- •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
2.3.2. Расчёт затянутого болтового соединения, нагруженного нецентрально приложенным сдвигающим усилием
Расчетная схема болтового соединения, нагруженного нецентрально приложенным сдвигающим усилием с установкой болтов в отверстия с зазором, приведена на рис. 2.38.
Рис. 2.38. Расчетная схема болтового соединения, нагруженного
Нецентрально приложенным сдвигающим усилием с установкой болтов в отверстия с зазором
Расчет соединения сводится к следующему:
По правилам статики сила Fc приводится к центру тяжести болтового соединения с заменой на силу Fc, приложенную в центре тяжести, и сдвигающий момент Т. Сила и момент действуют в плоскости стыка и должны быть уравновешены силами трения, обусловленными затяжкой болтов.
Учитывая принцип независимости действующих сил, рассмотрим болтовое соединение, нагруженное центрально приложенной силой Fс. Исходя из предположения, что детали обладают достаточной жесткостью, положим равномерное распределение нагрузки Fс между болтами.
Так как неподвижность деталей обеспечивается действием сил трения на поверхности их соединения, условие неподвижности деталей соединения может быть представлено в виде
, (2.62)
где FТР – сила трения между деталями, Н:
, (2.63)
где F0F – сила предварительной затяжки болта, Н;
f – коэффициент трения на поверхности сопряжения деталей;
Z – количество болтов;
Кб – коэффициент безопасности по условию сдвига;
Кб = 1,3–1,5 – принимается при постоянной нагрузке;
Кб = 1,8–2,0 – принимается при динамическом нагружении.
Исходя из вышеизложенного сила предварительной затяжки каждого болта соединения, нагруженного центрально приложенной сдвигающей силой FOF, равна:
. (2.64)
Далее рассмотрим расчёт затянутого болтового соединения, нагруженного сдвигающим моментом.
Расчетная схема болтового соединения, нагруженного сдвигающим моментом в плоскости стыка, приведена на рис. 2.38.
Нагрузка на болты в этом случае, как видно из рисунка, различна.
Условие неподвижности деталей соединения:
ТТР = T·Kб, (2.65)
где Т – сдвигающий момент; ТТР – момент, создаваемый силами трения от усилия от затяжки болтов; Кб – коэффициент безопасности.
Предполагая, что коэффициент трения зависит от расстояния, на котором расположен болт, момент трения можно записать в виде:
, (2.66)
; … , (2.67)
где FОТ – усилие затяжки каждого из Z болтов соединения, нагруженного моментом Т, FТ1, FТ2, FTn – усилие сопротивления сдвигу под действием момента Т в центрах сечений болтов, расположенных на расстоянии ρ1, ρ2,… ρi … ρn от центра тяжести соединения; f2, f3,…fi…fn – коэффициенты сцепления между деталями в зоне расположения соответствующего болта.
Исходя из положения, что нагрузка на болт пропорциональна удалению болта от центра сдвига, можно записать
,
откуда
. (2.68)
Подставляя значение 2.68 в 2.66 и провидя преобразования
, (2.69)
, (2.70)
, (2.71)
, (2.72)
получим наибольшее усилие затяжки каждого болта при действии момента T:
. (2.73)
И в общем случае при совместном действии сдвигающей силы FC и сдвигающего момента Т усилие предварительной затяжки болтов F0 может быть определено суммой усилий F0T и F0F ( ):
. (2.74)
Выбор коэффициента трения f осуществляется исходя из следующих рекомендаций.
Для стальных стыков при механической обработке:
f = 0,10–0,15 – для сухих стыков;
f = 0,06–0,08 – присутствие следов масла на стыках.
Для стыков без механической обработки:
f = 0,3 – при наличии окалины;
f = 0,4 – при обработке газовой горелкой;
f = 0,5 – при пескоструйной обработке.