином ПРОЕКТИРОВАНИЕ – соз-
дание прообраза объекта, представляющего в общих чертах его основные парамет-
ры. Под КОНСТРУИРОВАНИЕМ некоторые авторы понимают весь процесс от
идеи до изготовления машин, некоторые – лишь завершающую стадию его подго-
товки [14, 24, 25, 38]. Но в любом случае цель и конечный результат конструи-
рования – создание рабочей документации (ГОСТ 2.102-68), по которой можно
без участия разработчика изготавливать, эксплуатировать, контролировать и ремон-
тировать изделие.

Здесь также требуется дать базовые понятия:

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ – документ, составляемый совместно заказчи-

ком и разработчиком, содержащий общее представление о назначении,
технических характеристиках и принципиальном устройстве будущего
изделия.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ – дополнительные или уточнённые тре-

бования к изделию, которые не могли быть указаны в техническом за-
дании (ГОСТ 2.118-73).

ТВОРЧЕСТВО – специфическая материальная или духовная деятельность,

порождающая нечто новое или новую комбинацию известного.

содержание .. 1 2 3 ..