Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Национальный аэрокосмический университет Им Н.Е. Жуковского

«ХАИ»

Кафедра 202

ПРЕСС МОНТАЖНЫЙ

Пояснительная записка к курсовому проекту

Дисциплина - “Конструирование машин и механизмов”

Харьков - 2005

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчёт винта

3. Расчёт гайки

4. Расчёт пяты

5. Расчёт рукоятки

6. Расчёт корпуса

7. КПД механизма

Заключение

Список использованной литературы

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 различных прессах.

Преимущества такой передачи - это большая несущая способность при малых габаритах, возможность достижения высокой точности перемещения, простота конструкции и изготовления. Недостатком является низкий КПД таких передач.

В данной работе спроектирован монтажный пресс. Рассчитаны винт, гайка, корпус винтовой передачи. Также проведены проверочные расчёты и подобраны стандартные детали.

пресс монтажный винтовой

1. Исходные данные

Основные исходные данные:

· Действующая сила(Н): P=6000 Н;

· Тип резьбы ГОСТ 9484;

· Размер H_max(мм):H_max=;

· Размер В (мм): В=45 мм;

· Размер d (мм:)d=45 мм;

· Размер d₂ (мм):;

· Размер А (мм):А=325 мм.

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

Для винта: Сталь45 улучшенная (_в=750 МПа _т=450 МПа).

Для гайки: БрА9Мц2Л ГОСТ 493-79(_в=392 МПа).

Схема механизма представлена на рис.1.

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=5. 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=1,3;

- коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения, =0,9;

- отношение внутреннего диаметра d₀ к внешнему d₁.

б) Условие по допускаемой гибкости.

где - коэффициент приведённой длины винта, который равен 1;

- коэффициент полноты сечения, 0,25;

- свободная длина винта, ;

,

в) Износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы.

,

где d₂ - средний диаметр резьбы винта;

_L=L/d₂ - коэффициент высоты гайки. (для ходовых винтов принимают

конструктивно 1,2…2,5);

L - высота гайки;

_H1=H₁/P - коэффициент высоты резьбы (H₁ - высота профиля резьбы, Р - шаг резьбы). Для трапецеидальной резьбы _H1=0,5;

[q] - допускаемое удельное давление. [q]=6 МПа;

По наибольшему диаметру подбираем резьбу:

Таблица 1 - Параметры резьбы

Шаг резьбы, мм	Резьба трапецеидальная ГОСТ 9484-73 (рис 2). Диаметр резьбы, мм
	Винт	Винт и гайки	Гайки
	Наружный	Внутренний	Средний	Наружный	Внутренний
2	24	21,5	23	24,5	22

Рис.2 - Резьба трапецеидальная

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

Расчёт на условие самоторможение:

Угол подъёма средней винтовой линии резьбы:

,

где i - кол-во заходов резьбы (принимаем i=1);

- шаг резьбы;

d₁ - средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения:

,

где - коэффициент трения материалов винта и гайки;

- угол, образуемый рабочей поверхностью витка резьбы с плоскостью, нормальной к оси винта.

Условие самоторможения выполняется ().

Дальше выполняем проверку винта на прочность в опасном сечении:

;

,

,

,

.

Условие прочности выполняется.

3. 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.

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

Рис.3 - Конструкция гайки

Соединение гайки с корпусом имеет следующий вид (рис. 4).

Рис.4 - Конструктивная схема соединения гайки с корпусом

При расчёте резьбы 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.).

Тело гайки подвергается кручению и сжатию. Наружный диаметр тела гайки определяется из условия прочности:

где - коэффициент, учитывающий скручивание тела гайки, ;

- допускаемое напряжение сжатие или растяжения

.

Таким образом,

.

Толщина стенки гайки по условию прочности оказалась малой, наружный диаметр гайки назначаем конструктивно:

.

Рассчитаем количество витков резьбы по формуле:

.

Поскольку нагрузку воспринимают только первые 10 витков резьбы то возьмем z=10.

Длина резьбы равна :

.

Проводим проверку витков резьбы на прочность, так как материал гайки обладает более низкими механическими свойствами, чем материал винта. Виток резьбы гайки разворачиваем по наружному диаметру (D) и представим в виде консольной балки, несущей равномерно распределённую нагрузку, которую заменяем сосредоточенной силой F/z. Наибольшее напряжение среза и изгиба возникают в корневом сечении с длиной и высотой витка . Исходя из условия прочности витка на срез:

,

,

,

,

а) Проверка на срез:

,

где - ширина витка в корневом сечении резьбы.

б) Проверка на смятие:

,

где - высота витка в среднем сечении.

в) Проверка на изгиб:

.

Все условия выполняются.

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

,

где

.

,

из конструкторских соображений принимаем =5 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_зап = 6 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. Если <, гайка в корпусе проворачиваться не будет, штифт нагрузки не испытывает. В противном случае штифт будет работать на срез.

Рис.5 - Соединение гайки с корпусом с помощью штифта

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

где .

По справочнику подбираем штифт: Штифт 4Г12 ГОСТ 3128-70

4. 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 6874-75, подшипник 8100.

Внутренний диаметр подшипника d=10мм;

Внешний диаметр подшипника D=24мм;

Высота подшипника H=9мм;

Вид пяты показан на рис.6.

Рис.6 - Схема пяты пресса монтажного

Все остальные размеры пяты назначаем из конструктивных соображений.

5. Расчет рукоятки

Материал рукоятки: сталь 45 без термообработки

;

В переносных винтовых механизмах чаще всего применяются перекидные рукоятки либо рукоятки с трещотками.

Длина рукоятки определяется из условия равенства движущего момента моменту сопротивления в винтовой паре . Принимаем усилие рабочего равным .

,

где

,

где - внутренний диаметр подшипника пяты.

.

Диаметр рукоятки определяется из условия прочности на изгиб:

;

,

где .

6. Расчёт корпуса

Расчет элементов корпуса пресса проводим в следующей последовательности.

Из прочностного расчета на изгиб определяется диаметр d оси вращения

.

Находим для двутаврового сечения характерный размер :

.

Определяем силу предварительной затяжки:

.

Определяем расчетное усилие с учетом кручения при затяжке:

.

Определяют внутренний диаметр резьбы, нарезанный на стойке:

.

По диаметру подбирают метрическую резьбу (ГОСТ 9150-81, СТ СЭ В180-75).

7. Определение КПД механизма

Коэффициент полезного действия винтовой пары скольжения определяется по формуле (при прямом ходе):

.

КПД механизма определяем по формуле:

где работа сил полезного сопротивления за один оборот;

работа сил полезного сопротивления и трения в винтовой паре за один оборот;

 работа сил полезного сопротивления в подшипнике.

КПД механизма должен мало отличаться от КПД винтовой передачи.

Заключение

В данной работе был проведён расчёт и спроектирована конструкция монтажного пресса по предлагаемой схеме и заданным параметрам. В ходе выполнения домашнего задания были приобретены навыки конструирования винтовых передач, изучен и закреплён материал читаемого курса КММ, а также получены первичные навыки конструкторского труда.

Был спроектирован механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное. Коэффициент полезного действия этого механизма равен 39%, что является хорошим результатом.

Список использованной литературы

1. Муравьева А.М., Яковлев Ю.В. Методические указания к выполнению домашнего задания по винтовым устройствам: Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1981.

2. Ефоян А.С., Дорофеев В.Г. Проектирование винтовых механизмов авиационных устройств и роботов: Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1989.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т.М.: Машиностроение, 1979. Т.1

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т.М.: Машиностроение, 1979. Т.2

Размещено на Allbest.ru