Проектирование передачи винт-гайка для бутылочного домкрата
Техническая характеристика, достоинства, недостатки передачи винт-гайка бутылочного домкрата. Проектировочный расчет передачи на износостойкость. Проверочный расчет винта на прочность, устойчивость, смятие. Определение расчётной длины и диаметра рукоятки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.10.2017 |
| Размер файла | 327,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.ru/
Санкт-Петербургский государственный технический университет
Механико-машиностроительный факультет
Кафедра машиноведения и деталей машин
Пояснительная записка к курсовой работе
Тема:
Проектирование передачи винт-гайка для бутылочного домкрата
Студент группы 3045/1
Волоцкий Т.А.
Руководитель: Тюрин А.П.
Санкт-Петербург - 2007 г
Содержание
- 1. Введение
- 1.1 Передача винт-гайка
- 1.2 Бутылочный домкрат
- 2. Расчетная часть
- 2.1 Проектировочный расчет передачи винт-гайка по критерию износостойкости
- 2.2 Проверочный расчет винта
- 2.2.1 Проверочный расчет винта на прочность
- 2.2.2 Расчёт на устойчивость
- 2.3 Проектировочный расчет гайки
- 2.4 Проверочный расчет гайки
- 2.4.1 Расчет бурта гайки на смятие
- 2.4.2 Расчет бурта гайки на срез
- 2.4.3 Расчет витков резьбы на срез
- 2.5 Расчет рукоятки
- 2.5.1 Определение расчётной длины рукоятки
- 2.5.2 Определение расчётного диаметра рукоятки
- Вывод
- Литература
- 1. Введение
Передача винт-гайка
Рис. 1. Схема бутылочного домкрата
Передача винт-гайка находит применение в самых различных отраслях машиностроения и служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Примерами использования передачи могут служить простейшие винтовые прессы, домкраты, съемники, стяжки, струбцины. Она также применяется в станках (механизмы передвижения и подачи рабочего инструмента), в некоторых кранах (механизм изменения вылета стрелы) и т.д.
Достоинством рассматриваемой передачи является простота конструкции, ее компактность и надежность в работе. К недостаткам передачи следует отнести сравнительно низкий коэффициент полезного действия.
В силовых передачах винт-гайка наиболее частое применение находит стандартная трапецеидальная резьба.
Она обладает высокой прочностью витков, технологична, имеет более высокий коэффициент полезного действия, чем метрическая резьба, может использоваться при реверсивной нагрузке
1.2 Бутылочный домкрат
Домкрат -- стационарный, переносной или передвижной механизм, предназначенный для подъема опирающегося на него груза. От других грузоподъемных устройств (тали, лебедки и т.д.) его отличает относительная компактность, простота в обслуживании и надежность в эксплуатации. Конструкция домкрата любого типа позволяет при небольшом рабочем усилии плавно поднимать груз, фиксировать его точно на заданной высоте и удерживать в определенном положении.
Бутылочные домкраты используют для ремонтных работ, когда необходимо установить груз сверху на вращающейся пяте. Обычно это штатные домкраты для различных видов автомобилей. Грузоподъемность -- до 15 т.
Такое устройство состоит из цилиндрического основания и помещенного внутри него одного или двух подъемных винтов, выдвигающихся или задвигающихся в зависимости от направления вращения специальной зубчатой гайки с трапецеидальной резьбой.
Бутылочный домкрат в большинстве случаев надежен в эксплуатации. Кроме того, к достоинствам этих инструментов относится прочность и устойчивость, а также то, что они могут работать без дополнительных подставок.
2. Расчетная часть
2.1 Проектировочный расчет передачи винт-гайка по критерию износостойкости
Практикой установлено, что основной причиной выхода из строя передачи винт-гайка является изнашивание резьбы гайки. Поскольку интенсивность изнашивания зависит от давления p, то его величина не должна превышать допускаемого значения, т.е. должна удовлетворять критерию износостойкости:
Рис. 2. Проекция рабочей поверхности одного витка на плоскость, перпендикулярную оси винта
где F - нормальное усилие в резьбе,
A - площадь соприкосновения резьбы винта и гайки
Эту формулу можно привести к виду
где z - число витков гайки,
d2 - средний диаметр резьбы
Н1 - рабочая высота профиля,
[p] - допускаемое давление в винтовой паре.
Рис. 3. D - номинальный (внешний) диаметр резьбы; d2 - средний диаметр резьбы; d3 - внутренний диаметр резьбы; Р - шаг резьбы; Hг - высота гайки; Fд - грузоподъемность винтового механизма
Для нахождения диаметра резьбы необходимо ввести коэффициенты
По рекомендациям для упорной резьбы выбираем
= 0.75
= 2.4 (большое значение для домкрата)
Если пренебречь углом подъёма резьбы и условно принять, что нагрузка распределяется равномерно по виткам, то можно записать выражение для площади, по которой распределено давление; выражение (1.3) с использованием коэффициентов и может быть приведено к виду
По диаметру d2 в соответствии с ГОСТ 10177-82 находим параметры резьбы, обеспечивающие износостойкость используемой винтовой пары:
После этого можно найти высоту гайки HГ
Затем проверяется условие
В данном механизме принимаем число витков z = 12, и проверяем выполнение условия износостойкости:
Износостойкость обеспечена
2.2 Проверочный расчет винта
2.2.1 Проверочный расчет винта на прочность
Стержень винта нагружен осевой силой и крутящим моментом, эпюры распределения, которых представлены на рисунке (рис. 4).
Там же показано положение опасного сечения винта. Условие прочности винта имеет вид
где s - запас прочности;
[s] - минимально допустимый запас прочности;
Т - предел текучести;
- нормальное напряжение;
- касательное напряжение.
Рис. 4
Нормальное и касательное напряжения определяются с учётом диаметра d0 винта в опасном сечении, который для домкрата принимается d0 = d3, где d3 - внутренний диаметр винта резьбы. Минимально допустимый запас прочности [s] обычно находится в пределах от 2 до 3, причем большие значения относятся к винтам домкратов, где имеется большая вероятность внецентрального приложения осевой нагрузки.
Крутящие моменты, необходимые для расчёта касательных напряжений, вычисляются по следующим формулам:
Для стали 45 табличное значение Т = 360 Мпа.
Рассчитаем сж:
Касательное напряжение определяется по формуле:
, где
Tр -момент сил трения в резьбе;
W - полярный момент инерции.
В формулы для вычисления ТР входят f и 1. В данном случае f = 0.17, а 1 = 3
Теперь, когда все необходимые значения вычислены, рассчитаем s:
Т.к. минимально допустимый запас прочности обычно принимается [s] = 2..3, а вычисленный запас прочности превышает минимальное значение (s>[s]), то проверка винта по условию прочности выполняется с запасом.
винт гайка бутылочный домкрат
2.2.2 Расчёт на устойчивость
Проверка винта на устойчивость проводится по неравенству
Рис. 5
Минимально допускаемый запас устойчивости обычно принимается [sУ] = 3…5. Если существует вероятность внецентренного приложения осевой нагрузки или появление сил, перпендикулярных оси винта, то выбираются большие значения.
Величина критической силы FКР = КР AВ определяется в зависимости от гибкости винта:
,
где AВ - площадь поперечного сечения винта;
I - приведённый момент инерции сечения винта
;
lР - расчётная длина винта (наибольшее расстояние от пяты до середины высоты гайки);
- коэффициент приведения длины.
Если 1 (см. рис. 3), то критическая сила определяется по формуле Эйлера:
Если 12 ,то расчёт проводится по эмпирической формуле Тетмайера-Ясинского
FКР = (a-b)AВ,
а если 2 , то расчёт на устойчивость не проводится, т.к. КРТ
Рис. 6
Найдём площадь сечения винта АВ:
Для данной схемы механизма (рис. 4) коэффициент приведения длины стержня = 2.
Расчётная длина винта
Момент инерции сечения винта
Расчёт гибкости
Для стали 45 1 = 84, т.е. >1, поэтому критическое напряжение определим по формуле Эйлера
Полученный коэффициент запаса устойчивости значительно превосходит номинальный, поэтому винт обладает большим запасом устойчивости.
2.3 Проектировочный расчет гайки
При проектировочном расчете гайке необходимо определить наружный диаметр гайки по критерию прочности при растяжении
= 200 Мпа для БрО10Ф1, отлитой в металлическую форму; [s] = 3.
Размещено на http://www.Allbest.ru/
Примем диаметр гайки равным 46 мм: = d+2P = 34+12 = 46мм
2.4 Проверочный расчет гайки
2.4.1 Расчет бурта гайки на смятие
Диаметр бурта гайки определяется из условия прочности на смятие опорной кольцевой поверхности
где с - размер фаски, в данной конструкции примем с = 3мм. Допускаемое напряжение смятия [] примем равным 60 Мпа
Примем диаметр бурта равным 52 мм
Высоту бурта гайки принимают конструктивно:
HБ = (0,25…0,35)HГ
2.4.2 Расчет бурта гайки на срез
Условие прочности выглядит следующим образом
где фТ - предел текучести на срез. фТ = 0,7Т = 140 Мпа. Нормативный коэффициент запаса [s] = 3. Площадь среза определяется по формуле:
Так как условие прочности выполняется, то высота бурта удовлетворяет критерию прочности на срез
2.4.3 Расчет витков резьбы на срез
Резьба гайки проверяется на прочность. С этой целью виток резьбы развёртывается по диаметру d и рассматривается как консольная балка с заделкой. Поскольку балка короткая, то расчёт на изгиб не проводится, а ограничиваются одним расчётом на срез.
Размещено на http://www.Allbest.ru/
Рис. 7. Расчетная схема витка резьбы
Условие прочности имеет вид:
где z - число витков резьбы гайки, b - толщина витка у основания.
Для трапецеидальной резьбы b = 0.75·Р = 0.65•0.006 = 0.0045 м.
Вычислим :
Условие прочности на срез выполнено
2.5 Расчет рукоятки
2.5.1 Определение расчётной длины рукоятки
Расчётная длина рукоятки определяется исходя из силы Fp, с которой рабочий действуют на рукоятку и суммарного момента сил сопротивления движению винта . Из условия равновесия винта следует:
,
где - суммарный момент сил сопротивления в резьбе, Fp - сила, прикладываемая к рукоятке.
Так как характер нагрузки кратковременный, то берем Fp = 250 Н.
Рассчитаем момент сил трения в кольцевой пяте:
Тогда минимальная длина рукоятки равна:
Т.к. Lр обычно принимается на 150..200 мм больше расчетной, возьмем Lр = 775мм.
2.5.2 Определение расчётного диаметра рукоятки
Диаметр рукоятки dР определяется из условия прочности на изгиб:
Рукоятку будем изготовлять из Стали10, ТИ = 210МПа. Выберем коэффициенты для ТИ равными 1,2 и [S] = 1,6. Тогда:
Необходимо также учесть изменение вследствие изменения :
Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов показаны на рисунке 8. Изгибающий момент в опасном сечении:
Момент сопротивления сечения рукоятки:
Диаметр рукоятки вычисляется следующим образом:
Примем диаметр рукоятки равным 22 мм.
Вывод
В результате проектирования передачи винт-гайка для бутылочного домкрата мы получили следующие результаты:
|
Наименование |
Величина |
|
|
Наружный диаметр резьбы d, мм |
34 |
|
|
Шаг резьбы P, мм |
6 |
|
|
Высота гайки HГ, мм |
71 |
|
|
Наружный диаметр гайки DГ, мм |
46 |
|
|
Диаметр бурта гайки DБ, мм |
52 |
|
|
Высота бурта HБ, мм |
21 |
|
|
Расчетная длина рукоятки LР, мм |
775 |
|
|
Диаметр рукоятки dР, мм |
22 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектировочный расчет винта домкрата, расчет напряжения кручения в опасном сечении. Величина критической силы винта. Определение внешнего диаметра гайки домкрата, расчетная схема. Расчет длины и диаметра рукоятки, фактическое напряжение изгиба.
контрольная работа [723,3 K], добавлен 16.02.2012Проверочный расчет винта на статическую прочность и устойчивость. Определение внешнего диаметра гайки. Расчетная схема гайки. Определение диаметра бурта гайки. Расчет размеров рукоятки. Расчет длины и диаметра рукоятки. Расчетная схема рукоятки.
практическая работа [182,4 K], добавлен 25.10.2009Определение размеров винта и гайки. Проверка соблюдения условия самоторможения. Конструирование дополнительных элементов передачи винт-гайка. Выбор размеров поперечного сечения ключа. Расчет тисы для закрепления деталей на столе фрезерного станка.
контрольная работа [333,8 K], добавлен 26.10.2012Расчет передачи винта гайки скольжения. Определение числа витков резьбы гайки. Расчет тела гайки на прочность, а также выбор подшипника. Проверка стержня винта на прочность по приведенным напряжениям. КПД резьбы скольжения. Расчет проушины и штифтов.
курсовая работа [150,8 K], добавлен 25.02.2012Кинематическая схема механизма передачи винт-гайка подъемника стабилизатора самолёта. Расчёт КПД резьбы скольжения. Подбор подшипников качения по динамической грузоподъёмности. Определение коэффициентов нагрузки. Расчет зубьев на контактную выносливость.
реферат [596,2 K], добавлен 25.02.2012Принцип действия электромеханического четырёхстоечного подъемника. Расчет силовых механизмов (передачи винт-гайка) и привода (цепной передачи) модернизируемого узла. Расчет наиболее нагруженных элементов конструкции (ходовой гайки) на прочность.
курсовая работа [489,1 K], добавлен 28.01.2010Этапы проектировочного расчёта винта. Анализ схемы для расчета винта на износостойкость. Основные особенности проверки обеспечения прочности и устойчивости винта принятыми размерами. Приведение расчета винт-гайки. Рассмотрение параметров резьбы винта.
контрольная работа [384,4 K], добавлен 27.08.2012Назначение группового, однодвигателевого, многодвигателевого привода. Типы передач механических приводов: зубчатые (цилиндрические и конические), передачи с промежуточной гибкой связью, передачи винт-гайка. Расчет частот, мощностей и вращающих моментов.
курсовая работа [391,7 K], добавлен 15.06.2009Винтовой домкрат, который используется на монтаже для подъема тяжелых конструкций на небольшую высоту. Состав винтового домкрата: винт, гайка, корпус, прижим (пята), основание и маховик. Выбор типа резьбы и материала. Обеспечение самоторможения механизма.
курсовая работа [277,1 K], добавлен 06.12.2009Проектирование винтового механизма подъемника авиационных устройств как механизма аэродромного обслуживания. Назначение передачи винт-гайка. Расчет упорных шариковых однорядных подшипников, рукоятки и корпуса. Анализ КПД винтовой пары скольжения.
курсовая работа [224,4 K], добавлен 11.10.2015Проектирование винтового механизма для самолетного ремкомплекта. Назначение передач винт-гайка, их значение во вращательных механизмах. Устройство винтового съемника, схема захвата подшипника. Расчёт винта, гайки и пяты скольжения, проверка их прочности.
курсовая работа [411,1 K], добавлен 05.02.2012Механизм линейных перемещений, описание его конструкции и принципа работы. Кинематический, геометрический и силовой расчет электродвигателя. Параметры зубчатой передачи и определение работоспособности подшипников качения. Расчет передачи винт-гайка.
курсовая работа [434,7 K], добавлен 12.01.2013Основные сведения о конструкции винтового механизма, принцип его работы. Проектный расчет винта по износостойкости, на статическую прочность и устойчивость. Определение посадочного диаметра гайки и размеров рукоятки. Оценка КПД винтового механизма.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 07.08.2013Кинематический расчет привода станка модели 16К20. Выбор и расчет предельных режимов резания, передачи винт-гайка качения. Силовой расчет привода станка, определение его расчетного КПД. Проверочный расчет подшипников, определение системы смазки.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 09.09.2010Характеристика и назначение вертикально-фрезерных станков. Выбор предельных режимов резания и электродвигателя. Определение диапазона скорости вращения двигателя подач. Расчет динамических характеристик привода подач. Передача винт-гайка качения.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 22.09.2010Трапецеидальная, упорная и прямоугольная резьба в винтовых парах скольжения. Выбор материалов и допускаемые напряжения для винта и гайки, расчет рукоятки. Определение коэффициента полезного действия механизма. Расчет элементов корпуса монтажного пресса.
контрольная работа [399,0 K], добавлен 26.11.2013Составление и анализ структурной схемы домкрата. Определение формы и линейных размеров винта. Конструирование гаек винтовых устройств, их форма, материалы для изготовления и определение размеров. Конструирование чашки, рукояток, корпуса домкрата.
курсовая работа [868,8 K], добавлен 06.02.2016Силовой расчет привода. Расчет зубчатой передачи редуктора. Проектировочный и проверочный расчеты валов, колес, корпуса редуктора и подшипников. Выбор шпонок и проверка их на прочность. Цилиндрические и конические передачи с прямыми и косыми зубьями.
курсовая работа [745,8 K], добавлен 24.03.2012Служебное назначение передачи ходовой винт – гайка и условия ее эксплуатации. Выбор и обоснование материала для заготовки, способа и метода ее получения. Маршрут технологического процесса механической обработки, расчет режимов резания и приспособления.
курсовая работа [195,3 K], добавлен 31.05.2010Знакомство с винтовыми механизмами. Зависимость коэффициента полезного действия винтовой пары от величины осевой и эксцентричной нагрузки на гайку. Кинематическая схема установки. Достоинства винтовых передач: простота конструкции, компактность.
лабораторная работа [239,7 K], добавлен 06.05.2009
