Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

винтовой пара привод механизм

1. Введение

2. Описание конструкции и принцип действия механизма

3. Выбор типа резьбы и материалов

4. Проектирование винта

5. Проектирование гайки

6. Проектирование пяты

7. Проверка устойчивости винта

8. Проверка прочности винта

9. Проектирование привода

10. Расчет параметров передачи

Заключение



1. Введение

Расчетно-графическая работа ставит своей целью закрепить и углубить знания полученные в изечении курса «Винтовые механизмы» и «Соединения» и приобретения навыков самостоятельного проектирования.

Выполнение работы основано на использовании знаний, приобретенных по ряду пройденных дисциплин: детали машин и основы конструирования, теоретическая механика, сопротивление материалов, теория механизмов, технология металлов, инженерная графика. При выполнении работы, требуется уметь ниходить 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 (расчетно-графическую) работу требуется произвести расчет и конструирование винтовой пары, металло-конструкции и соединений, входящих в состав механизма.

Исходные данные:

Максимальное усилие подъема Q=25 кН

Высота подъема H=250 мм

Расстояние от оси до стены L=220 мм

Назначение механизма: выполнение монтажных и ремонтных работ.

Интенсивность использования: редко.

Условия работы: на открытом воздухе.

Выпуск: единичный



2. Описание конструкции и принцип действия механизма

Винтовой домкрат служит для подъема грузов на небольшую высоту. Он широко применяется при монтажных и ремонтных работах и является универсальным приспособлением.

Винтовой домкрат состоит из винта, гайки, корпуса, опорной чашки и рукоятки. Винт имеет в верхней части головку с отверстием для рукоятки. Рукоятка подвижного типа. Нагрузка передается через опорную чашку, которая крепится на торце головки и имеет возможность свободного вращения вокруг оси. На нижнем торце винта крепится ограничительная шайба для предотвращения полного выкручивания винта из гайки. Гайка закреплена в корпусе установочным винтом для предотвращения проворачивания и выпадения.

3. Выбор типа резьбы и материалов

Резьба: Tr по ГОСТ 24738-81.

Материалы для изготовления деталей домкрата:

гайка - безоловянистая бронза БрА9ЖЗЛ (ГОСТ 493-79);

винт, опорная чашка - сталь 45 (ГОСТ 1050-88) без закалки;

корпус, рукоятка - Ст3 (ГОСТ 1050-88)

4. Проектирование винта

Расчетный средний диаметр резьбы из условия износостойкости:

где допускаемое давление [q] = 8 МПа;

коэффициент высоты гайки ш_H = 1.5;

коэффициент высоты профиля для трапецеидальной резьбы шh = 0,5.

Таблица 4.1

Резьбы, удовлетворяющие условию износостойкости

№	Обозначение резьбы	Шаг резьбы P	Наружный диаметр d	Средний диаметр d2	Внутренний диаметр d1	Число витков гайки z	Приведенный угол трения сґ	Угол подъема резьбы ц	Коэф. запаса самоторможения
1	38x3	3	38	36.5	35	18,5	5,323	1,5	3,55
2	40x6	6	40	37.00	34	9		2,96	1,79
3	42x10	10	42	37.00	32	-		4,92	1,08
4	44x12	12	44	38.00	32	-		5,74	0,92

Проверка на самоторможение

Приведенный угол трения:

'=,

где f = 0,09 - коэффициент трения;

б = 15є - угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта.

Условие самоторможения:

К = '/

где ? - угол подъема винтовой линии:

Для резьбы Tr 38Ч3:

Для резьбы Tr 40Ч6:

Для резьбы Tr 42Ч10:

Для резьбы Tr 44Ч12:

Резьбу Tr 42Ч10 и Tr 44Ч12 исключаем из дальнейшего рассмотрения.

Проверка числа витков гайки:



Для резьбы Tr 38Ч3:

Для резьбы Tr 40Ч6:

Из оставшихся резьб только у резьбы Tr40Ч6 число витков гайки z попадает в диапазон от 8 до 10.

Окончательно принимаем резьбу Tr 40Ч6.

Момент трения в резьбе:

5. Проектирование гайки

Высота гайки:

где ширина фаски С₁ = 2,5 мм.

Принимаем H_г =95 мм, тогда:

длина нарезанной части L_рг = 92,5 мм,

число витков гайки Z = 9,5:

Конструктивная толщина стенки гайки д = 5 мм.

Диаметр гайки: D_г = d +2 • д = 40+2 • 5 =50 мм.

Диаметр буртика гайки:

Высота буртика:

По результатам расчета выполняем эскиз гайки.

Рис. 5.1 Эскиз гайки

Проверочный расчет гайки

Проверка прочности на растяжение, с учетом кручения:

МПа?

Условие прочности выполняется.

Проверка прочности опорной поверхности буртика на смятие:



МПа?

Условие прочности выполняется.

Проверка прочности буртика на изгиб:

?

Условие прочности выполняется.

Далее, по известным размерам выполняем первый этап эскизирования винта. Размеры канавки для выхода резьбы и фаски взяты из табл. 7 прил. 3.

Длина нарезанной части винта (размер 364 мм на рис. 5.2а) округляется до стандартной (размер 370 мм на рис. 6.2б).

А б

Рис. 5.2 Эскиз резьбовой части винта



6. Проектирование пяты

Учитывая невысокую стоимость домкрата, выбираем кольцевую пяту, которая проще в изготовлении и сборке.

Внутренний диаметр пяты:

Высота выступа:

Наружный диаметр пяты из условия износостойкости:

где [q₂] = 25 МПа.

Принимаем D_п=44 мм.

Момент трения на опорной поверхности чашки:

Размеры головки винта:



Рис. 6.1 Эскиз головки и пяты винта

7. Проверка устойчивости винта

Длина участка винта, работающего на сжатие: l = 372 мм.

Определение длины l выполняется по эскизу (рис. 5.1).

Гибкость винта:

где м = 2 - коэффициент приведения длины, учитывающий способ закрепления концов винта.

i_min - радиус инерции поперечного сечения винта:



Рис. 7.1 Длина участка винта, работающего на сжатие

Критическая нагрузка Q_кр, при которой винт теряет устойчивость: Для винтов средней жесткости при 50 ? л< 90 из рекомендованных марок сталей Q_кр определяется по эмпирической формуле Ясинского:

Условие устойчивости:

Условием устойчивости винта будет соблюдение соотношения:

где Q_кр - критическая сила, при которой винт потеряет устойчивость;

[s]- коэффициент запаса устойчивости: [s]=4...3.

Условие устойчивости выполняется.

8. Проверка прочности винта

Допускаемое напряжение:

где ут = 360 МПа - предел текучести стали 45 в нормализованном состоянии;

[S]= 3 - коэффициент запаса прочности.

Пользуясь эскизом, разбиваем винт на участки. Границами участков будут точки приложения нагрузок и места изменения размеров поперечного сечения.

Для упрощения расчетной схемы не учитываем мелкие элементы: фаски и т.п. Также не учитываем отверстие в головке под рукоятку, так как размеры головки заведомо обеспечивают ее прочность.

Далее, прикладываем нагрузки и строим эпюру Q и T (рис. 6.1).

Геометрические характеристики участков

Так как на 1 и 7 участках нагрузки нет, их характеристики не приводятся.

2, 3 участок: d_гв = 60 мм;



4 участок: d_ш = 32 мм;

5,6 участок: d₁=40 мм;

Напряжения сжатия и кручения:

Эквивалентные напряжения:

Условие прочности для всех участков выполняется.

Рис. 8.1 Эпюры к расчету прочности винта

9. Проектирование привода

Момент на рукоятке:

Расчетная длина рукоятки:

где F_р = 200 Н - усилие на рукоятке.

Принимаем L_р = 160 мм.

Диаметр рукоятки:

где = 85 МПа - для Ст3.

Принимаем d_р = 19 мм.

Для рукоятки подбираем ручку 30 МН 6-64 по табл. 10 прил. 3. Конструктивную длину рукоятки определяем по эскизу рис. 7.1



Рис. 9.1 Эскиз рукоятки

10. Расчет параметров передачи

Коэффициент полезного действия передачи:

Передаточное число передачи винт-гайка:

Выигрыш в силе:

Заключение

По исходным данным:

грузоподъёмность - F=25 Кн;

высота подъёма груза - l=250 мм;

ходовая резьба - трапецеидальная однозаходная, размеры которой выбираются из ГОСТ 9484-81;

назначение механизма: выполнение монтажных и ремонтных работ;

интенсивность использования: редко;

условия работы: на открытом воздухе;

выпуск: единичный;

был спроектирован винтовой домкрат. К.п.д. домкрата составил 19,6%.



Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 1. М.: «Машиностроение», 1980. 728 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. М.: «Машиностроение», 1980. 559 с.

3. А.И. Бабкин, А.С. Морозов. Проектирование винтовых механизмов. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. Северодвинск, РИО Севмашвтуза, 2014. 68 с.

4. Иосилевич Г.Б. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1988. 368 с.

5. Камнев Г.Ф. Винтовые механизмы. Л.: изд. ЛКИ, 1967. 52 с.

6. Кривенко И.С., Артемьев Н.С. Проектирование винтовых механизмов. Л.: изд. ЛКИ, 1986. 53 с.

7. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование. Минск.: УП «Технопринт», 2002. 290 с.

8. Орлов П.И. Основы конструирования. В 3-х кн. Кн. 1. М.: «Машиностроение», 1977. 623 с.

9. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1989. 496 с.

10. Шелофаст В.В. Основы проектирования машин. М.: Изд-во АПМ, 2000. 472 с.

Размещено на Allbest.ru