Проектирование винтовых механизмов

Общие сведения о винтовых механизмах, их конструкции и принцип действия. Выбор материала для элементов механизма: выбор типа резьбы для винтовой пары. Расчет соединений, металлоконструкций, маховичка (рукоятки). Определение КПД винтового механизма.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Методические указания к расчетно-графической работе

По курсу «Детали машин»

Проектирование винтовых механизмов

Введение

Учебной программой по курсу "Детали машин" предусматривается выполнение студентами расчетно-графической работы (для отдельных специальностей курсовой работы), включающей проектирование винтовых механизмов, и расчет соединений.

Указанная выше работа ставит своей целью закрепить и углубить знания студентов по пройденной части курса «Винтовые механизмы» и «Соединения» и приобрести навыки самостоятельного проектирования.

Выполняя работы, студент должен научиться находить рациональные варианты конструктивного исполнения заданной схемы устройства, правильно выбирать материалы, определять размеры и форму деталей, обеспечивающие при минимальной массе и габаритах надежность в работе, прочность, технологичность, удобство монтажа и эксплуатации. Необходимо также приобрести навыки в правильном назначении допусков и посадок, шероховатости поверхности детали, составлении технической документации.

По всем схемам заданий на курсовую работу требуется произвести расчет и конструирование винтовой пары, металлоконструкции и соединений, входящих в состав механизма. В пособии изложена методика расчета и проектирования деталей, составляющих винтовые механизмы.

1. Содержание работы, требования к оформлению расчетно-пояснительной записки и чертежей, порядок защиты

Для проектирования предлагается девять вариантов винтовых механизмов различной конструкции. Все из предлагаемых механизмов имеют ручной привод. В состав каждого устройства, входят: металлоконструкция, винтовая пара и соединения (сварные или резьбовые). На бланке задания даны схема винтового механизма и основные данные для его проектирования.

Работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Расчетно-пояснительная записка выполняется на листах формата А4, она должна иметь титульный лист. На втором листе записки располагается содержание. Следующим листом подшивается задание на курсовую работу. В конце пояснительной записки помещают список используемой литературы.

В состав записки должны входить следующие разделы:

1. Введение, в котором указывается цель работы, назначение проектируемого механизма и исходные данные для проектирования.

2. Описание конструкции и принципа действия проектируемого механизма.

3. Выбор материала для всех элементов механизма.

4. Выбор типа резьбы для винтовой пары.

5. Расчет винтовой пары.

6. Расчет соединений.

7. Расчет металлоконструкции.

8. Заключение, в котором представлены результаты поделанной работы.

Записка должна содержать все необходимые эскизы деталей и сборочных единиц, расчетные схемы, эпюры и т.д.

При принятии в ходе проектирования каких-либо решений (например, выбор резьбы, выбор материала и т. п.), в записке необходимо привести обоснование выбора.

Расчетные формулы записывают в общем виде с указанием источника. Каждое буквенное обозначение в формулах поясняют. Затем в формулы подставляют численные значения и записывают конечный результат с указанием размерности. Результат должен округляться до 3-4 значащей цифры.

Вносить формулы в строчки текста не разрешается. Формулы должны занимать свои отдельные строки. При использовании в расчетах величин допускаемых напряжений, коэффициентов и других нормативных данных следует указывать источники.

Указание источника (ссылка на используемую литературу) допускается делать только в текстовой части записки (но не после формул) в общепринятой форме (в квадратных скобках указывается номер использованного источника в соответствии с его номером в списке литературы приведенном в конце записки).

Все размерности записываются в системе СИ, т.е. сила - в Н или кН, геометрические размеры - в мм (м), момент - в Нмм (Нм), напряжение - в МПа (Па) и т.д.

Все листы расчетно-пояснительной записки сброшюровывают с титульным листом.

Графическая часть работы: сборочный чертеж устройства выполняется на листе формата А2-А1, детальные чертежи 3-4 деталей (по указанию руководителя) - на листах формата А4-А3.

Количество изображений (видов, разрезов, сечений) должно быть наименьшим, но дающих полное и точное представление об устройстве в целом, его сборочных единицах и деталях.

На детальных чертежах должны быть представлена вся необходимая для изготовления детали информация: размеры, допуска, отклонения, шероховатость, технические требования.

На сборочном чертеже должны быть представлены все основные размеры устройства - габаритные, монтажные К монтажным размерам относятся: расстояния между болтами крепления механизма к основанию или колонне, размеры отверстий под эти болты, расстояние между стойками, величины зазоров. (установочные) и характеризующие его конструкцию и работу: ход винта, размеры поворотного или откидного рычага и т.п. Также указываются размеры в сечениях по сопряженным поверхностям деталей с простановкой буквенных обозначений посадок. К чертежу общего вида составляется спецификация на отдельном листе формата А4.

На всех чертежах должны присутствовать технические требования к детали или узлу, а на сборочном чертеже механизма должна быть представлена его техническая характеристика.

Оформление чертежей и спецификации, заполнение граф основной надписи выполняют в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Утверждение и защита работы. Окончательно оформленные чертежи и расчетно-пояснительные записки предъявляются руководителю для проверки и утверждения в срок указанный в бланке задания. Подписанные руководителем чертежи студент складывает по ГОСТ 2.501-68.

После утверждения работы проходит ее защита, в ходе которой студент представляет доклад о проделанной работе, в котором отмечается цель работы, описание назначения, конструкции и принципа действия спроектированного механизма, подчеркиваются конструктивные особенности механизма в целом и отдельных его деталей представленных на чертежах. После представления доклада студент отвечает на вопросы преподавателя. При оценке работы учитываются качество и своевременность исполнения работы, правильность расчетов, соответствие графической части нормам ЕСКД, качество доклада и правильность ответов на вопросы преподавателя.

2. Общие сведения о винтовых механизмах

Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки, соприкасающихся винтовыми поверхностями. Предназначены эти механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное, или наоборот.

Исполнения винтового механизма могут быть:

С вращающимся винтом и поступательно движущейся гайкой. Такие передачи применяются, например, в винтовых стяжках - талрепах, в станках для подач рабочего инструмента, в нажимных и натяжных устройствах.

С вращающимся и поступательно передвигающимся винтом при неподвижной гайке. Домкраты, винтовые прессы, натяжные устройства.

С вращающейся гайкой и поступательно перемещающимся винтом, например в механизмах изменения вылета кранов стрелового типа.

С поступательно движущимся винтом и вращающейся гайкой. В таких механизмах применяется резьба с большим углом наклона винтовой линии. Такие механизмы используются крайне редко.

Винтовые пары в механизмах могут быть парами скольжения или качения, кроме того, выполняются винтовые механизмы с гидростатическими винтовыми парами. Они могут быть с ручным или механическим приводом. Наименьшим КПД обладают пары скольжения (примерно 0,3), пары качения и гидростатические пары имеют более высокий КПД (до 0,9).

В заданиях к работе предлагаются только механизмы с ручным приводом, для которых значение КПД не имеет большого значения, поэтому далее рассматриваются только винтовые пары скольжения. Информацию о винтовых парах качения и гидростатических парах можно найти в литературе по деталям машин (например?)

Винтовые пары скольжения имеют ряд преимуществ:

Дают большой выигрыш в силе

Дают возможность медленного и точного перемещения

Высокая несущая способность при малых габаритах

Плавность и бесшумность работы

Простота конструкции и изготовления

Недостатки винтовых пар скольжения:

Большие потери на трение и низкий КПД

Невозможность применения при больших скоростях

Основные элементы любой винтовой пары это винт и гайка.

Винты представляют собой стержни с нанесенной на них резьбой. Концевые участки винтов имеют участки, предназначенные для крепления других элементов винтовой пары (например, рукояток, маховиков и т.д.) или для установки винта в опорах. Длинные винты выполняют составными.

Рис 2.1 Примеры конструкции ходовых винтов

а) Винт прижимного устройства