Конструирование и проверочный расчет элементов гаек

Начиная с этой стадии и до конца разработки конструкции, расчет и конструирование ведутся параллельно.

Главные размеры детали (для гаек – высота и диаметр резьбы) берут из расчета. Форму детали и основные ее размеры определяют путем прочерчивания по конструктивным, технологическим и эстетическим со­ображениям. Широко используют также аналогии с существующими кон­струкциями. Затем, как заключительный этап проектирования, проводят проверочный расчет на прочность опасных сечений детали. Такая последовательность проектирования деталей является обычной для конструкторской практики.

Конструктивные соображения, принимаемые во внимание при выборе формы и размеров детали, учитывают уменьшение изгибающих моментов, возможность общей компоновки узла, возможность присоединения деталей друг к другу и т. п.

Технологические соображения учитывают возможность наиболее простого изготовления детали.

Подробнее конструктивные технологические соображения изложены в гл. 2.

По эстетическим соображениям деталь должна иметь красивую форму и гармоничные соотношения размеров не в ущерб технологичности изготовления.

Основные размеры деталей, найденные путём прочерчивания или из каких-либо других соображений, должны быть округлены по ГОСТ 6636-69 на линейные размеры. Округление размеров деталей делают для облегчения их изготовления и контроля, так как оно сокращает номенклатуру режущих, деформирующих и измерительных инструментов.

Чтобы получить удачную, совершенную конструкцию, в нее надо вво­дить все то положительное, что есть в ранее созданных образцах. Образцы существующих конструкций можно найти в атласах конструкций [2]. Большое количество конструктивных схем винтовых механизмов имеется в приложении к данному пособию.

Наибольшее распространение в винтовых механизмах имеют круглые гайки-вкладыши с буртиком (рис. 1.5 а) и без буртика (рис. 1.5 б).

Гайки с буртиком предпочтительны в тех случаях, когда винт ра­ботает на сжатие. Такая рекомендация обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по виткам гайки.

Буртик гайки проверяют на срез и изгиб, так как он работает подобно витку резьбы. В качестве нагрузки на буртик берется расчетная нагрузка на винтовую пару.

a)

FB

г)

в)

FB

FB

б)

Рис. 1.5. Конструкция гаек винтовых механизмов: а, б – гайки-вкладыши, в – гайка-поперечина, г – гайка шестигранная

Торцовые поверхности этих гаек (на рис. не показаны) имеют форму кольца и проверяются на смятие:

s_см = F_см / А_см = 4 F_В / p (D² – D₁²) £ [ s_см ], (1.12)

где D и D₁ – соответственно наружный и внутренний диаметры торцовой поверхности.

Поперечное сечение тела гайки-вкладыша, имеющее форму кольца, про­веряется на растяжение с кручением или сжатие с кручением.

Гайка с цапфами (рис. 1.5в) выполняется в виде стального корпуса для бронзовой или чугунной гаек-вкладышей, либо делается целиком из бронзы. В любом случае цапфы проверяют:

на смятие

s_см = F_см / А_{см усл} = F_в /2 d_ц l_ц £[ s_см ]; (1.13)

изгиб

s_и = M_и / W = F_в l_ц / 4 × 0,1 d_ц³ £ [ s_и ]; (1.14)

срез

t_ср = F_В / А_ср = 4 F_В / p d_ц² £ [ t_ср ]. (1.15)

В поперечном сечении гайка проверяется на изгиб как двухопорная балка, нагруженная силой посредине пролёта:

s_и = M_и / W = 6 F_В ∙ l / 4(B - d)∙ H² £ [ s_и ]. (1.16)

Иногда в механизмах применяют шестигранные гайки (рис.1.5 г) по соответствующим стандартам без расчета.