МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНЫЙАЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н.Е. ЖУКОВСКОГО
«ХАРЬКОВСКИЙАВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ»
Пояснительнаязаписка к домашнему заданию №1
по курсу«Конструирование машин и механизмов».
Подъемник шассисамолетный
Выполнил:
ст.группы 232а КошкинаН.В.
Консультант:
Профессор ДоценкоВ.Н.
Харьков 2009
Содержание
Введение
1. Расчёт винта
2. Расчёт гайки
3. Расчёт подшипника
4. Расчёт цапфы
5. КПД механизма
6. Расчёт корпуса подъемника
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Передачавинт-гайка предназначена для преобразования вращательного движения впоступательное. При этом обеспечивается выигрыш в силе. Такие передачи широкоиспользуются в авиационной технике: в домкратах, съёмниках, подъёмниках шасси идр.
Кпреимуществам такой передачи можно отнести:
1) большуюнесущую способность при малых габаритах;
2) возможностьдостижения высокой точности перемещения;
3) простотуконструкции и изготовления.
Недостаткомявляется низкий КПД таких передач.
В данной работеспроектирован подъемник шасси. Рассчитаны винт, гайка, корпус винтовойпередачи.
Также проведеныпроверочные расчёты и подобраны стандартные детали.Исходные данные
- Действующая сила F(Н) 24000;
- Тип резьбы ГОСТ 10177-62 (упорная);
- Размер Hmax(мм): 1600;
- Ход винта h(мм): 0,3Hmax=480;
/>
Рис. 1. Схема механизма
По тойпричине, что данный механизм испытывает большие нагрузки и является оченьответственным, то материалом для винта назначено сталь, а для гайки оловянистуюбронзу.
Длявинта: Сталь 45 ГОСТ 1050 – 74 (sв=750 МПа sт=450МПа);
Длягайки: БрОЦ 4 –3 ГОСТ 613 – 41 (sв=250 МПа);
1. Расчёт винта
Во всех случаях винтработает на сжатие (растяжение) и кручение.
Винты должны одновременноудовлетворять условию прочности при продольном изгибе и условию допускаемойгибкости:
/>
/>
Наибольшая допускаемаягибкость для грузовых винтов />. Назначим коэффициент запаса S=4. Допускаемые напряжениядля стальных винтов определяются по формуле:
/>
Находимдиаметр винта по критериям, определяющим работоспособность передачи винт-гайка,исходя из условий:
а) прочностина сжатия с учётом устойчивости;
б) допускаемойгибкости;
в)износостойкости рабочих поверхностей витков резьбы.
а) Условие прочности насжатие с учётом устойчивости имеет вид:
/>
где: k –коэффициент, учитывающий скручивание тела винта моментом в опасном сечении(принимаем k=1,3);
j — коэффициент уменьшенияосновного допускаемого напряжения (j=0,5);
a — отношение внутреннегодиаметра d0 к внешнему d1 (a=0,7).
/>
б) Условиепо допускаемой гибкости имеет вид:
/>
где: /> - коэффициент приведённой длины винта (/>);
q — коэффициент полноты сечения (q=0,305);
l — свободная длина винта(/>);
/>
в)Износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы.
/>
где: d2 –средний диаметр резьбы винта;
/> – коэффициент высоты гайки (/>);
Н – высотагайки;
/> — коэффициент высоты резьбы (h – высота профиля резьбы, Р – шаг резьбы)для упорной резьбы />;
/>– допускаемое удельное давление/>;
/>
Понаибольшему диаметру (вычисленному с учетом устойчивости) подбираем резьбу.
Таблица 1.Параметры резьбы Шаг резьбы, мм p
Резьба упорная ГОСТ 10177 – 62 (рис 2.1). Диаметр резьбы, мм винта и гайки винта гайки
наружный
d
средний
d2
внутренний
d1
внутренний
/> 8 50 36,116 44 38
Проводим проверочныерасчёты на условие самоторможения и на прочность в опасном сечении.
Расчёт наусловие самоторможение.
/>
Уголподъёма средней винтовой линии резьбы:
/>
где: n–количество заходов резьбы (принимаем />);
P – шагрезьбы;
d2 –средний диаметр резьбы.
/>
Приведенныйугол трения:
/>
Условиесамоторможения выполняется.
Дальше выполняем проверкувинта на прочность в опасном сечении:
/>
Напряжение сжатия />определим из следующей формулы:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Условие прочностивыполняется.
Определение КПД винтовойпары
Коэффициент полезногодействия винтовой пары скольжения определяется по формуле:
/>
/> 2. Расчет гайки
Гайки изготавливаются изматериалов, имеющих в паре со стальным винтом низкий коэффициент трения ивысокую износостойкость. К таким материалам относятся оловянистые ибезоловянистые бронзы, латунь, металлокерамика и антифрикционный чугун.
Гайки выполняются в видецилиндрических втулок, которые запрессовываются или ввинчиваются в подвижныйили неподвижный корпус. В данном случае конструкцию гайки выбираем таким образом,чтобы распределение нагрузки по виткам резьбы было наиболее равномерным
Конструкция гайки
При расчёте резьбы гаекпринимается допущение, что осевое усилие распределяется по виткам равномерно, аугол подъёма витков настолько мал, что их можно рассматривать в виде плоскихкруговых колец. В гайке рассчитывают резьбу (на изгиб, срез и удельноедавление), основные её размеры (H, D), а также отдельные элементы(посадка в корпус, упорный буртик />, фиксирующие детали и др.). Назначимдопускаемое удельное давление [ р ] =500Па/см
Определим число витковгайки по формуле:
/>
/>
Принимаем z=4.
Определим высоту гайки последующей формуле:
/>
/>
/>44=61,6 (мм)
/>
Принимаем большеезначение: Н=62мм.
Тело гайки подвергаетсякручению и сжатию. Наружный диаметр тела гайки D определяется из условияпрочности:
винтподъемник шасси гайка
/>
где: k – коэффициент, учитывающий скручиваниетела гайки, k=1,3 ;
[s] — допускаемое напряжение сжатия или растяжения; [s]=250 МПа;
/>
Толщина стенки гайки поусловию прочности оказалась малой, наружный диаметр гайки назначаемконструктивно:
/>.
Проведем проверкугайки на прочность
Допускаемыенапряжения примем равными:
/>
/>
/>
/>
а)Проверка на срез
Уравнениепрочности витка на срез при нагрузке, приходящейся на один виток, имеет вид:
/>
где: h0 –ширина витка в корневом сечении резьбы:
/>
/>
/>
б)Проверка на смятие:
/>
где: h1 –высота витка в среднем сечении:
/>
/>
в)Проверка на изгиб:
/>
где:р – равномерно распределенная нагрузка
/>
/>
/>
Все условиявыполняются.
Размер заплечика /> определяем изусловия смятия материала гайки под действием силы F по уравнению:
/>
отсюда получаем:
/>
где:
/>
Изконструктивных соображений принимаем D=4 мм.
Высоту заплечика hопределяется из условия изгиба под действием нагрузки F, без учёта запрессовкии трения на поверхности гайки, по уравнению:
/>
/>
Принимаем h = 8 мм.
Соединение гайки скорпусом имеет следующий вид (рис. 2.2).
/>
рис. 2.1
Гайку в корпус ставим попосадке с гарантированным натягом. Для уменьшения натяга гайку в корпусефиксируем штифтом, который должен удерживать гайку от проворачивания при работемеханизма.
Расчет гайки выполнимиз условия смятия по поверхности
/>
/>
/>
/>
где:/>длина штифта выбрана с конструктивных соображений
Расчет стакана выполнимиз условия смятия по поверхности
/>
/>
/>
/>
где:/>длина штифта в стакане.
Условиевыполняется.
Принимаем: Штифт 4/>16ГОСТ 3128-70.
3. Расчет подшипников
Размер шариковогоподшипника с двигательным приводом рассчитывается из расчета статическойгрузоподьемности по формуле:
/>
где: n – коэффициент запаса (n=1,3);
/>
Подбираем размерыподшипника из [1]:
d=35 мм; D=72м м; B=17мм; r=1,5мм;
Момент трения встандартном радиально-упорном шарикоподшипнике равен:
/>
где: /> средний диаметр круга качения шариков, мм;
/> коэфициент трения качения;
/>диаметр шарика, мм;
/>внутренний диаметр кольца подшипника, мм;
/> приведеный коефициент трения.
Из конструктивных соображений берём два подшипника
46114 ГОСТ 831-75.
4. Расчет цапфы
Диаметр цапфы определяетсяиз условия прочности на срез:
/>
Материал цапфы – Сталь 45 улутшение:
/>
/>
где:
/>
/>
Принимаем диаметр цапфыравным 12 мм.
Конструктивно длину цапфыпринимаем: L=25.
5. Определение КПД механизма
Коэффициент полезногодействия механизма определяется
по формуле:
/>
где: /> - работа сил полезного сопротивления за один оборот;
/> работа сил полезного сопротивления и трения в винтовойпаре за один оборот;
/> работа сил полезного сопротивления в подшипнике.
/>
6. Расчет корпусаподъемника
В основном осеваянагрузка идет на болты. Она пытается вырвать их, оторвать крышку. Поэтому необходиморассчитать болты на прочность и подобрать их размеры по ГОСТу.
1. Подбираем материалболта: сталь 45.
Характеристики: /> /> />
Так как в крышкенаходиться 6 болтов, то внешняя нагрузка на один болт равна:
/>
2. Суммарное усилие вболте после приложения внешней нагрузки определяем по зависимости:
/>
/>
где: /> — коэффициентнадежности стыка (при переменных нагрузках />);
/> — коэффициент основной нагрузки,среднее значение которого для соединений металлических деталей равно 0,1…0,3;
3. Назначаем коэффициентзапаса прочности болта /> и определяем допускаемоенапряжение (рекомендуемые значения />):
/>
4. Определяем внутреннийдиаметр резьбы, принятый в качестве расчетного диаметра болта:
/>
где: /> коэффициент, учитывающий скручивание тела болта моментом винтовойпары.
5. По ГОСТ 8724-81подбираем резьбу: />По ГОСТ 7808-70 подбираем болт: />размер под ключ /> высота головки />
Корпус подъемника рассчитываетсяна сжатие от силы F и от действия момента винтовой пары
/>
/>
/>
где: />
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Проушина рассчитывается на сжатие от силы F иот действия момента винтовой пары
/>
/>
/>
где: />
/>
/>
/>
/>
/>
/>
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В даннойработе был проведён расчёт и спроектирована конструкция подъёмника шассисамолета по предлагаемой схеме и заданным параметрам. В ходе выполнениядомашнего задания были приобретены навыки конструирования винтовых передач,изучен и закреплён материал читаемого курса КММ, а также получены первичныенавыки конструкторского труда.
Былспроектирован механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное.Коэффициент полезного действия этого механизма равен 41%, что являетсяхарактерным КПД для конструкций данного класса.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙЛИТЕРАТУРЫ
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора — машиностроителя: В 3-х т.М.: Машиностроение, 1979. Т. 1, 2.
2. Ефоян А.С., Дорофеев В.Г. Проектирование винтовыхмеханизмов авиационных устройств и роботов: Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1989.
3. Муравьева А.М., Яковлев Ю.В. Методические указанияк выполнению домашнего задания по винтовым устройствам: Харьков, Харьк. авиац.ин-т, 1981.
4. Яковлев Ю.В. Расчет и проектирование устройств свинтовой передачей. Учебное пособие по курсовому и дипломномупроектированию.Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1978.