- •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
2.2.6. Расчёт на прочность нахлесточных (валиковых) сварных соединений, нагруженных отрывающим усилием
Возникающий при переносе усилия в центр тяжести сварного шва момент вызывает поворот детали вокруг оси.
Рис. 2.35. Расчетная схема нахлесточного сварного соединения
При нагружении отрывающим усилием
Переносим силу в центр тяжести шва, получаем что шов нагружен отрывающей силой F и отрывающим моментом М:
, (2.51)
При этом напряжения от силы F:
, (2.52)
от момента:
. (2.53)
Тогда суммарный момент:
(2.54)
. (2.55)
Уравнение прочности шва:
. (2.56)
2.3. Резьбовые соединения
Для соединения деталей в резьбовых соединениях применяют болты (винты с гайками), винты, шпильки. Соединения с помощью этих деталей представлены на рис. 2.36.
Достоинства болтового соединения, определяющие его широкое применение:
не требует нарезания резьбы в соединяемых деталях;
позволяет производить многократную сборку и разборку без нарушения качества соединения.
Болтовое соединение целесообразно применять для деталей небольшой толщины.
К недостаткам такого соединения следует отнести:
обе детали должны предусматривать место для установки гайки и головки винта;
наблюдается некоторое увеличение веса и искажение формы готового изделия;
необходимо удерживать головку винта при завинчивании (отвинчивании).
Рис. 2.36. Резьбовые соединения
2.3.1. Расчёт на прочность болта затянутого болтового соединения в отсутствие внешней нагрузки
Примером такого соединения является крепление крышек к основаниям корпусов машин. Болт в этом случае находится лишь под воздействием силы предварительной (начальной) затяжки F0 ключом. При этом стержень болта растягивается силой F0 и закручивается моментом сил трения в резьбе Тр (момент трения на торце гайки и момент трения головки болта через стержень болта не передаётся). Расчетная схема затянутого болтового соединения приведена на рис. 2.37.
Рис. 2.37. Расчетная схема затянутого болтового соединения
Прочность соединения определяется прочностью болта, разрушение которого прежде всего идёт по сечению, представляющему собой окружность с наименьшим для резьбы внутренним диаметром (по дну впадин) d3.
Напряжение растяжения от силы начальной затяжки F0:
,
где Аб = d32 / 4 – площадь сечения болта, мм2.
Напряжение кручения от момента сил трения в резьбе:
, (2.57)
где Wp = d33 / 16 – полярный момент сопротивления сечения болта, мм3;
d3 – внутренний диаметр резьбы по дну впадин, мм.
, (2.58)
где – коэффициент резьбы.
Согласно 4-й (энергетической) теории прочности, величина эквивалентного напряжение в теле болта:
,
, (2.59)
где – коэффициент, учитывающий напряжение кручения в теле болта, зависит от типа резьбы: Kкр=1,3 – резьба метрическая; Kкр=1,25 – резьба трапециидальная; Kкр=1,2 – резьба ленточная.
Из формулы для расчета величины эквивалентного напряжения в теле болта следует, что расчет болта затянутого болтового соединения в отсутствие внешней нагрузки представляет собой расчет на растяжение с увеличением в Kкр раз.
Условия прочности болта:
или , (2.60)
где р – допускаемое напряжение растяжения болтового соединения, предполагающее отсутствие пластических деформаций в материале тела болта, МПа.
Из уравнения прочности следует:
. (2.61)
При выборе допускаемых напряжений принимают:
– для пластичных материалов;
– для хрупких материалов;
где – значение предела текучести материала, МПа; – значение временного сопротивления материала, МПа; S – коэффициент безопасности.
Напряжение в образце, после которого относительная остаточная деформация = lост /l составляет 0,2 %, называют пределом текучести. Наибольшее напряжение, которое выдерживает образец, определяют как временное сопротивление.
Для пластичных материалов коэффициент безопасности принимают:
S = 1,5–3,0 – при контролируемых затяжках;
S = 3,0–5,0 – при неконтролируемых затяжках.
Контроль затяжки осуществляется динамометрическим ключом.
Следует иметь в виду, что при необходимости применяют высокопрочные болты, выполняемые из стали 40Х и подвергаемые закалке.
При этом , МПа.