Содержание

Реферат

Исходные данные 4

Список условных обозначений, сокращений и терминов. 5

Введение 6

1. 
   Расчёт винта 7
   

1. 
   Условие прочности на сжатия с учётом устойчивости. 7
   
2. 
   Условие по допускаемой гибкости. 7
   
3. 
   Износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы. 7
   
4. 
   Подбор резьбы. 8
   
5. 
   Проверочные расчёты на условие самоторможения и на прочность в опасном сечении. 9
   

2. 
   Расчёт гайки 9
   

1. 
   Проверка на срез. 11
   
2. 
   Проверка на снятие. 11
   
3. 
   Проверка на изгиб. 11
   

3. 
   Расчёт пяты 14
   

4.
Расчёт рукояти 15

5. КПД механизма 16

6. Расчёт корпуса 17

Заключение 18

Список использованных источников 19

Реферат

В этой работе был рассчитан монтажный пресс, исходя из расчета его составляющих: винта, гайки, пяты, корпуса. Рассмотрены разные методы расчетов.

Исходные данные

Основные исходные данные:

• 
  Действующая сила(Н): P=8000 Н;
  
• 
  Тип резьбы ГОСТ 9484 (трапециидальная);
  
• 
  Размер H_max(мм): H_max=220 мм;
  
• 
  Размер В (мм): В=55 мм;
  
• 
  Размер d (мм:) d=55 мм;
  
• 
  Размер d₂ (мм): d₂=88 мм;
  
• 
  Размер А (мм): А=220 мм;
  

Схема механизма представлена на рисунке 1.1



рис 1.

Так как механизм ответственный и испытывает большую нагрузку, то материалы винта назначаем из качественной стали, а для гайки - из бронзы.

Для винта: Сталь 35 ГОСТ 1050-80 (_в=314 МПа, _т=450 МПа);

Для гайки: БрО4Ц7С5 ГОСТ493-79 (s_в=176 МПа);

Список условных обозначений, сокращений и терминов

Наименование параметра	Обозначение, Размерность.
Осевая нагрузка	F, мм
Коэффициент, учитывающий скручивание тела винта	k
Внешний диаметр резьбы винта	d, мм
Внутренний диаметр резьбы винта	d, мм
Средний диаметр резьбы	d, мм
Наружный диаметр гайки	D, мм
Шаг резьбы	S, мм
Отношение внутреннего диаметра к внешнему полого винта
Коэффициент длины гайки
Число зубьев	z
Приведенный угол трения
Наружный диаметр гайки	Dн, мм
Ширина заплечика гайки	зап, мм
Высота заплечика	h, мм
Коэффициент полезного действия винтового механизма

Введение

Передача винт-гайка предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное. При этом обеспечивается очень большой выигрыш в силе. Такие передачи широко используются в авиационной технике: в прессах, съёмниках, подъёмниках шасси и др.

Преимущества такой передачи – это большая несущая способность при малых габаритах, возможность достижения высокой точности перемещения, простота конструкции и изготовления. Недостатком является низкий КПД таких передач.

В данной работе спроектирован монтажный пресс. Рассчитаны винт, гайка, корпус винтовой передачи. Также проведены проверочные расчёты и подобраны стандартные детали.

1. Расчёт винта



Рис. 1. Эпюра сил и моментов вдоль оси винта в прессе
В случае пресса винт работает на сжатие и кручение. Винты должны одновременно удовлетворять условию прочности при продольном изгибе и условию допускаемой гибкости:

;

;

Наиболее допускаемая гибкость для грузовых винтов . Задаёмся гибкостью и коэффициентом запаса - , n=2.5. Допускаемые напряжения для стальных винтов определяются по формуле:
;
Находим диаметр винта по критериям, определяющим работоспособность передачи винт-гайка, исходя из условий: прочности на сжатия с учётом устойчивости, допускаемой гибкости, износостойкости рабочих поверхностей витков резьбы.

1. 
   Условие прочности на сжатия с учётом устойчивости.
   

;

где:

k – коэффициент, учитывающий скручивание тела винта моментом в опасном сечении. Принимаем k=1.3;

 - коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения , =0.9;

 - отношение внутреннего диаметра d₀ к внешнему d₁.

1.2. Условие по допускаемой гибкости.


где - коэффициент приведённой длины винта, который равен ;

- коэффициент полноты сечения, 0.25;

- свободная длина винта, ;




1.3. Износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы.



Где:

d₂ – средний диаметр резьбы винта;

_L=L/d₂ – коэффициент высоты гайки. Выбираем _L=1.25;

L – высота гайки;

_H1=H₁/P - коэффициент высоты резьбы (H₁ – высота профиля резьбы,

Р – шаг резьбы). Для упорной резьбы _H1=0.75;

[q] – допускаемое удельное давление. [q]=5 МПа;



1.4. По наибольшему диаметру подбираем резьбу (вычисленному по допускаемой гибкости):

Таблица 1.1. Параметры резьбы

Шаг Резьбы Р, мм	Резьба упорная ГОСТ 10177-81 (рис 2.1). Диаметр резьбы, мм
	Винт и гайка	Винт	Гайка
	Средний,	Внутренний,	Наружный,
2	14,5	13	12,53

Рис. 1.1. Резьба упорная

1.5. Проводим проверочные расчёты на условие самоторможения и на прочность в опасном сечении


Расчёт на условие самоторможение.

Угол подъёма средней винтовой линии резьбы:

.

Где:

i – кол-во заходов резьбы (принимаем I=1);

P – шаг резьбы;

D₂ – средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения:

.

Где:

f – коэффициент трения материалов винта и гайки;

 - угол, образуемый рабочей поверхностью витка резьбы с плоскостью, нормальной к оси винта.

Условие самоторможения выполняется.

Дальше выполняем проверку винта на прочность в опасном сечении:

;









Условие прочности выполняется.

2. Расчет гайки

Гайки обычно изготавливаются из материалов, имеющих в паре со стальным винтом низкий коэффициент трения и хорошую износостойкость. К таким материалам относятся оловянистые и безоловянистые бронзы, латунь, металлокерамика и антифрикционный чугун.

Гайки выполняются в виде цилиндрических втулок, которые запрессовываются или ввинчиваются в подвижный или неподвижный корпус. В данном случае конструкцию гайки выбираем таким образом, чтобы распределение нагрузки по виткам резьбы было наиболее равномерным

Рис. 2.1 Конструкция гайки


При расчёте резьб гаек допускается, что осевое усилие распределяется по виткам равномерно, а угол подъёма витков настолько мал, что их можно рассматривать в виде плоских круговых колец. В гайке рассчитывают резьбу (на изгиб, срез и удельное давление), основные её размеры (H, D), а также отдельные элементы (посадка в корпус, упорный буртик , фиксирующие детали и др.).

Тело гайки подвергается кручению и сжатию. Наружный диаметр тела гайки определяется из условия прочности:



где k –коэффициент, учитывающий скручивание тела гайки, k=1.3;

допускаемое напряжение сжатие или растяжения ,;

;

Толщина стенки гайки по условию прочности оказалась малой, наружный диаметр гайки назначаем конструктивно:

;

Наружный диаметр принимаем

Длину гайки находим из расчёта на удельное давление рабочей поверхности витка:


;

где – рабочая высота профиля резьбы;

z –число витков гайки;

Мы знаем, что , где - коэффициент высоты резьбы, находим длину гайки:



Тогда находим число витков гайки:



Берём число витков z=10.


Проводим проверку витков резьбы на прочность, так как материал гайки обладает более низкими механическими свойствами, чем материал винта. Виток резьбы гайки разворачиваем по наружному диаметру (D) и представим в виде консольной балки, несущей равномерно распределённую нагрузку, которую заменяем сосредоточенной силой F/z. Наибольшее напряжение среза и изгиба возникают в корневом сечении с длиной и высотой витка . Исходя из условия прочности витка на срез:








2.1. Проверка на срез:

.

Где: H₀ – ширина витка в корневом сечении резьбы (H₀=1,9).

2.2. Проверка на смятие:

.

Где: H₁ – высота витка в среднем сечении (H₁=0.5P=1.5).

2.3. Проверка на изгиб:

.

Все условия выполняются.


Размер заплечика определяем из условия смятия материала гайки под действием силы F по уравнению:

,




Из конструкторских соображений принимаем =5 мм.

Высоту заплечика определяется из условия изгиба под действием нагрузки F, без учёта запрессовки и трения на поверхности гайки, по уравнению:




Из конструкторских соображений принимаем h_зап = 4 мм.

Соединение гайки с корпусом имеет следующий вид (рис. 3.2).



рис. 2.2

Гайку в корпус ставим по посадке с гарантированным натягом. Для уменьшения натяга гайку в корпусе фиксируем штифтом, который должен удерживать гайку от проворачивания при работе механизма. Если <, гайка в корпусе проворачиваться не будет, штифт нагрузки не испытывает. В противном случае штифт будет работать на срез. Найдём момент трения, возникающий на опорной поверхности заплечика.

.

Момент, возникающий между винтом и гайкой: Т_вп= 31.87(Н/м).

Неравенство Т_вп<T_оп не выполняется, значит гайка в корпусе будет проворачиваться и штифт будет работать на срез

;

и смятие

;

где




Штифт 8Г1 6 ГОСТ 3128-70

Из конструкционных соображений берем два штифта

Штифт 4Г8 ГОСТ 3128-70


3. Расчёт пяты

Размеры шариковых подшипников в механизмах, с ручным приводом определяется из расчета статической грузоподъемности:



где n – 1.2…1.5 – коэффициент надёжности, F – эквивалентная нагрузка подшипника, Н; С₀ – статическая грузоподъемность.

(Н);

По значению С₀ подберём подшипник из справочника /4/ по ГОСТ 831-75 , подшипник 36203.

Внутренний диаметр подшипника d=17мм;

Внешний диаметр подшипника D=30мм;

Высота подшипника H=12мм;



рис. 6.1

4.Расчёт рукоятки

В переносных винтовых механизмах чаще всего применяются перекидные рукоятки либо рукоятки с трещотками.

Длина рукоятки определяется из условия равенства движущего момента моменту сопротивления в винтовой паре . Принимаем усилие рабочего равным Q=100 H, а материал рукоятки – сталь 40X.

;
;

Длина рукоятки

Диаметр рукоятки определяется из условия прочности на изгиб:

;

;

;



Принимаем .

;

5.КПД механизма.

Коэффициент полезного действия винтовой пары скольжения определяется по формуле:

При прямом ходе



Таким образом,  = 0,387 = 38,7 %.
6. Расчёт корпуса.

Станина пресса рассчитывается на изгиб под действием силы F , эпюры изгибающих моментов показаны на рис. 1.1. Кроме того, под действием крутящего момента винтовой пары М_вп консольная часть испытывает изгиб в горизонтальной плоскости , а сечения стойки скручиваются. Переходная криволинейная часть станины рассчитывается, как брус большой кривизны.

Заключение

В данной работе был проведён расчёт и спроектирована конструкция самолётного домкрата по предлагаемой схеме и заданным параметрам. В ходе выполнения домашнего задания были приобретены навыки конструирования винтовых передач, изучен и закреплён материал читаемого курса КММ, а также получены первичные навыки конструкторского труда.

Был спроектирован механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное. Коэффициент полезного действия этого механизма равен 37.4%, что является хорошим результатом.

Список использованных источников.

1.Муравьева А.М., Яковлев Ю.В. Методические указания к выполнению домашнего задания по винтовым устройствам: Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1981.

2.Еофян А.С., Дорофеев В.Г. Проектирование винтовых механизмов авиационных устройств и роботов: Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1989.

3.Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т.М.: Машиностроение, 1979. Т.1

4.Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т.М.: Машиностроение, 1979. Т.2