- •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
1.1.8. Расчет винта на прочность и устойчивость
Размеры резьбы известны из расчета, а длину винта определяют прочерчиванием с учетом хода и высоты гайки.
Проверочные расчеты винта необходимы для проверки пригодности его размеров с точки зрения прочности и продольной устойчивости. Расчет винта на прочность начинают с составления расчетной схемы (см. рис. 1.6 и 1.7), первая часть которой – условное изображение узла (см. рис. l.6a, 1.7а).
Вторая часть – схема нагружения винта вращающими моментами (рис. 1.6б и 1.7б). Момент торцового трения ТТ и момент на рукоятке ТРУК считают сосредоточенными, а момент в резьбе ТРЕЗ – равномерно распределённым по высоте гайки. Величина ТТ подсчитывается по формулам (1.23)–(1.24) и (1.26). Момент в резьбовой паре подсчитывается по известному из теории винтовой пары соотношению:
ТРЕЗ = FB∙d2∙tg( ) / 2. (1.17)
Рис. 1.7. Схема к расчету винта пресса на прочность:
а – пресс; б – схема нагружения винта; в, г – эпюры ВСФ
Третья часть – эпюры внутренних силовых факторов (ВСФ), действующих в сечениях рассчитываемой детали. В рассматриваемых случаях винт испытывает действие сжимающих сил (рис 1.6в и 1.7в) и крутящих моментов (рис. 1.6г и 1.7г). Третья часть расчетной схемы дает представление о видах деформаций детали. Согласно расчетным схемам рис. 1.7 и 1.6 винты работают на сжатие с кручением.
Расчетная схема дает представление о положении опасного сечения в котором нужно рассчитывать деталь. Опасное сечение соответствует максимуму внутренних силовых факторов. На расчетной схеме (рис. 1.6) опасное сечение находится на участке винта между рукояткой и гайкой. В этом сечении действуют сжимающая сила FB и крутящий момент Т РЕЗ.
В расчетной схеме (рис. 1.7) положение опасного сечения определить трудно. В подобных случаях эпюру сжимающих сих условно дополняют до конца винта (показано пунктиром). При таком допущении опасное сечение будет находиться также на участке винта между рукояткой и гайкой. В этом сечении действует сжимающая сила FВ и крутящий момент Трук = Трез + ТТ.
Проверка прочности винта в опасном сечении производится по третьей гипотезе прочности:
, (1.18)
где A и Wр1 – площадь и полярный момент сопротивления сечения винта по внутреннему диаметру резьбы; [р] – допускаемое напряжение для стали на растяжение-сжатие, выбирается дифференциальным способом, но не более, чем т/3 [5].
Винты, подверженные сжимающей нагрузке, проверяют также на продольный изгиб. За расчетное принимают крайнее положение гайки, при котором винт подвергается сжатию на максимальной рабочей длине его по условию
сж= FB /А1 [сж] , (1.19)
где – коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе, принимаемый по табл. 1.7 в зависимости от гибкости винта = l / i; l – свободная длина винта – расстояние между опорой винта и серединой гайки ( l – приведенная длина винта); – коэффициент приведения длины, зависит от способа закрепления концов винта (рис. 1.8). В обычных домкратах концы винта можно считать шарнирно-закрепленными из-за зазоров в узлах и принимать = 1; i – осевой радиус инерции сечения винта:
. (1.20)
Зависимость коэффициента уменьшения допускаемых напряжений от гибкости стержня представлена в табл. 1.7.
Таблица 1.7
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
|
1,00 |
0,98 |
0,96 |
0,93 |
0,89 |
0,85 |
0,80 |
0,7 |
0,5 |
0,37 |
0,28 |
0,23 |
0,19 |
Осевой момент инерции сечения винта определяют по формуле [8]:
J = d14 / 64∙ (0,4 + 0,6 d / d1), (1.21)
где d и d1 — наружный и внутренний диаметры резьбы винта.
Формула (l.19) справедлива для любых значений гибкости винта, однако считается, что винт с гибкостью <40 в проверке устойчивости не нуждается. Если при проверке соотношения (1.18) и (1.19) не выполняются, то диаметр резьбы увеличивают по результатам расчёта винта на прочность или продольную устойчивость.
Рис. 1.8. Схемы к расчету винта на продольную устойчивость