Методические указания к расчетно-графической работе №1 по курсу «Основы конструирования машин» Ростов-на-Дону

Скачать 460.14 Kb.

Название	Методические указания к расчетно-графической работе №1 по курсу «Основы конструирования машин» Ростов-на-Дону
страница	3/4
Дата публикации	12.04.2015
Размер	460.14 Kb.
Тип	Методические указания

100-bal.ru > Право > Методические указания

1 2 3 4

Оси изготавливаются из среднеуглеродистых сталей: ст.4; стали 35, 40, 45, как правило, без термообработки. Если прочность оси будет недостаточна, то произойдет её срез по двум плоскостям «к-к» и «m-m» (рис 5.5.б).

Поэтому () отсюда

, мм,

где [_ср] = (0,3…0,4)σ_т, МПа материала оси.

Полученную величину округляем в большую сторону до целого числа по ГОСТ 6636-83 «Нормальные линейные размеры в машиностроении»;

Диаметр отверстия в зубе принимается на 0,5…1 миллиметр больше диаметра оси: d_оз = d₀ +(0,5…1)мм
Расчет размеров проушины винта (для задания №5).

Ширина проушины «b» может быть:

Вариант №1: меньше ( не менее 15 мм.), но тогда на конце винта выполняют зуб (рис 5.5.а).

Вариант №2: несколько больше наружного диаметра винта (см. лист задания и рис.5.7.)

Вариант №1

а) Определить толщину зуба «».

На поверхности контакта деталей ось – зуб под нагрузкой возможно смятие (

).

При расчетах на смятие цилиндрических поверхностей

. Поэтому

, мм.

где

=0,8

, МПа.

Полученное значение

принимается равным ближайшему большему целому числу. Но делать

<15мм не нужно.

б) Размеры зуба в сечении А-А (рис. 5.5.а)

Необходимо найти из условия прочности на растяжение:

Толщина «b» принята ранее (п.а)

Ширина , мм.

Округлить до ближайшего целого значения Н_1.

Тогда радиус скругления R₂= 0,5 Н₁

С₄ = 5мм.- размер обеспечивающий выход резьбонарезного инструмента.

в) Размеры зуба в сечении В-В(рис. 5.5.а)

Необходимо проверить прочность сечения при действии растягивающих нагрузок

_.Толщина «b» принята ранее (п.а) , - из удобства изготовления.

где d₁ - внутренний диаметр винта

Если условие прочности не выполняется, то необходимо увеличить толщину зуба.

Вариант №2:

Рис. 5.7.

Задаем ширину зуба b= d +(4…6)мм

Проушина винта в сечении А–А работает на растяжение:

Принимаем D_пр > b + (4…6 мм).
5.2.4. Проверка винта на устойчивость.

Если винт сжат, то при гибкости λ≥55 его необходимо проверить на устойчивость.

где μ – коэффициент приведения длины, учитывающий закрепление винта в опорах;

μ=1 – если оба конца винта закреплены шарнирно или один из них направляется гайкой;

μ= 2 – один конец винта свободен, второй направляется гайкой;

μ=0,5 – оба конца закреплены жестко.

При определении μ, если винт на опорах скольжения и в каждой опоре соотношение длины цапфы винта

и её диаметра

,

то можно считать такие опоры шарнирными (задание № 6).

l_max– максимальная высота подъёма винта или наибольшее расстояние от гайки до торца винта;

– радиус инерции сечения винта.

Для винтов можно принимать

.

{Строго:

где

}

Условие устойчивости при действии сжимающих нагрузок

где

– допускаемое напряжение при расчете винта на сжатие (см. выше);

φ – коэффициент понижения допускаемого напряжения.

Величина φ принимается по таблице 5.1 в зависимости от гибкости винта λ.

Таблица 5.1

Значение коэффициента φ в зависимости от гибкости λ

Гибкость λ	Коэффициент φ		Гибкость λ	Коэффициент φ
Гибкость λ	Сталь Ст.3; Ст.4; Сталь 40	Сталь Ст.5; Сталь 45; Сталь 50	Гибкость λ	Сталь Ст.3; Ст.4 Сталь 40	Сталь Ст.5; Сталь 45; Сталь 50
0	1,00	1,00	80	0,70	0,65
10	0,93	0,97	90	0,62	0,55
20	0,95	0,95	100	0,51	0,43
30	0,91	0,91	110	0,43	0,35
40	0,89	0,87	120	0,37	0,30
50	0,86	0,83	130	0,33	0,26
60	0,82	0,79	140	0,29	0,23
70	0,76	0,72	150	0,26	0,21

Если условие работоспособности не выполняется, то необходимо увеличить диаметр винта и повторить эту проверку.
5.2.5. Проверка условия самоторможения резьбы.

Резьбы, применяемые в рассматриваемых конструкциях, должны быть самотормозящимися. Иначе, как только рабочий перестает воздействовать на рукоятку, винт может начать вращаться в обратную сторону. Чтобы этого не случилось, должно выполняться условие φ ≤ ρ'

г

де

- угол подъёма резьбы;

P и d₂ – шаг и средний диаметр резьбы;

- приведенный угол трения в резьбе;

α – угол наклона рабочей грани витка резьбы (рис. 5.8 в качестве примера трапецеидальная резьба);

– коэффициент трения в резьбе;

Принимаем f_min=0,1, что соответствует слабой смазке.

Угол наклона рабочей грани:

α=0º - прямоугольная резьба;

α=3º - упорная резьба;

α=15º - трапецеидальная резьба;

α=30º - метрическая резьба.

Чтобы завершить конструкцию винта нужно определить его линейные размеры. Для этого нужно знать размеры чашки, гайки и некоторых других деталей пока ещё неизвестные. Поэтому определение линейных размеров винта см. п. 11 этого руководства.

КОНСТРУИРОВАНИЕ ГАЕК ВИНТОВЫХ УСТРОЙСТВ.

Форма гайки и материалы для её изготовления.

Из анализа структурной схемы ясно, что витки резьбы винта опираются на витки резьбы гайки и при этом винт вращается (или наоборот, задание 5). Гайка, чаще всего, вставляется в корпус механизма и под действием нагрузки висит на буртике (рис. 6.1.). Она выполняется как отдельная деталь из антифрикционного материала (рис. 6.2). Применяются бронзы (ОФ10-1; БрОЦС 5-5-5; БрАЖ 9-4 и др.). При небольших нагрузках могут быть использованы антифрикционные чугуны (АЧС-1; АЧС-2 и др.) или серые чугуны (СЧ-15; СЧ-18).

Если нужно с гайкой связать конструктивные элементы: рукоятки (рис. 6.3) или пальцы (рис 6.4), гайки делают либо целиком стальные (ст.3; стали 20, 30), либо из дешевой стали выполняют корпус, в который вставляют гайку, выполненную из бронзы или чугуна.

В некоторых случаях гайки, как таковой, может вообще не быть: резьба для взаимодействия с винтом нарезается непосредственно в корпусной детали.

Определение размеров гайки
1. Определение высоты гайки

Высота гайки H_г=Р·Z, мм

где Р – шаг резьбы;

Z – число витков резьбы гайки.

Число витков резьбы определяется из расчета на смятие

где А_см – площадь контакта одного витка резьбы винта и витка резьбы гайки (рис. 6.2)

, мм²

Так как витки винта движутся по виткам гайки, давление на поверхность контакта не должно быть большим, чтобы не выдавливалась смазка. Поэтому [σ_см] ограничивается. Ограниченное напряжение смятия называется допускаемым удельным давлением [р] (Таблица 6.1)

Таблица 6.1

Материал винта и гайки	[р], МПа
Чугун по чугуну	3…3,5
Сталь по чугуну	5…6
Сталь по антифрикционному чугуну	10…13
Сталь по стали	7…13
Сталь по бронзе оловянистой	8…13
Сталь по бронзе безоловянистой	7 …8

оскольку, как известно, лишь 8-10 витков резьбы гайки воспринимают осевую нагрузку, делать Z больше не имеет смысла. Поэтому

Если Z' получается больше 10, то нужно увеличить диаметр резьбы и повторить расчет. Полученное число витков Z' проверяется на срез по плоскости «а-а» (рис. 6.2 б)

,

где [τ_ср]=0,75[σ_р] – для бронзовой гайки;

[τ_ср]=0,15[σ_р] – для чугунной гайки;

[τ_ср]=(0,2…0,3)σ_р – для стальной гайки;

k_р– коэффициент полноты резьбы:

k_р=0,88 для треугольной резьбы;

k_р=0,76 для упорной резьбы;

k_р=0,5 для прямоугольной резьбы;

k_р=0,4 для трапецеидальной резьбы.

Если τ_ср> [τ_ср] необходимо:

при Z'<10, увеличить число витков и повторить проверку;

при Z'≥10, увеличить диаметр резьбы и повторить определение числа витков.

Если τ_ср≤ [τ_ср], то по Z' определяется высота гайки

и округляется до ближайшего целого большего числа по ГОСТ 6636-83 «Нормальные линейные размеры».

Определение наружного диаметра гайки (кроме гаек заданий № 5 и 6).

Поскольку гайка висит на буртике, возможен разрыв её по плоскости «в-в» (рис. 6.1). Из условия прочности на растяжение с кручением

.

и площади сечения гайки

, мм.

где [σ_р]=

- для стальных и бронзовых гаек;

[σ_р]=

- для чугунных гаек;

n – 2,5…3,5 – коэффициент запаса прочности;

k =1,3- коэффициент, учитывающий скручивание.

Для удобства изготовления и нормальной эксплуатации толщина тела гайки должна быть не менее 5мм, поэтому должно быть

+10мм.

Определение размеров буртика гайки.

Наружный диаметр.

На кольцевой поверхности контакта буртика гайки и корпуса возникают напряжения смятия. Поэтому

.

Отсюда

, мм.

Здесь [σ_см] = 0,8σ_т т.к. контактирующие детали неподвижны. Расчет ведется по менее прочной детали.

На входе в расточку корпуса (рис. 6.1) для того, чтобы удобнее было вставлять гайку, выполняется фаска. Поэтому ширина опорного кольца буртика не может быть меньше 5мм.

С учетом этого D_б ≥D_нг+10мм.

Высота буртика.

Высота буртика определяется из условия прочности его на срез по плоскости «с-с» (рис. 6.2 а).

.

где [τ_ср] = 20…25Мпа для бронзы;

[τ_ср] = 20…30Мпа для чугуна.

Полученные значения

- округляются до ближайших больших целых значений по ГОСТ 6636-83.

Определение наружного диаметра гайки съёмника для втулок (задание №5).

В съёмнике для втулок гайка имеет форму, приведенную на рис 6.3. Во время работы она опирается на корпус плоскостью «d-d». Поэтому из условия прочности на смятие

, мм.

Так как поверхности подвижны относительно друг друга

[σ_см] =(13…15)Мпа (сталь по стали).

Затем тело гайки нужно проверить на сжатие

,

где

;

Значения n и K см. п. 6.2.2.

Так как

(рис 6.3) не может быть меньше 5мм,

должно быть

+(14…20)мм.

Полученное значение

округляется до ближайшего большего целого по ГОСТ 6636-83.

Если гайка вставная, то размеры корпуса под неё определяются, по размерам гайки с учетом необходимости крепления рукояток.

Определение размеров гайки механизма отвода муфты (задание № 6).

Гайка стальная. Конструкция по рис. 6.4.

Высота гайки определяется по п. 6.2.1., но для обеспечения устойчивого положения на винте при перемещении Н_г=(0,8-1)D, мм.

Наружный диаметр принять

+2(с+

), мм.

_min=5мм.

с_min=3мм.

Конструирование чашек и захватов.

Задания №1 и 4.

Форма и конструктивные решения чашек для таких конструкций приведены на рис. 5.2 и 5.3.

Чашки изготавливаются из сталей ст.3, ст4, 35 и т.п. или отливаются из сталей 20Л, 25Л, 35Л и т.п.

Внутренние размеры чашек определяются по соответствующим размерам винтов и рекомендациям п.5.2.2.

Для чашек по рис. 5.2 задаются диаметром винтов крепления сухариков (обычно– М6). Толщину тела чашки от стенок резьбового отверстия до внутренней и наружной поверхностей принимают по (3…5)мм и тогда d_н= d_р+ 2(5+6+5), мм

Толщина сферической шайбы (5…7)мм.

Радиус сферы – R=(3…5)d_оп

Высота чашки определяется так, чтобы обеспечивался зазор δ₁ (см. п. 5.2.2.) и соотношение δ₂> δ₁_.

Для чашек по рис. 5.3. диаметр штифта 9 принимается d_ш=6…8мм. Межосевое расстояние штифтов а₀=d_пр+d_ш+1мм.

Остальные размеры определяются аналогично вышеизложенному.

Задания № 2 и 3.

В этих конструкциях захватами нужно «ухватиться» либо за ступицу шкива (задание № 2), либо за внутреннее кольцо подшипника (задание № 3). Поэтому эти детали имеют форму крючка (рис. 7.1, 7.2).

Глубина захода «а» определяется размерами снимаемого шкива или подшипника. Так как шкив имеет большой наружный диаметр, верхнюю часть захвата съёмника для шкивов (задание№ 2) делают изогнутой, чтобы уменьшить размеры корпуса съёмника.

Захваты изготавливаются из сталей ст.3, ст.4, 35, 45.

Проще всего размеры захватов определить конструктивно, а затем проверить их на прочность в опасных сечениях.

Для определения размеров захвата на листе миллиметровой бумаги, от руки, в масштабе 1:1 используя заданные размеры шкива (подшипника) и ход винта, полученные размеры винта и гайки, необходимо выполнить следующее:

нанести контур шкива (подшипника), насаженного на вал;
нанести контур винта, упирающегося в центровое отверстие вала;
нанести контур гайки, расположенной на винте в положении, соответствующем началу съёма шкива (подшипника);
нарисовать ориентировочно контур корпуса съёмника;
нарисовать захват, принятой формы, упирающийся в шкив (подшипник);
замерить: для задания № 2 –а; ; ;; ; h

для задания № 3 –а;

;

; h₆; h_в_.

и округлить полученные размеры до целых значений по ГОСТ 6636-83;

задаться толщиной «» - захвата.

По полученным размерам выполняется проверка захвата на прочность при изгибе с растяжением.

Схема нагружения захвата, эпюры изгибающих моментов и осевых сил представлены на рис. 7.1 и 7.2.

На этих рисунках:

R – нагрузка на захват, действующая по линии соединяющей ось захвата «о» с точкой упора в снимаемую деталь «с».

Вектор R раскладывается на составляющие F – горизонтальную и Q/Z- вертикальную

Z – число захватов съёмника: задание № 2 – Z=2;

задание № 3 – Z=3;

Углы β = 15…35º и α= 30…35º принимаются.

Опасными сечениями являются «Б-Б» и «В-В».

Напряжения в этих сечениях (в точке «а»)

(1)

Здесь М₁ – изгибающий момент в сечении;

N₁ – осевое усилие в сечении.
Задание № 2

;

;

Задание № 3

;

;

W_Б; W_В – моменты сопротивления сечения

, мм⁴

А_Б; А_В – площади сечений

А_i=b_i·h_i, мм²

[σ_р]=

; где n=2…3 коэффициент запаса прочности.

Если неравенства (1) не выполняются, то нужно увеличить размеры сечений захватов съёмника и (или) изменить соотношение между ними, после этого повторить расчет.

Задание № 5.

ахват в съёмнике для втулок имеет форму, показанную на рис. 7.3.

Рис.7.3

Размеры b, Н₁, d_0З, с₄, принимаются по ранее полученным размерам зуба винта (пп. 5.2.2, 5.2.3)

Ширина В≈3

мм;

D_н =D_нар.вт. –2мм;

D_вн =D_вн.вт.+1,0мм.

где D_нар.вт. и D_вн.вт. – наружный и внутренний диаметры заданной втулки.

Толщина захвата δ определяется из расчета на изгиб (

, Нмм;

, мм,

где

(величиной

пренебрегаем);

[σ_и]=(0,5…0,6)σ_т материала захвата.

Задание № 6

механизме отвода муфты гайка связана с исполнительным механизмом через пальцы (рис 6.4). Пальцы изготавливаются из сталей: ст.3, 20, 30 и привариваются к гайке.

Д
Рис.7.4
иаметр пальца (рис.7.4) d_п≥8мм. Палец работает на изгиб, поэтому

;

l₁ – см. п.6.2.5;

l=10…15мм;

[σ_И]=(0,5…0,6) σ_Т

l₂=(1,2…1,3)l;
7.5 Задание № 7.

К

онструкция чашки – рис. 7.5.

Материалы: сталь ст.3, 20, 20Л т.п.

Принять: d_отв =d₀ +(2…3)мм и округлить до целого четного значения.

d_вн =d_ш +(2…3)мм

d_ш=(1,5…2) d_отв.

Толщина шайбы –2-3мм.

Диаметр d_н определяется из расчета на смятие

;

где [σ_см]= (13…15)Мпа т.к. контактирующие поверхности подвижны относительно друг друга.

По диаметру

принимается диаметр головки винта D (п.5.2.1.). При этом нужно чтобы выполнялось соотношение

D=

≥(1,5…2)d,

где d – диаметр винта.

k=(2…3)мм (рис. 7.5).

Толщиной стенки удобнее задаться, а потом проверить её на прочность. По условиям изготовления и эксплуатации δ ≥ (6...8)мм для точеных чашек и δ ≥ (8…10)мм для литых.

Принятые размеры проверяются на сжатие.

,

где

= (0,6…0,8)

материала чашки.

.

КОНСТРУИРОВАНИЕ РУКОЯТОК.

Материалы для изготовления рукояток и штурвалов.

Рукоятки изготавливаются из сталей: ст. 3; ст.4; 35; 45.

Штурвалы (маховички) отливаются из чугуна СЧ15. С ними используется ручка штурвала из стали ст. 3.

Определение длины рукоятки и радиуса штурвала.

С помощью рукоятки рабочий создает момент Т_раб для преодоления сопротивления в резьбе Т_р и на опорной поверхности чашки или торца винта, или гайки – Т_оп(п.4.2.) должно быть

Т_раб=Р_раб·l_расч_.≥Т_р+Т_оп_.

где Р_раб– усилие рабочего на рукоятке;

Р_раб=120-150Н при длительной непрерывной работе;

Р_раб=200-250Н при кратковременной (до 5мин) с большими

перерывами работе;

l_расч – расчетная длина рукоятки;

- момент сопротивления в резьбе;

- средний диаметр резьбы винта;

– угол подъема резьбы и приведенный угол трения (п. 5.2.5.)

Т_оп– момент трения на опорной поверхности:

задания № 1 и 4 –

(п. 5.2.2. рис. 5.2)

задания № 2 и 3 -

Параметры d_1, l_{1 и} α берутся из таблицы 8.1.

1 2 3 4

	Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Детали... Ознакомиться: 1 с классификацией и конструкцией основных типов подшипников качения		Методические указания для выполнения расчетно-графической работы... Ия для выполнения расчетно-графической работы для студентов 1 курса по направлению «Строительство». Методические указания соответствуют...
	Учебное пособие По выполнение практического занятия и расчетно-графической... В учебном пособии приводятся методические рекомендации по выполнению расчетно-графической работы «Расчет усилительного каскада с...		Казанский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра... Ия для выполнения расчетно-графической работы для студентов 1 курса по направлению «Строительство». Методические указания соответствуют...
	Методические указания к расчетно-графическому заданию для студентов... Методические указания предназначены для студентов, выполняющих расчетно-графическое задание по курсу «Математическая статистика»...		Отчет о работе за 2012 год Методические указания предназначены для студентов, выполняющих расчетно-графическое задание по курсу «Математическая статистика»...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Коростова С. В., Марченко Л. В. Методические рекомендации и материалы к курсу «Стилистика и основы литературного редактирования»...		Методические указания для студентов заочной формы обучения Учетно-экономического... Методические указания предназначены для оказания помощи студентам финансового факультета в подготовке к экзамену
	Вопросы по геодезии 2 курс 3 семестр Ия для выполнения расчетно-графической работы для студентов 1 курса по направлению «Строительство». Методические указания соответствуют...		«Сибирская государственная геодезическая академия» Ия для выполнения расчетно-графической работы для студентов 1 курса по направлению «Строительство». Методические указания соответствуют...
	Содержание курса введение Ия для выполнения расчетно-графической работы для студентов 1 курса по направлению «Строительство». Методические указания соответствуют...		Реализация принципа связи теории и практики в обучении Ия для выполнения расчетно-графической работы для студентов 1 курса по направлению «Строительство». Методические указания соответствуют...
	Ростовский государственный строительный университет Учебная геологическая практика: Методические указания для всех строительных специальностей. Ростов-на-Дону гос строит ун-т, 2008.–...		Управление персоналом в строительной отрасли бликян Х. М., Морозова О. А «Ростовский государственный строительный университет», Ростов-на-Дону, Россия, (344022,г. Ростов–на–Дону, ул. Социалистическая, 162,...
	История экономических учений методические указания к семинарским занятиям Панасенкова Т. В., Родионова Н. Д., Чернышева Н. И. История экономических учений: методические указания к семинарским занятиям Ростов-на-Дону,...		Методические материалы к курсу «Поэтика лирического произведения:... Настоящее Положение определяет цели, задачи, порядок проведения, критерии оценки, механизм подведения итогов областного общественного...

Методические указания к расчетно-графической работе №1 по курсу «Основы конструирования машин» Ростов-на-Дону

Поэтому () отсюда

Полученную величину округляем в большую сторону до целого числа по ГОСТ 6636-83 «Нормальные линейные размеры в машиностроении»;

Тогда радиус скругления R2 = 0,5 Н1

Похожие:

Тогда радиус скругления R₂= 0,5 Н₁