Министерство образованияи наукиРеспубликиКазахстан

Евразийский Национальный Университет им Л.Н.Гумилева

Кафедра"Транспорт,транспортнаятехника и технологии"

Детали машин Проектирование механизмов и машин

Расчетно-графическая работа №1

Методические указания По выполнению и оформлению Для студентов специальностей

Цель выполнения расчетно-графической работы: приобретение практических навыков проектирования соединений деталей машин.

Содержание задания. Предложенные в качестве задания на проектирование устройство или механизм представляют собой комбинацию различных элементарных соединений (сварного, резьбового, шпоночного, шлицевого, штифтового, прессового), а также (в некоторых заданиях) пары винт-гайка, включающих соединяемые детали (например, корпуса, основания, валы, ступицы, кронштейны и т.д.) и соединительные элементы (болт, сварные швы, штифты и т.д.), а также ходовой винт и ходовую гайку.

При выполнении задания необходимо:

для сварных соединений - определить размеры (катет и длину) сварных швов, при необходимости проверить прочность соединяемых деталей. Иногда длина сварного шва может определяться размерами свариваемых деталей (заданными или определяемыми прочностью этих деталей). В этом случае при проектировании соединения определяется катет сварного шва;

для резьбовых соединений - подобрать размеры (диаметр и длину) резьбы. В некоторых заданиях требуется определить момент завинчивания болта и длину гайки;

для шпоночных соединений - подобрать поперечные размеры и определить длину (рабочую и полную) шпонки;

для шлицевых соединений - подобрать серию, число, наружный и внутренний диаметры, ширину шлицев и определить рабочую длину шлицев:

для штифтовых соединений - определить диаметр и длину штифта. Иногда необходимо определить поперечные (измеряемые вдоль оси штифта) размеры соединяемых деталей. При использовании в качестве штифта ввертыша (резьбового стержня) необходимо определить диаметр его резьбы и длину;

для прессового соединения - подобрать посадку соединяемых деталей и определить усилие запрессовки (распрессовки) деталей:

для пары винт-гайка - подобрать резьбу ходового винта и определить: длину гайки; приложенный к винту момент завинчивания; размеры деталей, посредством которых момент сообщается винту рабочим, или число рабочих, способных привести устройство в действие. Для винтов, работающих на сжатие, выполнить проверку устойчивости.

В задании на проектирование может содержаться требование анализа работы устройства, соединения или их элементов при изменении внешних условий.

При проектировании необходимо:

1)выделить элементарное соединение, включающее соединяемые детали и соединительные элементы, или пару винт-гайка;

2)установить, какими внешними силовыми факторами (силами, моментами) нагружены элементарное соединение или резьбовая пара и определить места (точки) прило-

-сварное соединение — в соответствии с таблицей 1, -резьбовое соединение - в соответствии с таблицами 2 и 3,

-шпоночное и шлицевое соединения - поскольку эти соединения предназначены только для передачи крутящего момента, то при их проектировании рассматривается только один расчетный случай: соединение нагружено крутящим моментом, рабочие поверхности испытывают деформации смятия;

-штифтовое соединение — эти соединения предназначены для восприятия поперечных к оси штифта нагрузок и при их проектировании также рассматривается только один расчетный случай: поперечная нагрузка вызывает срез штифта и смятие рабочей поверхности наиболее слабой детали;

-прессовое соединение может быть нагружено осевой силой и крутящим моментом и при его проектировании решаются две задачи: подбор посадки и определение силы запрессовки (распрессовки);

-пара винт-гайка (резьбовая пара) предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное и одновременного получения больших осевых сил,

Таблица 2 – расчетные случаи проектирования резьбовых соединений

Болт затянут. Внешняя нагрузка отсутствует

Внешняя нагрузка раскрывает стык деталей

Примервыполнениярасчетно-графическойработы№1

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Сварнаястойкаустановленанабетонном основании.

1 Необходимо дать заключение о пригодности намеченных конструктором болтов для креплениястойки.

2 Определить напряжения в сварных швах у основания стойки.

Примечания:

1Материал болтов и стойки-Ст.З

2Нагрузкастатическая.

3Длябетона[σ ]см = 1,8 МПа.

4КатетсварногошваК= 0,8 * δ

Исходныеданные(вариант№...)

Р=10кН, α = 250,

l1 = 500 мм, l2 = 520 мм, l3 = мм, l4 = 100 мм, l5 = 140 мм,

l6 = 20мм,

Болты М12, δ = 6 мм.

1 Проверкапрочностиболтов

1.1 Задача заключается в расчете прочности болтового соединения, включающего группу болтов, по условию нераскрытия стыка сварной стойки и бетонногооснования.

1.2 С целью свести расчет к рассмотрению известных расчетных случаев разложим силу общего положения Р на две взаимноперпендикулярныесоставляющиеРy иРx , причем:

Рx = соs α = 10 * 0,9063 = 9,063 кН; Рy = sin α = 10 * 0,4226 = 4,226 кН,

а затем перенесем их в плоскость стыка и приложим в его центре, при этом в плоскостистыкабудетдействоватьмомент, равныйповеличине

М= Рx * l1 = 9,063 * 0,5 = 4531,5 Нм.

1.3Составляем расчетную схему (рисунок 1). Встыке А-А возникают напряжения:

от силы Ру - σ Py; отмоментаМ- σ м ;

от силы Рзат. затяжки болтов - σ зат. На виде спереди стык проекти-

руется в линию, в крайней левой точке которой действуют наибольшие, раскрывающие стык, напряжения (σ м + σ Ру).

Рисунок 1

Эти напряжения должны бытькомпенсированы напряжениями в стыке отзатяжкиболтов σ зат. . Изусловиянераскрытиюстыка

σmin. = σ зат. - σм - σРу > 0 согласно[1, с. 50] следует:

σзат. = (σм + σРу ) * K,

гдеК= 1,5 - коэффициентзапасапонераскрытиюстыка. 1.4 Определяемгеометрическиехарактеристикистыка: - площадь

Аст. = 2 * l4 * l5 = 2 * 100 * 140 = 28 * 10-3, м2 ;

- моментсопротивления

1.5 Определяемнапряжениевстыке: - отсилы Рy

-от момента М

-отзатяжкиболтов

σзат = К * (σм + σ ру ) =1,5 * (0,151 + 0,77) =1,382, МПа

1.6Определяемсуммарнуюсилузатяжкивсехчетырехболтов:

Fсум.зат. = σ * Aсп =1,382*28 *10−3 = 38696, МПа;

изатемодногоболта

Fзат. = Fсум4.зат. =386964 = 9674, Н

1.7Определяем силу затяжки одного болта по условию отсутствия сдвига деталейвстыке

Fсдвиг = Рх < Fтрения = f(Fзат * Z – Py);

На основании рекомендаций [1, c.50]