Подъемник шасси

Министерство образования и науки Украины Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского

«ХАИ»

Расчетно-пояснительная записка к заданию по деталям машин

Тема: «Подъемник шасси»

Харьков 2002

Цель работы — спроектировать винтовой механизм подъемника шасси.

Назначение передач винт-гайки — 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 изготовления. Поэтому винтовые механизмы получили широкое распространение в авиационных устройствах.

В расчетно-графической работе дано описание конструкции подъемника шасси, произведен расчет винтовой передачи, корпуса подъемника, а также приведен выбор подшипника.

Задание

Подъемник шасси.

Ход винта:

Тип резьбы: ГОСТ 9484– — трапецеидальная.

Рис. 1

Расчет винта

1. Назначаем материал для винта: сталь 45 улучшенная.

Характеристики:, ,.

2. Определяем основное допускаемое напряжение:

.

3. Найдем диаметр винта по критериям, определяющим работоспособность, передачи винт-гайка, из следующих условий:

а) прочность на сжатие с учетом устойчивости:

где — внутренний диаметр резьбы винта;

— коэффициент, учитывающий скручивание тела винта моментом в опасном сечении =1.1…1.2;

— коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения с предварительно задаваемой гибкостью, т. е. ;

— отношение внутреннего диаметра к внешнему полого сечения винта;

б) допускаемой гибкости:

где — коэффициент приведенной длины винта: =0.7;

— коэффициент полноты сечения: при ;

— допускаемая гибкость (для грузовых винтов =100);

— свободная длина винта: .

в) износостойкости рабочих поверхностей витков резьбы (ограничение удельного давления):

где — средний диаметр резьбы винта;

— коэффициент высоты гайки (для ходовых винтов принимают конструктивно 1.2−2.5);

— высота гайки;

— коэффициент высоты резьбы: для трапецивидной резьбы ;

— высота профиля резьбы;

— шаг резьбы;

— допускаемое удельное давление, зависит от материалов трущейся пары, для стали по оловянной бронзе

4. Определяем наружный диаметр винта d [1]:

а) d=44мм, P=3;

б) d=12мм, P=2;

в) d=32мм, P=3;

По наибольшему диаметру находим остальные геометрические характеристики винта и гайки [1]:

— внутренний диаметр винта:

— средний диаметр винта и гайки:

— внутренний диаметр гайки:

— наружный диаметр гайки:

5. Выполняем проверочный расчет:

а) найдем соотношение между и, которое для самотормозящейся резьбы должно быть таким: :

где n — количество заходов резьбы (принимаем n =3);

P — шаг резьбы.

Материал гайки бронза. Смазка скудная. Скорость >1м/скоэффициент трения

.

Для обеспечения наибольшего КПД механизма должно выполняться условие

Условие самоторможения выполняется.

б) проверим винт на прочность в опасном сечении:

Тогда ,

Где — крутящий момент в опасном сечении.

Расчет пяты скольжения

Хотя конструкция в основном испытывает осевую нагрузку, но так как она не закреплена стационарно, а находится на борту ЛА, то существует еще и радиальная нагрузка. Поэтому выбираем радиально-упорный шарикоподшипник.

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

Так как, то ,

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

— коэффициент осевой статической нагрузки;

— статическая грузоподъемность;

— коэффициент запаса (1.2…1.5).

Рис. 2

Условное обозначение подшипника: 46 217.

Грузоподъемность:,. Вес G=1.8кг.

По ГОСТ 851–32 определяем размеры подшипника:

Шарики ,

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.

Расчет гайки

Сталь гайки: оловянистая бронза БрОФ10−1.

ГОСТ 613–41. Способ изготовления — отливка в землю.

Характеристики: ,

Определяем число витков:

.

Из конструктивных соображений принимаем

Определяем высоту гайки:

Определяем наружный диаметр гайки

где — коэффициент, учитывающий действие касательных напряжений кручения;

— допускаемое напряжение сжатия или растяжения равное

Т.к. толщина стенки гайки по расчету оказывается малой, то наружный диаметр гайки назначаем конструктивно, но не менее

5. Размер заплечника определяем из условия смятия материала гайки под действием силы по уравнению:

где

Так как это очень малое значение, то из конструктивных соображений принимаем

6. Высоту заплечника определяем из условия его изгиба под действием нагрузки, без учета запрессовки и трения на поверхности гайки, по уравнению:

7. 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:

где

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

Прочность витка на изгиб:

где

Рис. 3

Расчет штифта

Иногда гайку в корпусе, помимо запрессовки, фиксируют с помощью стальных штифтов или винтов, которые должны удерживать гайку от вращения в предположении, что трение на ее поверхности отсутствует. Расчет этих элементов можно выполнить из условия их среза по сечению или смятия поверхностипод действием момента винтовой пары:

Из конструктивных соображений длина штифта должна равняться:

Рис. 4

Определение КПД механизма

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.

Работа трения винтовых передач характеризуется коэффициентом полезного действия:

.

КПД механизма должен мало отличаться от КПД винтовой передачи.

винт гайка болт прочность

Расчет корпуса подъемника

В основном осевая нагрузка идет на болты. Она пытается вырвать их, оторвать крышку. Поэтому необходимо рассчитать болты на прочность и подобрать их размеры по ГОСТу.

1. Подбираем материал болта: сталь 45 улучшенная.

Характеристики:

Так как в крышке находиться 6 болтов, то внешняя нагрузка на один болт равна:

2. Суммарное усилие в болте после приложения внешней нагрузки определяем по зависимости:

где сила предварительной затяжки;

— коэффициент надежности стыка (при переменных нагрузках);

— коэффициент основной нагрузки, среднее значение которого для соединений металлических деталей без прокладок равно 0.1…0.3;

3. Назначаем коэффициент запаса прочности болта и определяем допускаемое напряжение (рекомендуемые значения):

4. Определяем внутренний диаметр резьбы, принятый в качестве расчетного диаметра болта:

где коэффициент, учитывающий скручивание тела болта моментом винтовой пары.

5. По ГОСТ 8724–81 подбираем резьбу: По ГОСТ 7798–70 подбираем болт: размер под ключ высота головки длина болта (по конструктивным соображениям)

Вывод

В ходе данного домашнего задания мы приобрели первичные навыки конструкторской деятельности.

В данной расчетно-графической работе представлен расчет винтового механизма подъемника шасси. В ходе расчетов были определены параметры винтовой передачи, корпуса, подобраны стандартные. Определен КПД механизма, который равен 40%.

1. Муравьева В. А., Яковлев Ю. В. Методические указания к выполнению домашнего задания по винтовым устройствам. — Х.: ХАИ, 1981. — 48 с.

2. Яковлев Ю. В. Расчет и проектирование устройств с винтовой передачей. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. — Х.: ХАИ, 1978. — 86 с.

3. Бейзельман Р. Д., Цыпкин Б. В. Подшипники качения. Справочник. Изд. 6-е, перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1975. — 572 с.