9. Конструкторская часть

Конструкторская часть должна состоять из разработки конструкции специальных или специализированных стендов, приспособлений, приборов, применяемых для технического обслуживания, разборки, сборки и испытания агрегатов при ремонте или специального приспособления для обработки деталей, а также станков, установок, транспортеров, подъемников и т. п.

В расчетно-пояснительной записке даются описание устройства, работы и все необходимые расчеты спроектированных конструкций, анализ их технической целесообразности и экономической эффективности.

Графическая часть должна состоять из сборочного чертежа (общий вид), рабочих чертежей. Нормали или стандартизированные детали, а также детали, взятые без изменения с какой-нибудь другой серийной машины, чертить не следует. Детализируются наиболее сложные по конструкции детали.

Методические указания по выполнению расчетов.

1. Силовой расчет винта с метрической резьбой

Исходные данные для расчета:

длина рукоятки Lр, мм;

усилие рабочего на рукоятке Рр, Н;

тип резьбы;

наружный диаметр d, мм;

внутренний диаметр d1, мм;

средний диаметр d2, мм;

шаг резьбы S, мм.

Определяем момент, приложенный к рукоятке, по формуле

М ^' = Рр * Lр (87)

По условию равновесия момент, приложенный к рукоятке, равен моменту сил трения в резьбе М рез и сил трения на опорной поверхности М оп

М ^' = М рез + М оп (88)

М рез = Q * d2 / 2 * tg (λ + ρ ^' ), (89)

где Q – усилие, действующее вдоль оси винта, Н;

λ – угол подъема винтовой линии;

ρ ^'- приведенный угол трения.

λ = arctg (S / π * d2); (90)

ρ ^' = arctg (f ^' / cos ά / 2), (91)

где f ^' – коэффициент трения скольжения между винтами резьбы (зависит от материала винта и гайки и характера смазки);

ά – угол при вершине витка резьбы (для метрической резьбы ά = 60⁰, для трапецеидальной резьбы ά = 30⁰).

М оп = [Q*f *(Do³ - do³)] / 3*( Do² – do²), (92)

где f – коэффициент трения между опорной поверхностью винта и деталью;

Do и do – внешний и внутренний диаметры опорной поверхности.

Тогда усилие, действующее вдоль оси винта, определяется

Q = Рр * Lр / [d2/2*tg (λ + ρ^' ) + f *(Do³ - do³) / 3*( Do² – do²)] (93)

2.Проверочный расчет винта на совместное действие сжатия и кручения.

По третьей теории прочности определяются эквивалентные напряжения

_______

σ_экв = √σ² + 4τ² , (94)

где σ – расчетные нормальные напряжения от сжатия, Н/мм² (МПа);

τ - расчетное касательное напряжение от кручения в результате сил трения в опорной поверхности (или резьбе), Н/мм² (МПа),

σ = Q / [π*d1² / 4]; (95)

τ = М оп / 0,2*d₁³. (96)

Полученные эквивалентные напряжения сравниваются с допускаемыми. Для винтов, изготовленных из Ст. 3, при таком напряжении следует принимать [σ] = 50-70 Н/мм² (МПа).

При значительной длине винта производится расчет на устойчивость.

Захваты приспособления рассчитываются на внецентренное растяжение.

Максимальное напряжение определяется по формуле

σ = Q/2F + Q*e / 2W, (97)

где F – площадь поперечного сечения, мм²;

e – эксцентриситет (расстояние от линии действия силы Q/2 до оси, проходящей через центр тяжести сечения);

W – момент сопротивления сечения изгибу,мм³.

Для прямоугольного сечения W = bh² / 6.

Полученное значение σ сравнивается с допускаемым [σ], принятым в зависимости от выбранного материала.

3.Расчетная схема для расчета напряжений изгиба в сечениях рукоятки.

Рукоятка представляет жестко защемленную балку, на конце которой приложена сила Рр.

Расчетное нормальное напряжение изгиба определится по формуле

σ = М_и / W ≤ [σ], (98)

где М_и – изгибающий момент в опасном сечении, Н*мм;

М_и = Рр * (Lр – D) / 2. (99)

Для круглого сечения W = 0,1* d³.

В случае проверочного расчета после подстановки получим

_{3 ___________________}

d = √ М_и / 0,1*[σ] (100)

4.Расчет на срез и смятие.

Оси захватывающих лапок рассчитываются на срез и на смятие. Расчетное напряжение среза определяется по формуле

τ_ср = Q / π*d3²,

где d3 – диаметр оси. Его размер может быть принят по конструктивным соображениям.

Полученные напряжения среза не должны превышать допускаемых [τ] или τ_ср ≤ [τ]_ср.

Для расчетов принимается [τ]_ср = (0,5...0,6)* [σ], где [σ] – допускаемое напряжение на растяжение, выбирается в зависимости от предельного для данного материала с учетом коэффициента запаса прочности.

Производим проверочный расчет данного соединения на смятие. Расчетное напряжение смятия определяется по формуле

σ_см = Q / 2F_см ; F_см = b_1*d₃ (применительно к оси).

Полученное напряжение не должно превышать допускаемого на смятие [σ]_см

σ_см ≤ [σ]_см; [σ]_см = (2…2,2)* [σ].

5.Проверочный расчет на прочность сварного шва.

В данном примере боковые траверсы с проушинами приварены к круглой гайке электродуговой сваркой угловым швом.

Нормальное напряжение в поперечном сечении, проходящее через шов, определится по формуле

Q*l / 2*0,7* К_р*Н² ≤ [σ'] ,

где l – расстояние от линии действия силы Q/2 до плоскости, проходящей через шов;

Н – высота сечения, мм;

0,7* К_р – высота треугольника сварного шва;

[σ']–допускаемое нормальное напряжение для металла шва (определяется по таблице в зависимости от материала свариваемой конструкции, способа сварки и марки электрода).