- •Введение
- •1. Расчёт винтовых механизмов
- •1.1. Расчет винтовой пары
- •1.1.1. Выбор расчетной нагрузки
- •1.1.2. Материалы и допускаемые напряжения винта и гайки
- •1.1.3. Выбор типа резьбы
- •1.1.4. Расчёт резьбовой пары на износ
- •1.1.5. Выбор шага резьбы
- •1.1.6. Проверка витков резьбы на прочность
- •1.1.7. Конструирование и проверочный расчет элементов гаек
- •1.1.8. Расчет винта на прочность и устойчивость
- •1.2. Расчёт прочих деталей винтового механизма
- •1.2.1. Разработка опорных узлов винтового механизма
- •1.2.2. Разработка узла рукоятки
- •1.2.3. Расчеты направляющего устройства
- •1.2.4. Расчёт салазок для горизонтального перемещения груза
- •1.2.5. Расчет прочих деталей винтовых механизмов
- •1.2.6. Определение кпд винтового механизма
- •2. Расчёт соединений винтовых механизмов
- •2.1. Шпоночные, шлицевые (зубчатые) и штифтовые соединения
- •2.1.1. Конструктивные разновидности шпоночных соединений
- •2.1.2. Призматические врезные шпонки
- •2.1.3. Сегментные шпонки
- •2.1.4. Призматические направляющие шпонки
- •2.1.5. Призматические скользящие шпонки
- •2.1.6. Расчёт на прочность ненапряжённых шпоночных соединений
- •2.1.7. Конструктивные разновидности шлицевых соединений
- •2.1.8. Прямобочные шлицевые соединения
- •2.1.9. Эвольвентные шлицевые соединения
- •2.1.10. Расчёт на прочность шлицевых соединений
- •2.1.11. Штифтовые соединения
- •2.2. Сварные соединения
- •2.2.1. Типы сварных соединений в зависимости от расположения свариваемых деталей различают соединения:
- •2.2.2. Расчёт на прочность стыковых сварных соединений
- •2.2.3. Расчет на прочность центрально нагруженных нахлесточных (валиковых) сварных соединений
- •2.2.4. Расчёт на прочность нахлесточных (валиковых) сварных соединений, нагруженных моментом в плоскости стыка деталей
- •Шов простой
- •Шов комбинированный
- •2.2.5. Расчёт на прочность нахлесточных (валиковых) сварных соединений, нагруженных нецентрально приложенным усилием
- •Соединений, нагруженных нецентрально приложенным усилием
- •2.2.6. Расчёт на прочность нахлесточных (валиковых) сварных соединений, нагруженных отрывающим усилием
- •При нагружении отрывающим усилием
- •2.3. Резьбовые соединения
- •2.3.1. Расчёт на прочность болта затянутого болтового соединения в отсутствие внешней нагрузки
- •2.3.2. Расчёт затянутого болтового соединения, нагруженного нецентрально приложенным сдвигающим усилием
- •Нецентрально приложенным сдвигающим усилием с установкой болтов в отверстия с зазором
- •2.3.3. Расчет болтов клеммовых соединений
- •Расчет клеммового соединения, нагруженного крутящим моментом
- •2.3.4. Расчёт затянутого болтового соединения, нагруженного осевым усилием
- •Податливость болтов
- •Податливость деталей
- •2.3.5. Расчёт сложно нагружённого болтового соединения
- •Расчет усилия затяжки болта из условия отсутствия сдвига
- •Примерный порядок расчёта сложно нагруженной группы болтов
- •2.3.6. Расчёт соединений с заклёпками или болтами, поставленными в отверстие без зазора
- •Действующих в соединении
- •3. Принципы конструирования винтовых механизмов
- •3.1. Общие приёмы конструирования
- •3.2. Общие технологические соображения при конструировании
- •3.2.1. Выбор рациональной формы деталей
- •3.2.2. Применение стандартов при конструировании
- •3.3. Технологические соображения, связанные с механической обработкой деталей
- •И согласовано (б) с возможностью его обработки
- •3.4. Конструктивные соображения при проектировании
- •К онсольного нагружения пролётным
- •Р ис. 3.17. Устранение ослабления втулки
- •При затяжке резьбовых соединений
- •По условию сборки
- •3.5. Правила конструирования корпусных деталей
- •3.5.1. Толщина стенок отливки
- •3.5.2. Требования, предъявляемые к конструкции отливок, связанные с технологией изготовления литейных форм
- •3.5.3. Конструирование сварных деталей
- •3.6. Правила разработки чертежей
- •3.6.1. Сборочные чертежи
- •3.6.2. Рабочие чертежи
- •Библиографический список
- •Приложение
- •На основании данных расчета разработать сборочный чертеж и рабочие чертежи винта, гайки и корпуса в масштабе 1:1.
- •Оглавление
2.1.2. Призматические врезные шпонки
Соединения призматическими шпонками используются в конструкциях чаще, чем другие: эти шпонки имеют небольшую глубину врезания в вал, а следовательно, ослабляют его в наименьшей степени, и при этом монтаж и демонтаж врезных шпонок относительно прост. Передача вращающего момента осуществляется за счет нормальных давлений, действующих на поверхности шпонки вследствие вращения. Рабочие – узкие грани шпонки. Соединение деталей шпонкой осуществляется свободным (вал/втулка H9/D10), нормальным (вал/втулка N9/JS9) и плотным (вал/втулка P9/P9). Призматические шпонки изготавливают из чистотянутой стали прямоугольного сечения с отношением высоты к ширине 1:1 (для валов малого диаметра) и 1:2 (для валов большого диаметра). Допускается применять сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа. ГОСТами предусматривается три исполнения призматических шпонок: исполнение 1 - со скругленными торцами, исполнение 2 – с обоими плоскими торцами, исполнение 3 – с одним закругленным и одним плоским торцем, (для призматических высоких шпонок предусмотрены два исполнения – 1 и 2) (рис. 2.2.).
Сечение призматических шпонок выбирается в зависимости от диаметра вала, длина определяется длиной ступицы, на которой расположена шпонка.
Размеры сечений призматических шпонок, размеры сечений пазов и их предельные отклонения (рис. 2.3.) выполняются по ГОСТ 23360-78 (табл. 2.1.), призматических высоких шпонок – по ГОСТ 10748-79 (табл. 2.2.), призматических низких (обозначающихся по исполнениям не цифрами, а латинскими буквами A, B, C и применяющихся для соединения валов с тонкостенными втулками) – по ГОСТ 29175-91. Длину призматических шпонок (по h14) выбирают из ряда по ГОСТ 23360-78: 6-8-10-12-14-16-18-20-22-25-28-32-36-40-45-50-56-63-70-80-90-100-110-125-140-160-180-200-220-250-280-320-360.
Призматические врезные шпонки не обеспечивают осевой фиксации деталей. При соединении детали с валом на призматические шпонки требуется фиксатор для предупреждения осевого перемещения.
Таблица 2.1
Размеры сечений пазов и их предельные отклонения (по ГОСТ 23360-78), мм
Диаметр вала d |
Сечение шпонки bxh |
Шпоночный паз |
|||||||||||||||||
Ширина b |
Глубина |
Радиус закруг. r или фаска S1x45 |
|||||||||||||||||
Свободное соединение |
Номинальное соединение |
Плотное соединение |
Вал t1 |
Втулка t2 |
|||||||||||||||
Вал (Н9) |
Втулка (D10) |
Вал (N9) |
Втулка JS(9) |
Вал и втулка (Р9) |
Номин. |
Пред. откл. |
Номин. |
Пред. откл |
Не более |
Не менее |
|||||||||
От 6 до 8 |
2х2 |
+0,025 |
+0,060 |
-0,004 |
+0,012 |
-0,006 |
1,2 |
|
1,0 |
|
0,16 |
0,08 |
|||||||
Св.8 до 10 |
3х3 |
0 |
+0,020 |
-0,029 |
-0,012 |
-0,031 |
1,8 |
+0,1 |
1,4 |
+0,1 |
|
|
|||||||
Св.10 до 12 |
4х4 |
+0,030 |
+0,078 |
0 |
+0,015 |
-0,012 |
2,5 |
1,8 |
0,16 |
0,08 |
|||||||||
Св.12 до 17 |
5х5 |
0 |
+0,030 |
-0,030 |
-0,015 |
-0,042 |
3,0 |
0 |
2,3 |
0 |
0,25 |
0,16 |
|||||||
Св.17 до 22 |
6х6 |
|
|
|
|
|
3,5 |
|
2,8 |
|
0,25 |
0,16 |
|||||||
Св.22 до 30 |
7х7 |
+0,036 |
+0,098 |
|
+0,018 |
-0,015 |
4,0 |
+0,2 |
3,3 |
+0,2 |
0,25 |
0,16 |
|||||||
|
|
0 |
+0,040 |
-0,036 |
-0,018 |
-0,051 |
|
0 |
|
0 |
|
|
|||||||
Св.22 до 30 |
8х7 |
+0,036 |
+0,098 |
0 |
+0,018 |
-0,015 |
4,0 |
|
3,3 |
|
0,25 |
0,16 |
|||||||
Св.30 до 38 |
10х8 |
0 |
+0,040 |
-0,036 |
-0,018 |
-0,051 |
5,0 |
|
3,3 |
|
0,4 |
0,25 |
|||||||
Св.38 до 44 |
12х8 |
|
|
|
|
|
5,0 |
|
3,3 |
|
|
|
|||||||
Св.44 до 50 |
14х9 |
+0,043 |
+0,120 |
0 |
+0,021 |
-0,018 |
5,5 |
|
3,8 |
|
0,4 |
0,25 |
|||||||
Св.50 до 58 |
16х10 |
0 |
+0,050 |
-0,043 |
-0,021 |
-0,061 |
6,0 |
|
4,3 |
|
|
|
Таблица 2.2
Размеры сечений пазов (по ГОСТ 10748-79)
Диаметр вала D |
Сечение шпонки bxh |
Глубина паза |
Радиус закругления пазов или фаска S1 x 45 |
||||
Вала t1 |
Втулки t2 |
не менее |
не более |
||||
номин. |
Пред. откл. |
номин. |
Пред. откл. |
||||
Св. 30 до 38 Св. 38 до 44 Св. 44 до 50 Св. 50 до 58 |
10x9 12x11 14x12 16x14 |
5,5 7,0 7,5 9,0 |
+0,2 |
3,8 4,4 4,9 5,4 |
+0,2 |
0,25 |
0,4 |
При выборе шпонок для ступенчатых валов (рис. 2.4.) руководствуются следующими соображениями: один и тот же крутящий момент Ткр обуславливает усилия F1 и F2, действующие на шпонки, расположенные на участках вала диаметрами d1 и d2 соответственно. Отсюда
F1 = 2Ткр/ d1 ; (2.1)
F2 = 2 Ткр /d2. (2.2)
Так как d2 > d1 , то F2 < F1.
Поскольку технологически невыгодно выполнять на одном валу шпонки различной ширины (смена инструмента увеличивает время обработки и требует наличия расширенного сортамента обрабатывающего инструмента на рабочем месте), принято выполнять шпонки одинаковой ширины для всех ступеней вала, исходя из ступени наименьшего диаметра как наиболее нагруженной.
Пример обозначения призматической шпонки исполнения 1, размерами: b = 20 мм, h = 12 мм и l = 70 мм: Шпонка 20х12х70 ГОСТ 23360-78, то же, исполнения 3: Шпонка 3-20х12х70 ГОСТ 23360-78