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

Материал гайки: БрАЖН 10-4-4 ГОСТ 493-79 (_в=650 МПа);

Рис.3.1 Конструкция гайки

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.).

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 сжатия или растяжения ;

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

;

Рассчитаем количество витков резьбы по формуле:

.

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 P 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:

Соединение гайки с корпусом имеет следующий вид (рис.3.2).

Рис.3.2.

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.

(мм)

Из конструкторских соображений принимаем d₀ =4 (мм)

Из конструктивных соображений длина штифта должна равняться:

Длину штифта выбираем конструктивно l = 12 (мм).

Принимаем Штифт 410 ГОСТ 3128-70.

Рис.4 - Соединение гайки с корпусом с помощью штифта

4. Расчёт рукоятки

Необходимо рассчитать длину и диаметр рукоятки, а также проверить ее на изгиб и на смятие.

а) Длина рукоятки определяется из условия равенства движущего момента моменту сопротивления в винтовой паре . Принимаем усилие рабочего равным Q = 100 (H), а материал рукоятки - Сталь 45 без термообработки:

;

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

,

где Мп. - момент трения в подшипнике.

Рассчитываем момент трения в подпятнике М_П:

.

Рассчитываем момент рукоятки М_р:

M_p = M_п + M_вп = 250 +27125=27375

;

Принимаем

б) Диаметр рукоятки определяется из условия прочности на изгиб:

;

принимаем .

в) Проверяем рукоятку на смятие:

,

Все условия выполняются.

5. Расчёт пяты скольжения

Назначаем подшипник качения. Грузоподъемность стандартного упорного подшипника определяется по формуле:

,

где:

n - коэффициент запаса (n = 1.5);

,

Подшипник 8103 ГОСТ 7872-89

Внутренний диаметр подшипника d=25мм;

Внешний диаметр подшипника D=40мм;

Ширина подшипника B=15мм;

Вид пяты показан на рис.6.

Материал корпуса:

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

2. Еофян 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