- •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
2.3.4. Расчёт затянутого болтового соединения, нагруженного осевым усилием
Расчётная схема приведена на рис. 2.41, здесь F – внешнее осевое усилие (вдоль оси болта), Н; FO – усилие предварительной затяжки, Н.
Задача по определению полного усилия затяжки болта, предварительно затянутого с усилием F0 и нагруженного внешним усилием F, является статически неопределимой, . Эта задача решается путём рассмотрения совместных перемещений болта и деталей (рис. 2.42).
Суммарная деформация представлена на рис. 2.43.
Гайка при затяжке совершает осевое перемещение, которое пропорционально углу поворота гайки. Затяжка гайки обусловливает сжатие стягиваемых деталей на величину д и растяжение стержня болта б.
Совместную работу болта и стягиваемых деталей наглядно описывает диаграмма усилий в соединении, показанная на рис. 2.43. Линии деформирования болта (прямая I) и соединяемых деталей (прямая II) показывают зависимость усилия в болте и деталях от их удлинения при растяжении (укорочении при сжатии). Для стержневых моделей болта и стягиваемых деталей при приложении внешней нагрузки болт удленяется на величину ∆, а детали уменьшают свое укорочение на величину ∆:
, (2.91)
∆
∆
Рис. 2.43. Диаграмма усилий в болтовом соединении
. (2.92)
Согласно закону Гука удлинение болта:
, (2.93)
а укорочение детали:
, (2.94)
где – податливость болта (перемещение под действием силы в 1 Н);
– податливость детали; и – длина деформируемой части болта и стягиваемых деталей; и – модули упругости материалов болта и деталей, МПа; и – площади поперечных сечений болта и деталей, мм2.
Силы, возникающие в болте и стягиваемых деталях от внешней нагрузки, можно определить из диаграммы усилий, показанной на рис. 2.43:
, (2.95)
, (2.96)
где F1 и F2 – дополнительные силы, действующие на болт и стягиваемые детали, определяемые внешней силой F.
Из диаграммы следует, что .
Так как сумма усилия , то из этих уравнений найдем дополнительную силу на болт:
(2.97)
и силу, уменьшающую начальное сжатие стыков:
, (2.98)
где KBH – коэффициент основной нагрузки, показывает долю внешней (рабочей) нагрузки, воспринимаемой болтом в затянутом соединении, обычно KBH= 0,2…0,4.
Для болта (шпильки) постоянного сечения по длине и при
. (2.99)
Полная сила на болт (шпильку)
(2.100)
и остаточная сила на стыке соединяемых деталей
. (2.101)
Податливость болтов
Болты в зависимости от длины делятся на длинные и короткие. Их податливость определяется по-разному.
Длинные болты: >6d.
Для болтов постоянного сечения (рис. 2.44 а):
, (2.102)
Для болтов переменного сечения (n – число участков болтов, имеющих разный диаметр) (рис. 2.44 б):
. (2.103)
Для коротких болтов ,
, (2.104)
где – податливость резьбы, – податливость головки болта:
, (2.105)
, (2.106)
где d2 – средний диаметр резьбы; р – шаг резьбы; d – номинальный диаметр резьбы.