Размещено на http://www.allbest.ru/

21

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет

им. Н.Е. Жуковского

«ХАИ»

Кафедра 202

Пояснительная записка к курсовому

по курсу «Конструирование машин и механизмов»

Разработка съемника самолетного ремкомплекта

Харьков

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчёт винта

3. Расчёт гайки

4. Расчёт рукоятки

5. Расчёт корпуса

6. КПД механизма

Заключение

Список использованных источников

Введение

Цель этой работы состоит в том, чтобы спроектировать винтовой механизм авиационных устройств (съёмник). Назначение передачи винт-гайка - преобразование вращательного движения в поступательное. Передачи обеспечивают большой выигрыш в силе, возможность получения медленного движения, большую несущую способность при малых габаритах, возможность достижения высокой точности перемещений, простоту конструкции и изготовлению, поэтому винтовые механизмы получили широкое распространение в авиационных устройствах и работах.

В числе механизмов аэродромного обслуживания применяются винтовые съемники, предназначенные для разборки узлов с деталями, собранными с натягом. Особенностью съёмника являются два или три присоединенных различным образом к корпусу съёмника захвата, наличие башмаков для упора в неподвижное звено и т. д. При ручном приводе для вращения винта и гайки используются рукоятки.

1. Исходные данные

Основные исходные данные:

- Действующая сила P(Н): 8500;

- Обозначение подшипника: 7517;

- Диаметр вала d(мм): 85;

- Тип резьбы ГОСТ 9484.

Схема механизма представлена на рисунке 1.

Рис 1 - Схема съемника самолетного ракетокомплекса

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

Для винта: Сталь45 (_в=610 _т=360);

Для гайки: БроФ 10-1 ГОСТ 613-41 (_в=300).

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 - , . 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. Для съемников k=1.3;

- коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения , =0.9;

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

б) Условие по допускаемой гибкости.

где - коэффициент приведённой длины винта, который равен 1;

- коэффициент полноты сечения, 0,25;

- свободная длина винта, ;

- допускаемая гибкость для грузовых винтов;

.

в) Износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы.

,

где - средний диаметр резьбы винта;

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

- высота гайки;

- коэффициент высоты резьбы. Для трапецеидальной резьбы

;

- высота профиля трапецеидальной резьбы,

- шаг резьбы;

- допускаемое удельное давление, зависимое от материалов трущейся пары ;

По наибольшему диаметру подбираем резьбу (наибольший диаметр получился в расчетах на износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы):

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 - количество заходов резьбы (принимаем );

- шаг резьбы;

- средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения:

при обильной смазке в винтовой паре, скорости и коэффициенте трения .

Условие самоторможения выполняется, так как .

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

Материал гайки: БрОФ 10-1 ГОСТ613-41 (_в=300).

рис. 3 - Конструкция гайки

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:

.

Далее определяем число витков:

.

Из конструктивных соображений принимаем

После этого определяем высоту гайки:

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 (H₀=1,9).

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:

,

.

Из конструкторских соображений принимаем =5 мм.

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

.

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



рис. 4 - Конструктивная схема соединения гайки с корпусом

Витки гайки проверяют на прочность при следующих допущениях:

а) осевое усилие распределяется между витками равномерно;

б) угол подъема витков настолько мал, что их можно рассматривать в виде плоских круговых колец.

Уравнение прочности витка на срез при нагрузке, приходящейся на один виток имеет вид:

,

Расчетная схема витка гайки на изгиб представляет собой кольцевую плитку, заделанную по наружному контуру и несущую равномерно распределенную нагрузку:

Прочность витка на изгиб:

где

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

Из конструктивных соображений длина штифта должна равняться:

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

рис. 5 - Соединение гайки с корпусом с помощью штифта

4.Расчёт 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:

;

;

.

рис.6 - Конструктивная схема рукоятки

5.Расчёт пяты скольжения

По ГОСТ 831-75 принимаем подшипник шариковый радиально-упорный однорядный, его характеристики:

- внутренний диаметр кольца подшипника,

- наружный диаметр кольца подшипника.

рис.7 - Подшипник шариковый радиально-упорный однорядный

Расчетная грузоподъемность стандартного радиально-упорного шарикоподшипника при действии только осевой нагрузки F(A):

где - начальный угол контакта, равный углу между линией действия нагрузки на тело качения и плоскостью, перпендикулярной к оси подшипника, ;

- коэффициент осевой статической нагрузки (так как , то );

- статическая грузоподъемность;

- коэффициент запаса (1,2…1,5).

Условное обозначение подшипника: 6204.

Грузоподъемность: , .

По ГОСТ 831-75определяем размеры подшипника:

Момент трения в стандартном радиально-упорном шарикоподшипнике равен:

где - средний диаметр круга катания шариков;

- коэффициент трения качения;

- диаметр шарика;

- внутренний диаметр кольца подшипника;

- приведенный коэффициент трения.

Основной критерий работоспособности плоской сплошной и кольцевой пят это износостойкость, из него можно определить наружный диаметр пяты:

,

где - отношение внутреннего диаметра пяты к внешнему.

Определим момент трения:

.

рис.8 - Конструктивная схема пяты скольжения

6. Расчёт корпуса

К корпусным деталям съемника относятся траверсы и захваты, поступательно перемещающиеся по траверсе (рис.9).

Расчет корпуса съемника ведем в такой последовательности.

1. Задаемся материалом корпуса:

Сталь40x закалка в масле, отпуск:

,

2. Задаемся видом сечения траверсы и захвата и относительными размерами. Далее определяем геометрические характеристики сечения:

Для таврового сечения:

Центр тяжести .

Площадь сечения .

Моменты инерции сечения .

Момент сопротивления сечения .

Для двутаврового сечения:

Центр тяжести .

Площадь сечения .

Моменты инерции сечения .

Момент сопротивления сечения .

3.Из условия прочности на изгиб определяем высоту сечений I-I, II-II:

,

где ;

;

- количество захватов.

.

4. Приняв размер , проверяем захват в сечении

III-III на прочность по напряжениям изгиба и растяжения. Для двутаврового сечения

;

;

.

5. Рассчитываем прямоугольные сечения IV-IV, V-V, ширина которых равна . Из условия прочности на смятие определяется размер :

;

,

и из условия прочности на изгиб высоту

;

.

6. Приняв размер сечения , проверяем сечениеV-V по условию прочности на изгиб и растяжение:

;

.

рис. 9 - Конструктивная схема корпуса съемника

7. 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

съемник самолетный авиационный

В ходе данного курсового проекта мы приобрели первичные навыки конструкторской деятельности.

В данном курсовом проекте представлен расчет винтового механизма самолётного съёмника. В ходе расчетов были определены параметры винтовой передачи, корпуса, подобраны стандартные детали. Определен КПД механизма, который равен 38

Список использованных источников

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