- •Проектные расчеты механизмов летатательных аппаратов
- •1. Теоретическая основа.
- •Сведения о профиле зуба.
- •Понятие об исходном (ип), и об исходном производящем контурах (ипк).
- •2. Расчет размеров зубчатого колеса.
- •4. Контрольные вопросы.
- •Анализ и расчет кинематической схемы прямозубого зацепления в планетарном редукторе
- •1. Общие сведения.
- •2. Исходные данные.
- •3 . Порядок и содержание расчетов
- •Определение работоспособности конического зацепления по условиям контактной выносливости и прочности на изгиб зуба
- •3.1. Исходные данные и схема зацепления.
- •3.2. Рекомендуемый порядок определения кинематических параметров.
- •3.3. Расчет зубьев конической передачи на контактную выносливость.
- •3.4. Расчет зубьев конической передачи на выносливость по напряжениям изгиба.
- •Контрольные вопросы.
- •Расчет червячной передачи.
- •4.1. Общие сведения.
- •4.2. Исходные данные.
- •4.3. Проектный расчет.
- •3.3. Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по напряжениям изгиба.
- •3.4. Определение сил в зацеплении червячной передачи.
- •Контрольные вопросы
- •5. Расчет передачи винт-гайка
- •5,1. Общие сведения.
- •5.2. Расчет передачи винт-гайка с трением скольжения.
- •5.2.1. Исходные данные:
- •5.2.2. Порядок расчета [1].
- •Схемы закрепления опор.
- •5.3. Расчет шарико-винтового механизма.
- •5.3.1. Исходные данные:
- •5.3.2. Порядок расчета.
- •5.4. Контрольные вопросы.
- •6. Расчёт кривошипно-шатунного механизма. Лабораторная работа №7 (2часа)
- •6 Fупр b0 .1. Схема механизма.
- •6.2. Кинематика механизма.
- •6.3. Передаточное отношение механизма при ведущем ползуне.
- •6.4. Расчёт проушины шатуна на разрыв и смятие.
- •6.5. Схема проушины.
- •1. Выбор материалов зубчатых передач и вида термообработки
- •2. Проектный расчёт закрытой цилиндрической зубчатой передачи
- •3. Геометрический расчёт закрытой цилиндрической передачи
- •4. Проверочный расчёт закрытой цилиндрической передачи
- •Расчёт открытой цилиндрической зубчатой передачи
- •6. Фрикционные передачи
- •7.1. Ременные передачи
- •Основные критерии расчёта ременных передач:
- •8. Выносливость деталей машин при переменных напряжениях
- •9. Требования к оформлению отчетов по лабораторным работам
5.2. Расчет передачи винт-гайка с трением скольжения.
Цель: Освоить проектный расчет передачи винт-гайка.
Задачи:
Провести геометрические расчеты передачи.
Определить действующие силы и устойчивость винта.
Определить условие самоторможения передачи.
5.2.1. Исходные данные:
Длина выхода штока L, м;
Время срабатывания винта t, с;
Продольная сила на штоке Fa, Кн;
Мощность W КВт или момент на валу двигателя T Нм.
5.2.2. Порядок расчета [1].
При проектировании передачи задают величину перемещений гайки или винта L (мм), время перемещения t (с) и силу на гайке или винте F(a). Зависимость между перемещением, временем, чатотой вращения винта (об/мин) и параметрами резьбы имеет вид:
, (5.1)
откуда
. (5.2)
поступательная скорость перемещения гайки (мм/мин) равна:
. (5.3)
Формула (5.3) может быть использована также для выбора P и Z и для определения для выбранных P и Z.
Поскольку основным видом разрушения в передачах винт-гайка с трением скольжения является износ резьбы, то в качестве критерия работоспособности таких передач принимается износостойкость. Давление q между витками резьбы винта и гайки не должно превышать допускаемого [q], зависящего от материала винтовой пары и условий ее эксплуатации. Условие изностойкости:
, (5.4)
где: – число витков резьбы гайки, связанной с высотой гайки соотношением
. (5.5)
Подставляя (5.5) в (5.4) и учитывая, что , получаем формулу для проверочного расчета винта и гайки на износостойкость резьбы:
. (5.6)
При проектировочном расчете средний диаметр определяют из (5.6):
, (5.7)
где: – коэффициент высоты гайки, выбирают из конструктивных соображений в пределах 1,2…1,5; большие значения назначают для резьб малых диаметров.
При трении закаленной стали по бронзе рекомендуют выбирать Мпа; при незакаленной стали по бронзе – Мпа. Если изнашиваемость резьбы в процессе работы передачи необходимо уменьшить, то принимают Мпа.
По найденному значению среднего диаметра резьбы по соответствующему ГОСТу находят размеры всех параметров резьбы: , , , , P. Угол подъема резьбы определяют по формуле:
.
После выбора параметров производят проверочные расчеты резьбы гайки на срез, а стержня винта на прочность при действии осевой силы и крутящего момента. Прочность витков резьбы гайки на срез проверяют по соотношению:
, (5.8)
где: – расчетное напряжение на срез в витках гайки; – коэффициент полноты резьбы, показывающий отношение высоты витка в опасном сечении к шагу резьбы (для трапецеидальной резьбы ); – допускаемое напряжение на срез резьбы гайки,
Так как ресурс ЛА в настоящее время приближается к десяткам тысяч часов, а передачи винт-гайка в механизмах управления ЛА работают в реверсивном режиме, то число циклов изменения напряжений в этих передачах достигает значений . Это дает основание вести расчет на прочность стержня винта с учетом усталостного характера разрушения. В этом случае определяют коэффициент запаса прочности винта в опасном сечении по формуле:
, (5.9)
где: – допускаемый коэффициент запаса прочности, для ходовых винтов ЛА ; и – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям,
;
где: и – предельные напряжения для расчетного сечения винта;
и – рабочие напряжения растяжения (сжатия) и кручения,
; (5.10)
, (5.11)
где: – приведенный угол трения, ;
– приведенный коэффициент трения, ;
f – коэффициент трения в резьбе; для пары сталь-бронза при пластичной
смазке f = 0.08…0.10.
В случае циклов стержень винта на прочность рассчитывают по формуле:
, (5.12)
где: – эквивалентное напряжение в опасном сечении винта;
– допускаемое напряжение на растяжение для винта, .
Винт, нагруженный сжимающей силой проверяют также на продольную устойчивость по запасу устойчивости по формуле:
, (5.13)
где: – коэффициент запаса устойчивости;
– критическая сила;
– допускаемый коэффициент запаса устойчивости, обычно
; меньшие значения (2.5…4) для вертикальных,
большие (3.5…5) для горизонтальных винтов.
По формуле Эйлера при
, (5.14)
где: Е – модуль упругости материала винта;
j – приведенный момент инерции сечения винта, ;
– коэффициент приведения длины винта, зависящий от условий
закрепления винта (табл.5.1);
l – длина сжатого участка винта;
– гибкость и предельная гибкость винта; для углеродистых и
легированных сталей ;
i – радиус инерции сечения винта .
Таблица 5.1.