Kon. ; ; nl strol. y; ; s.ucasl. Joseph E. Shigley University of Michigan Charles R. Mischke The Iowa State University of Science and Technology Richard G. Budynas Rochester Institute of Technology VYSOKE UCENf TECHNICKE V BRNE NAKLADA TE LSlVí VUTIUM Vysoké učení technické v Brni / NakladatelstYÍ VUTIUM / 2010
Část 1 1 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 1-12 1-13 1-14 1-15 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 P/'edmluva k českému vydání xvii P/'edmluva xix Podékování xxi Značky a názvy nejčastéji používaných veličin xxiii Základy konstruování 2 2-6 2-7 3 3-1 3-2 Úvod do konstruování 3 3-3 3-4 Navrhování 4 3-5 Navrhování strojních částí 6 3-6 Interakce mezi prvky návrhového procesu 10 3-7 Návrhové nástroje a prostredky 13 3-8 Konstruktérova profesní odpovednost 16 3-9 Predpisy a normy 18 3-10 Ekonomická hlediska 19 Bezpečnost a zákonná odpovednost za škody 21 Primerenost posouzení 21 Nejistoty 22 Napetí ajeho mezní hodnoty 24 Návrhový součinitel a součinitel bezpečnosti 27 Spolehlivost 28 Jednotky veličin a soustavy jednotek 30 výpočty a platné číslice 32 Úlohy 33 2 Statistické zpracování dat 37 Náhodné veličiny 38 Aritmetický prumer, rozptyl a smerodatná odchylka 40 Rozdelení pravdepodobnosti 45 Kombinace náhodných veličin 52 Lineámíregrese 54 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18 3-19 3-20 4-1 4-2 4-3 4-4 Tolerance a uložení 57 Rozmery a tolerance 61 Úlohy 65 Volba materiálu 75 Pevnost a tuhost materiálu 76 Statistická povaha materiálových charakteristik 80 Pevnost a tváfení za studena 81 Tvrdost 84 Vlastnosti pri rázovém namáhání 87 Vliv teploty 88 Systémy označování materiálu 90 Odlévání do pískové formy 99 Lití do skorepinových forem 100 Lití do forem získaných metodou vytavitelných modelu 100 Prášková metalurgie 100 Tvárení za tepla 101 Tvárení za studena 101 Tepelné zpracování ocelí Legované oceli 105 Korozivzdomé oceli 106 Materiály na odlitky 107 Neželezné kovy 108 Plasty 111 Kompozitní Úlohy 114 materiály 113 4 Analýza zatížení a napetí 119 Rovnováha a uvolnení 120 102 Posouvající síla a ohybový moment u nosníku 123 Singulámí funkce Napetí 127 125 xi
xii Konstruovóní strojních čóstí 4-5 4-6 4-7 4-8 4-9 4-10 4-11 4-12 4-13 4-14 4-15 4-16 4-17 4-18 4-19 4-20 4-21 5 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6 5-7 5-8 5-9 5-10 5-11 5-12 5-13 5-14 5-15 5-16 5-17 Složky napetí 128 Mohrova kružnice pro rovinnou napjatost Obecná prostorová napjatost 136 Pružná deformace 137 Rovnomerne rozložené napetí 138 Normálová napetí u nosníku namáhaných ohybem 139 Nosníky s nesymetrickými prurezy 144 Smyková ohybem 145 Krut 15! napetí u nosníku namáhaných Koncentrace napetí 160 Napetí ve válcových telesech zatížených pretlakem 163 Napetí v rotujících kotoučích 165 Spojení nalisováním 166 Teplotní vlivy 167 Silne zakfivené pruty namáhanéohybem Kontaktní napetí 175 Shrnutí 180 Úlohy 180 Analýza deformací 199 Tuhost pružin 200 Tah, tlak a krut 201 Deformace ohýbaného nosníku 202 Metody stanovení pruhybu nosníku 205 Stanovení pruhybu nosníku superpozicí 206 Stanovení pri\hybunosníku pomocí singulárních funkcí 209 Energie napjatosti 212 Castiglianova veta 215 Deformace strednicí 220 součástí se zakfivenou Staticky neurčité úlohy 224 Prvky zatížené tlakem - všeobecne 230 Dlouhé pruty centricky zatížené 231 Pruty strední délky centricky zatížené 235 Excentricky zatížené pruty 235 130 168 Sloupy nebo krátké pruty zatížené tlakem 239 Ráz 241 Rázové zatížení 242 Úlohy 244 Část 2 6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 6-9 6-10 6-11 6-12 6-13 6-14 7-1 7-2 7-3 7-4 7-5 7-6 7-7 7-8 7-9 7-10 7-11 Porušování 6 Porušovánízpusobené statickým Statická pevnost 269 Koncentrace napetí 270 Teorie porušení 272 stroiních součástí zatežováním Teorie maximálních smykových napetí pro houževnaté materiály 273 Teorie merné energie napjatosti zmeny tvaru pro houževnaté materiály 275 Coulombova-Mohrova teorie pro houževnaté materiály 281 Porušování houževnatých materiálu - shrnutí 284 Teorie maximálního normálového napetí pro krehké materiály 288 Modifikace Mohrovy teorie pro krehké materiály 290 Porušení krehkých materiálu - shrnutí 293 Výber kritéria porušení 294 Statické nebo kvazistatické zatížení hrídele 294 Úvod do lomové mechaniky 297 Pravdepodobnostní dimenzování 306 Úlohy 313 7 Únavové porušování zpusobené promenným zatežováním 321 Úvod do únavy kovu 322 Únavové porušení - analýza a návrh rešení 328 Metody posouzení únavové životnosti 329 Napeťový prístuppfi posouzení únavové životnosti 330 Deformační prístup pfi posouzení únavové životnosti 332 Lineárne elastická lomová mechanika 336 Mez únavy 340 Únavová pevnost 342 Faktory ovlivňující mez únavy 344 Koncentrace napetí a vrubová citlivost 352 Popis promenlivého namáhání 361 262 263
Obsah xiii 7-12 7-13 7-14 7-15 7-16 7-17 Čó st 3 8-1 8-2 8-3 8-4 8-5 8-6 8-7 8-8 8-9 8-10 8-11 8-12 9 9-1 9-2 9-3 9-4 9-5 Kritéria únavového porušení pri pulzujícím namáhání 363 Únavová pevnost pn torzním zatežování 379 Kombinované zatežování 379 Promenné zatežování s amplitudou menící se v čase; kumulativní únavové poškození 383 Kontaktní únavová pevnost 389 Pravdepodobnostní dimenzování 393 Úlohy 409 výpočty a konstrukce strojních součóstí 416 8 Šroubové a nýtové spoie 417 Názvosloví závitil 418 Pohybové šrouby 423 Spojovací součásti 431 Tuhost spojovacích součástí predepjatých spojil 434 Tuhost spojovaných součástí predepjatých spojil 437 Mechanické vlastnosti šroubil a matic 441 Síly v provozním stavu ve šroubovém spoji pri tahovém zatežování 445 Vztah mezi utahovacím momentem a silou predpetí 448 Kontrola predepjatých šroubových spojil pri statickém tahovém zatežování 452 Tesnené prírubové spoje 457 Kontrola predepjatých šroubových spojil pri únavovém tahovém zatežování 458 Spoje zatížené kolmo k ose šroubunebo nýtu 465 Úlohy 486 Svarové a lepené spoie 501 Označování svarových spojil 502 Tupé a koutové svary 505 Napetí ve svarových krutem 508 Napetí ve svarových ohybem 514 spojích namáhaných spojích namáhaných Únosnost svarových spojil 516 9-6 9-7 9-8 9-9 10 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-1 O 10-11 10-12 1 1 11-1 11-2 11-3 11-4 11-5 11-6 11-7 11-8 11-9 11-10 11-11 11-12 11-13 Statické zatežování svarových spojil 526 Únavové zatežování svarových spojil 531 Odporové svarování 535 Lepené spoje 536 Úlohy 546 Mechanické pružiny 555 Napetí a deformace šroubovitých pružin 556 Tvary šroubovitých tlačných pružin 559 Vzperná stabilita (vybočení) šroubovitých tlačných pružin 561 Materiály pružin 562 Navrhování staticky zatežovaných šroubovitých tlačných pružin 566 Kmitání šroubovitých pružin 573 Cyklické zatežování šroubovitých tlačných pružin 574 Navrhování cyklicky zatežovaných šroubovitých tlačných pružin 579 Šroubovité tažné pružiny 582 Šroubovité zkrutné pružiny 591 TaIíi'ové pružiny 600 Ostatní pružiny Úlohy 603 60 l Valivá ložiska 609 Druhy valivých ložisek 610 Trvanlivost 613 Vztah mezi zatížením a trvanlivostí pn dané spolehlivosti 614 Trvanlivost v závislosti na spolehlivosti 616 Vztah mezi zatížením, trvanlivostí a spolehlivostí 6 17 Kombinované radiální a axiální zatížení 619 Promenlivé zatížení 627 Modifikovaná rovnice trvanlivosti 630 Stanovení velikosti ložiska 636 Kuželíková ložiska 640 Posouzení konstrukčního rešení ložiskového uzlu 648 Mazání 649 Konstrukce uložení 651 Úlohy 656
xiv Konstruovóní strojních čósti 12-1 12-2 12-3 12-4 12-5 12-6 12-7 12-8 12-9 12-10 12-11 12-12 12-13 12-14 12-15 13 13-1 13-2 13-3 13-4 13-5 13-6 13-7 13-8 13-9 13-1 O 13-11 13-12 13-13 13-14 13-1 5 12 Mazání a kluzná ložiska 661 Režimymazání 662 Viskozita 663 Petrovovarovnice 665 Stabilní mazání 666 Mazání tlustým filmem 667 Teorie hydrodynamického mazání 669 Konstrukční rozvahy 673 Vztahy mezi nezávislými a závislými veličinami 675 Radiální kluzná ložiska s náplní maziva 688 Radiální ložisková vule 691 Radiální kluzná ložiska s tlakovým obehovým mazáním 693 Zatížení a ložiskové materiály 699 Druhy pouzder 701 Axiální kluzná ložiska 702 Radiální kluzná ložiska s mezným mazáním 703 Úlohy 712 Prevody ozubenými koly 715 Druhy ozubených prevodu 716 Názvosloví ozubených prevodu 718 Záber sdružených profilu 719 Evolventa a dvojice evolventních profilu 720 Vnejší a vnitrní evolventní ozubení 721 Trvání záberu 726 Interference 727 Výroba ozubených kol 730 Kuželová ozubená soukolí s prímými zuby 732 Čelní ozubená soukolí se šikmými zuby 734 Šneková soukolí 738 Normalizace ozubení 740 Mechanismy s ozubenými koly 745 Silové pomery v čelním ozubeném soukolí s prímými zuby 751 Silové pomery v kuželovém ozubeném soukolí s prímými zuby 753 13-16 13-17 14-1 14-2 14-3 14-4 14-5 14-6 14-7 14-8 14-9 14-1 O 15-1 15-2 15-3 15-4 15-5 15-6 15-7 Silové pomery v čelním ozubeném soukolí se šikmými zuby 757 Silové pomery v šnekovém soukolí 760 Úlohy 766 14 Pevnostní výpočet čelních ozubených soukolí 779 Výpočet napetí v ohybu v pate zubu 781 Výpočet napetí v dotyku 788 Součinitelé související se silovými pomery v ozubeném soukolí 790 Rovnice pro výpočet únosnosti boku zubu v dotyku 802 Součinitelé pro výpočet únosnosti boku zubu v dotyku 808 Meze únavy v dotyku referenčních ozubených kol 818 Rovnice pro výpočet únosnosti zubu v ohybu 821 Součinitelé pro výpočet únosnosti zubu v ohybu 822 Meze únavy v ohybu referenčních ozubených kol 830 Shmutí základních výpočtových vztahu 833 Úlohy 860 15 Pevnostní ~počet kuželových a šnekových ozubenych soukolí 865 Úvod do problematiky kuželových soukolí 866 Rovnice pro výpočet únosnosti ozubení kuželového soukolí v dotyku a ohybu 875 Součinitelé pro výpočet únosnosti ozubení kuželového soukolí v dotyku a ohybu 882 Shmutí základních výpočtových vztahu 900 Rovnice pro výpočet únosnosti šnekového soukolí podie AGMA 912 TIed ztráty u šnekového soukolí 917 Rovnice pro výpočet únosnosti šnekového soukolí podie DIN 921 Úlohy 934
Obsah [ 16-1 16-2 16-3 16-4 16-5 16-6 16-7 16-8 16-9 16-1 O 16-11 16-12 16 Hrídelov~ ~poiky; brzdy a setrvacmky 937 Statický rozbor spojek a brzd 939 Spojky a brzdy s vniti'nímičelistmi 944 Spojky a brzdy s vnejšími čelistmi 952 Pásové spojkyabrzdy 956 Kotoučové a lamelové spojky 957 Kotoučové brzdy 960 Kuželové spojkyabrzdy 965 Disipace energie 968 Nánlst teploty 969 Ti'ed materiály 973 Ostatní mechanické spojky 975 Setrvačníky 977 Úlohy 982 17-3 17-4 17-5 17-6 17-7 18 18-1 18-2 18-3 18-4 18-5 18-6 Prevody s klínovými remeny 1007 Synchronní remenové pohony 1018 Retezové prevody 1020 Lanové prevody 1029 Ohebné hffdele 1036 Úlohy 1037 Osy a hrídele 1043 Materiály 1044 Tvar a konstrukce 1045 Pevnostní kontrola 1050 Kontrola deformací 1062 Kontrola krouživého kmitání 1068 Spoje hrídele s nábojem 1075 Úlohy 1083 17 17-1 17-2 Prevody s ohebnými prevodovými členy 989 Remenové prevody 990 Prevody s plochými a kruhovými remeny 993 A Uiitečné tabulky 1091 Rejsti'ík 1153