Детали машин (стр. 1 из 2)
Содержание.......................................................................................................................................... 1
Бланк задания...................................................................................................................................... 2
1. Определение параметров резьбы винта и гайки............................................................... 2
2. Расчет винта на устойчивость................................................................................................. 3
3. Проверка на самоторможение................................................................................................. 3
4. Расчет винта на прочность........................................................................................................ 4
5. Определение размеров маховичка........................................................................................ 5
6. Определение размеров пяты.................................................................................................... 6
7. Определение размеров и проверка гайки............................................................................ 6
8. Определение размеров и проверка стойки.......................................................................... 8
9. Определение размеров и проверка рычага......................................................................... 9
10. Расчет резьбового соединения основания и сварочной плиты..................................... 9
11. Определение КПД проектируемого механизма................................................................. 10
Литература.......................................................................................................................................... 12
1. Определение параметров резьбы винта и гайки
Материал винта – сталь 45 (ГОСТ 1050-74).
Материал гайки – чугун СЧ15-32 (ГОСТ 1412-70).
Допускаемое давление для выбранного сочетания материалов [1] – [q]=5 МПа.
В проектируемом механизме имеется одностороннее приложение нагрузки, поэтому для винта выбираем упорную резьбу (ГОСТ 10177-62), для которой коэффициент рабочей высоты витка x=0.75 [1].
Коэффициент высоты гайки y=1.6 [1].
Средний диаметр резьбы, удовлетворяющий условию износостойкости, равен [1]
, (1)где Q=6000Н – усилие сжатия.
Подставляя в формулу (1) числовые значения Q=6000 Н, x=0.75, y=1.6 и [q]=5*106 Па, и округляя до целого, получим
Из ГОСТ 10177-62 находим средний диаметр d2=18.250 мм; наружный диаметр d=22 мм; внутренний диаметр винта d1=13.322 мм; внутренний диаметр гайки D1=14.5 мм; шаг резьбы P=5 мм.
Данный механизм должен обладать запасом самоторможения, поэтому число заходов резьбы n=1.
Высота гайки h1 определяется по формуле
. (2)Число витков гайки
. (3)Длина нарезанной части винта
L=H+h1 , (4)
где H=160мм - высота подъема груза.
Подставляя в формулу (4) числовые значения H=160мм и h1=30мм, получим L=160+30=190мм.
2. Расчет винта на устойчивость
Максимально возможное расстояние l от середины гайки до пяты, т.е. длина участка винта, испытывающего сжатие, находится по формуле [1]
l=Н+0.5h1+hз, (5)
где h3 длина части винта, находящегося в контакте с пятой и равная 30мм из конструктивных соображений.
Подставляя в формулу (5) числовые значения H, h1 и hЗ, получаем l=160+0.5*30+30=205мм.
Приведенная длина винта определяется зависимостью
lпр=ml , (6)
где m – коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов винта. В данном механизме обе опоры винта следует считать шарнирами и для такой системы m=0.7 [1]. Подставляя в формулу (6) числовые значение получаем lпр=0.7*205=143.5мм.
Радиус инерции поперечного сечения винта ix определяется зависимостью
ix=0.25d1=0.25*13.322=3.4мм . (7)
Гибкость винта
. (8)Так как гибкость винта мала (l<50) то расчет, его на устойчивость не требуется.
Самотормозящаяся винтовая пара должна удовлетворять условию
, (9)где запас самоторможения k>=1,3 [1]; j – угол подъема винтовой линии на среднем цилиндре; r’ – приведенный угол трения.
Угол подъема винтовой линии на среднем цилиндре
. (10)Приведенный угол трения
, (11)где f1 – коэффициент трения из [1] равный 0.12; a – угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта для упорной резьбы равный 3о. Подставив эти значения в формулу (11), получим
Подставив значения r’=0,119 и j=0,084 в условие (9), получим k=0,119/0,084=1,42>1,3. Значит винтовая пара обладает запасом самоторможения.
Наиболее напряженной частью винта является участок от гайки до пяты, подвергающийся сжатию силой Q и кручению моментом TP, определяемым по формуле
. (12)Напряжение сжатия sc определяется по формуле
. (13)Напряжение кручения
. (14)Эквивалентное напряжение
. (15)Допускаемое напряжениеопределяется по формуле
, (16)где sоп – опасное напряжение для винта, равное пределу текучести стали 45, т.е. sоп=353 МПа; [S] – коэффициент запаса прочности, равный
[S]=[S1][S2][S3], (17)
где [S1] – коэффициент, учитывающий точность определения действующих на деталь нагрузок; [S2] – коэффициент, учитывающий однородность материала детали; [S3] – коэффициент, учитывающий требования безопасности. В соответствии с рекомендациями [1] эти коэффициенты выбраны равными 1.2;1.5 и 1 соответственно.
Подставляя эти значения в формулу (17) получим [S]=1.2*1.5*1=1.8.
Подставляя значения sоп=353МПа и [S]=1.8 в формулу (16) получим [s]=353/1.8=196МПа.
Так как sэ=32МПа<[s]=196МПа, то условие прочности выполняется.
5. Определение размеров маховичка
Необходимый диаметр маховичка Dм находится по формуле
, (18)где РР – усилие рабочего, в соответствии с [1] РР=200 Н; Т – момент создаваемый рабочим, равный сумме
Т=ТР+ТП, (19)
где ТП – момент трения на пяте. Для проектируемого механизма, имеющего сплошную пяту,
, (20)где f2 – коэффициент трения стальной чашки о стальной винт, из [1] выбранный равным 0.12; d5 – диаметр конца винта, опирающегося на пяту, он определяется по формуле
. (21)Допускаемое давление [1] [q]=40 МПа. Подставляя значения в формулу (21), получаем
.Подставляя значения f2=0.12; Q=6000Н; d5=16мм в формулу (20), получаем
ТП=1/3*0.12*6000*16=3840 Н*мм.
Подставим полученное значение в формулу (19) и получим
Т=11115+3840=15000Н*мм.
Подставим полученное значение в формулу (18) и получим
Dм=2*15000/200=150мм.
Из справочника [2] выбираем стандартный маховичок с диаметром Dм=160мм.
Определение размеров пятыСоединение винта с пятой выберем как показано на рис.1 , где d6=5мм – диаметр отверстия под установочные винты, L6=25мм. Высота пяты HP=30мм
Рис. 1. Соединение винта с пятой
7. Определение размеров и проверка гайки
Наружный диаметр гайки (рис.2) D2=1.6d=1.6*22=35мм [1].
Гайку приближенно можно рассматривать как втулку с наружным диаметром D2 и внутренним d, подвергающейся растяжению силой Q и кручению моментом ТР. Следовательно, в гайке действует напряжение растяжения
(22)и напряжение кручения
. (23)Эквивалентное напряжение определяются по формуле (15). Получим
.Допускаемое напряжение [s] определяется по формуле (16), где sоп – опасное напряжение для гайки равно пределу прочности чугуна СЧ15-32, т.е. sоп=150МПа; [S] – коэффициент запаса прочности определяемый по формуле (17), где коэффициенты [S1], [S2] и [S3] в соответствии с рекомендациями [1] для данного случая выбраны равными 1.4;1.6 и 1.3 соответственно. Подставляя эти значения в формулу (17) получим [S]=1.4*1.6*1.3=3.