МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)
Кафедра «Детали машин»
Н.П. Баловнев, Е.С. Иванина, М.В. Подрубалов
РАСЧЕТ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И
ВИНТОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
Издание второе
Методические указания по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальности 190109 – Наземные транспортно-технологические средства
Одобрено методической комиссией
по направлению 190000 «Транспортные средства»
МОСКВА – 2013
Разработано в соответствии с ФГОС ВПО для студентов специальности 190109 «Наземные транспортно-технологические средства» на основе программы дисциплины «Детали машин и основы конструирования»
Рецензенты:
Заведующий кафедрой «Транспортных установок» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ), д.т.н., профессор А.Н. Сова
Заведующий кафедрой «Теория механизмов и машин» Университета машиностроения, профессор А.Н. Мамаев
Работа подготовлена на кафедре «Детали машин»
Расчет резьбовых соединений и винтовых механизмов: методические указания / Н.П. Баловнев, Е.С. Иванина, М.В. Подрубалов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), 2013. – …с.
Настоящие методические указания составлены в помощь студентам, выполняющим расчетно-графическую работу по разделу «Соединения» дисциплины «Детали машин и основы конструирования», в которой предложено рассчитать и сконструировать различные по условиям работы и нагружения виды винтовых механизмов и болтовых (резьбовых) соединений: а) грузовых или ходовых винтов; б) крепежных резьб; в) незатянутых и затянутых болтов; г) затянутых болтов, нагруженных внешней осевой силой; д) поперечно нагруженных болтовых соединений; е) болтовых соединений, нагруженных в плоскости, перпендикулярной плоскости стыка.
Ниже приводятся методики расчета соединений и винтовой пары, а также примеры выполнения задания.
Н.П. Баловнев, Е.С. Иванина, М.В. Подрубалов, 2013
Московский государственный машиностроительный
университет (МАМИ), 2013
Содержание
стр.
Общие сведения......................................…………….................................…..4 1.1. Основные параметры резьбы..................……………...............................….4 1.2. Обзор резьб..............................................……………...............................…..5 1.3. Допуски и посадки резьбовых соединений..............................................….9 1.4. Затяжка резьбовых соединений...........….....……………............................10 1.5. Классы прочности стандартных резьбовых деталей..……………............12 1.6. Примеры обозначения резьбовых деталей………………………………..13 2. Расчет грузовых и ходовых винтов.......................……………......................14 2.1. Определение основных параметров винтовой пары..……………............14 2.2. Проверочный расчет тела винта на прочность и сопротивление усталости...............................................................................................................18 2.3. Коэффициент полезного действия винтового механизма..……………...20 2.4. Определение размеров воротка........……………........................................20 3. Расчет крепежных резьб..............................................…………….................21 4. Расчет незатянутых и затянутых болтов...………………...................……..22 5. Расчет затянутых болтов, нагруженных внешней осевой силой.................23 6. Расчет группового болтового соединения, нагруженного в плоскости стыка…………………………………………………………….………..……...25 6.1. Соединения болтами, установленными с зазором.............………………26 6.2. Соединения болтами, установленными без зазора............…...………….27 7. Расчет группового болтового соединения, нагруженного в плоскости, перпендикулярной стыку......………..…………………...........................……..28 8. Методика выполнения и оформления работы.........……………......………32 Пример выполнения расчетно-графической работы.……………...……..33 Пример расчета группового болтового соединения, нагруженного в плоскости стыка............................……………………………….….........……..47 Список литературы..……………….....................................................……...50
1. Общие сведения
1.1. Основные параметры резьбы
Резьбу изготовляют нарезанием или накатыванием на цилиндрической или конической поверхности детали винтовых канавок. Сформированные выступы называют витками резьбы. Сечение витков резьбы осевой плоскостью образует профиль резьбы (рис.1).
Профиль резьбы
а)
|
б)
|
Рис. 1 а - винт; б - гайка.
Наружный
диаметр (
– для наружной резьбы;
– для внутренней резьбы)
– это диаметр воображаемого прямого
кругового цилиндра, описанного вокруг
вершин наружной или впадин внутренней
резьбы, мм.
Внутренний
диаметр обозначают
для наружной резьбы
,
для внутренней резьб
,
мм.
Средний
диаметр равен
диаметру воображаемого цилиндра, который
пересекает профиль резьбы так, что
ширина выступов и ширина впадин равны
между собой. Его обозначают для наружной
резьбы
,
для внутренней –
,
мм.
Угол
профиля резьбы
– угол между смежными боковыми сторонами
резьбы в плоскости осевого сечения,
градус.
Число
заходов резьбы
,
равное числу винтовых канавок в сечении,
перпендикулярном оси резьбы (для
стандартных резьб
).
Примечание. Далее по тексту будут использованы обозначения , и , соответствующие только наружной резьбе.
Шаг
резьбы
–
расстояние по линии, параллельной оси
резьбы между двумя аналогичными точками,
принадлежащими соседним виткам и
лежащими в осевой плоскости, мм.
Ход винтовой линии для многозаходных резьб, мм
. (1)
Ширина
основания витка резьбы
,
равная ширине витка резьбы по внутреннему
диаметру
в осевой плоскости, мм.
Коэффициент полноты резьбы (коэффициент использования резьбы)
. (2)
Угол
подъема витка резьбы
–
угол, образованный касательной к винтовой
линии по среднему диаметру резьбы, и
плоскостью, перпендикулярной к оси
резьбы, градус
. (3)
Приведенный коэффициент трения в резьбе
, (4)
где
– коэффициент трения фрикционной пары
винт – гайка;
– угол наклона боковой рабочей поверхности
витка резьбы (для резьб с симметричным
профилем
).