Преобразование вращательного движения в поступательное. Условие прочности при продольном изгибе. Допускаемая гибкость для винтов. Нахождение диаметра винта по критериям, определяющим работоспособность передачи. Износостойкость рабочих поверхностей.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Национальный аэрокосмический университет Им Н.Е. Жуковского «ХАИ»

ДОМКРАТ ВИНТОВОЙ С ХРАПОВЫМ МЕХАНИЗМОМ

Пояснительная записка к домашнему заданию

Дисциплина - Конструирование машин и механизмов

Харьков - 2010г.

Содержание

Введение

1. Основные исходные данные

2. Расчёт винта

3. Расчет пяты

4. Расчёт гайки

5. Расчёт рукоятки

6. Расчёт и проектирование корпуса механизма

7. Определение КПД механизма

Заключение

Список использованных источников

Введение

Передача винт-гайка предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное. При этом обеспечивается очень большой выигрыш в силе. Такие передачи широко используются в авиационной технике: в домкратах, съёмниках, подъёмниках шасси и др.

Преимущества такой передачи - это большая несущая способность при малых габаритах, возможность достижения высокой точности перемещения, простота конструкции и изготовления.

Недостатком является маленький КПД таких передач.

В данной работе спроектирован домкрат винтовой с храповым механизмом. Рассчитаны винт, гайка, корпус винтовой передачи.

1. Основные исходные данные

1. Действующая сила (H) F=14000;

2. Размер H max (мм ) =750;

3. Ход винта h=0,4 H max;

4. Тип резьбы ГОСТ 9484

Так как механизм ответственный и испытывает большую нагрузку, то материалы винта назначаем из качественной стали, а для гайки - из безоловянистой бронзы.

Для винта: 65Г (в= 1200 т=1000 HRC=34…42);

Для гайки БрАЖН10-4-4(в=650 E=120000 HRC=100).

2. Расчёт винта

Во всех случаях винт работает на сжатие (растяжение) и кручение. Винты должны одновременно удовлетворять условию прочности при продольном изгибе и условию допускаемой гибкости:

;

;

Наиболее допускаемая гибкость для грузовых винтов . Задаёмся гибкостью и коэффициентом запаса - , S=4. Допускаемые напряжения для стальных винтов определяются по формуле:

;

Находим диаметр винта по критериям, определяющим работоспособность передачи винт-гайка, исходя из условий: прочности на сжатия с учётом устойчивости, допускаемой гибкости, износостойкости рабочих поверхностей витков резьбы.

а) Условие прочности на сжатия с учётом устойчивости.

,

где k - коэффициент, учитывающий скручивание тела винта моментом в опасном сечении. Принимаем k=1,2;

- коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения , =0,69;

- отношение внутреннего диаметра d0 к внешнему d1 (для сплошного сечения ).

б) Условие по допускаемо гибкости.

где - коэффициент приведённой длины винта, который равен 2;

- коэффициент полноты сечения, 0,25(для сплошного винта);

=0.4Нmax=0.4•750=300мм- свободная длина винта,;

;

в) Износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы.

где d2 - средний диаметр резьбы винта;

=H /d2 - коэффициент высоты гайки (для ходовых винтов принимают конструктивно 1,2…2,5);

H- высота гайки;

=h /P - коэффициент высоты резьбы (h- высота профиля резьбы, Р - шаг резьбы). Для трапецеидальной резьбы =0,5;

[Fуд] - допускаемое удельное давление. [Fуд]=7 МПа;

.

По наибольшему диаметру подбираем резьбу (вычисленному по допускаемой гибкости):

Таблица 1 - Параметры резьбы

Шаг резьбы, мм	Резьба трапециидальная ГОСТ 9484 - 73 (рис 1). Диаметр резьбы, мм
	Винт	Винт и гайки	Гайки
	Наружный	Внутренний	Средний	Наружный	Внутренний
6	36	29	33	37	30

Рис.1 - Резьба трапецеидальная

Проводим проверочные расчёты на условие самоторможения и на прочность в опасном сечении.

Расчёт на условие самоторможение.

Угол подъёма средней винтовой линии резьбы

винт гайка изгиб работоспособность

°,

где P - шаг резьбы;

d2 - средний диаметр резьбы;

і-количество заходов.

Приведенный угол трения: ,

Условие самоторможения выполняется.

Дальше выполняем проверку винта на прочность в опасном сечении:

;

;

.

Условие прочности выполняется.

3. Расчёт пяты

Размеры шариковых подшипников в механизмах, с ручным приводом определяется из расчета статической грузоподъемности:

где n - 1,2…1,5 - коэффициент надёжности,

F - эквивалентная нагрузка подшипника, Н;

С0 - статическая грузоподъемность.

.

По значению С0 подберём подшипник из справочника /4/ по ГОСТ 7872-89 , подшипник 8103.

Внутренний диаметр подшипника d=17мм;

Внешний диаметр подшипника D=30мм;

Высота подшипника H=9мм;

Все остальные размеры пяты назначаем из конструктивных соображений. Мп=F·fd/2=14000·0.001·17/2=119(H·мм)

4. Расчет гайки

Гайки обычно изготавливаются из материалов, имеющих в паре со стальным винтом низкий коэффициент трения и хорошую износостойкость. К таким материалам относятся оловянистые и безоловянистые бронзы, латунь, металлокерамика и антифрикционный чугун.

Принимаем, что гайка изготовлена из безоловянистой бронзы БрАЖН10-4-4(в=650 E=120000 HRC=100);

Гайки выполняются в виде цилиндрических втулок, которые запрессовываются или ввинчиваются в подвижный или неподвижный корпус. В данном случае конструкцию гайки выбираем таким образом, чтобы распределение нагрузки по виткам резьбы было наиболее равномерным.

При расчёте резьб гаек допускается, что осевое усилие распределяется по виткам равномерно, а угол подъёма витков настолько мал, что их можно рассматривать в виде плоских круговых колец. В гайке рассчитывают резьбу (на изгиб, срез и удельное давление), основные её размеры (H, D), а также отдельные элементы (посадка в корпус, упорный буртик , фиксирующие детали и др.).

Рис. 2 - Конструкция гайки

Тело гайки подвергается кручению и сжатию.

Наружный диаметр тела гайки определяется из условия прочности:

где k -коэффициент, учитывающий скручивание тела гайки, k=1,3;

допускаемое напряжение сжатие или растяжении

,

.

Наружный диаметр принимаем , диаметр мал поэтому назначаем его конструктивно .

Примем D=62(мм)

Число витков определяем из уравнения:

Высота гайки:

Проводим проверку витков резьбы на прочность, так как материал гайки обладает более низкими механическими свойствами, чем материал винта. Исходя из условия прочности витка на срез:

а) Проверка на срез:

,

где - ширина витка в корневом сечении резьбы: ;

б) Проверка на изгиб:

где p-равномерно распределенная нагрузка:

Условия выполняются.

Размер заплечика определяем из условия смятия материала гайки под действием силы F по уравнению:

,

Из конструкторских соображений принимаем =7 мм.

Высоту заплечика определяется из условия изгиба под действием нагрузки F, без учёта запрессовки и трения на поверхности гайки, по уравнению:

.

Из конструкторских соображений принимаем h=7 мм

Гайку в корпус ставим по посадке с гарантированным натягом. Для уменьшения натяга гайку в корпусе фиксируем штифтом, который должен удерживать гайку от проворачивания при работе механизма.

Рис.3 - Соединение гайки с корпусом с помощью штифта

Расчет штифта выполним из условия его среза по сечению или смятия поверхности под действием момента винтовой пары:

Принимаем d0 равный 6 мм. Проверим выполнение условия прочности при работе на смятие:

...