Выбор расчетной нагрузки

УДК 621.866.14(075)

ББК 34.443я73

ISBN 978-5-8149-0523-9

© Омский государственный

технический университет, 2008

Введение

Выполнение курсового проекта по деталям машин – первая самостоятельная творческая работа, в ходе которой у студентов, не имеющих опыта проектирования, возникает много трудностей. К ним относятся: установление последовательности выполнения работы, правильное сочетание расчета и конструирования, выбор материалов и термообработки, обеспечение технологичности конструкции, выполнение условий сборки и т. д. Решение этих задач занимает у студентов много времени. Изложенные в предлагаемом пособии рекомендации и вспомогательные материалы будут способствовать освобождению времени для более глубокого изучения приемов конструирования.

Пособие по структуре, содержанию и методике ориентировано на задания в виде несложных, оригинальных механических винтовых устройств.

Пособие состоит из трёх частей и приложения: в первой и второй излагается расчет, в третьей – принципы конструирования деталей машин и механизмов, в приложении даны типовые задания.

Проверочный расчет излагается в пособии после проектировочного, числовые примеры исключены, однако весь ход расчета дается в рациональной последовательности.

Пособие снабжено справочными таблицами и другими данными, необходимыми для выполнения расчетной и конструкторской части проекта (задания). Весь материал дан в сокращенном виде в пределах значений, необходимых для выполнения проекта.

РАСЧЁТ ВИНТОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

Винтовые механизмы, основанные на передаче «винт–гайка», применяют в винтовых домкратах и прессах, гибочных, зажимных приспособлениях (струбцины, стяжки, слесарные тиски), механизмах подачи станков, подъема крановых стрел и т. д.

В задании на проектирование винтового механизма с ручным приводом указывается его конструктивная схема, полезная нагрузка и один или несколько главных размеров. Недостающие для расчета и вычерчивания данные следует выбирать самостоятельно. Таким образом, расчет винтового механизма необходимо начать с выбора недостающих исходных данных – расчётной нагрузки, материалов, допускаемых напряжений и типа резьбы. В некоторых механизмах полезная нагрузка не задана и ее приходится подсчитывать.

Ниже излагаются этапы проектирования винтового механизма в рекомендуемой последовательности их выполнения.

Расчет винтовой пары

Выбор расчетной нагрузки

На резьбовую пару винтовых механизмов нагрузка прикладывается центрально или эксцентрично. В первом случае расчетная нагрузка F_В равна полезной нагрузке F.

Определение нагрузки F_В при эксцентричном нагружении резьбовой пары рассмотрим на примере слесарных тисков, расчетная схема которых показана нарис.1.1. В этом случае винт 1 испытывает центральную нагрузку F_В благодаря тому, что возникающий от нецентрально приложенной силы F момент N воспринимает направляющая 2.

Принимая, что на направляющей удельная нагрузка q распределена по треугольному закону и что её равнодействующая М приложена в центрах тяжести этих треугольников, получим

F_В = F + 2 N∙f, (1.1)

где 2 N∙f – сила трения на направляющей при перемещении губки 3; f – коэффициент трения скольжения.

Для механически обработанных периодически смазываемых направляющих из черных металлов f = 0,15–0,18.

Принимая во внимание, что

N = M / c = (F (a + b) – F_В) / c,

получим

F_В = F + 2 f (F (a + b) – F_В b) / c,

или после преобразований

F_В = F (1 + a / (b + c / 2f)) = F · K. (1.2)

Рис. 1.1. Нецентрально нагруженная винтовая пара:

а – со сплошной направляющей; б – прерывистой направляющей