Пресс монтажный

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

1. Исходные данные

2. Расчёт винта

3. Расчёт гайки

4. Расчёт пяты

5. Расчёт рукоятки

6. Расчёт корпуса

7. КПД механизма

Заключение

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

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.

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