Расчет струбцины с ходом винта 300мм и максимальной силой 12 кН со сплошной пятой

СТРУБЦИНА.

ДМ 18 00. ПЗ

Пояснительная записка

к курсовой работе

Студент группы  3042/1                                      Медников А.А.

Преподаватель:                                                    Заборский Е.В.

Санкт-Петербург

2004 г

Содержание

Введение………………………………………………………………….3

Расчётная часть…………………………………………………………..4

1. Проектировочный расчёт винта…………………………….…4

2. Проверочный расчёт винта………………………………….…6

2.1. Расчёт на прочность…………………………….….….6

2.2. Расчёт на устойчивость…………………………..……8

3. Проектировочный расчёт гайки………………………………10

4. Проверочный расчёт гайки……………………………………11

5. Расчёт рукоятки…………………………………………..……12

6. Расчет корпуса……………………………………………...….13

Литература…….….......................................………………………….…15

Введение.

Разработана струбцина с ходом винта 300мм и максимальной силой 12 кН  со сплошной пятой. Струбцина предназначена для закрепления обрабатываемых деталей на верстаке, станке и т. д., для временного соединения деталей при сборке.

В ходе данной курсовой работы проводится проектировочный и проверочный расчёт струбцины. В процессе выполнения работы решается ряд инженерных задач. В частности, проводится расчет передачи винт-гайка, корпуса и рукоятки. В соответствии с техническим заданием определяются необходимые размеры передачи, удовлетворяющие критериям её работоспособности. Разрабатывается чертёж общего вида передачи, составляется пояснительная записка.

Винт и гайка должны составлять прочную и износостойкую антифрикционную пару. Исходя из этого винты, которые не подвергаются закалке, изготовляют из стали Ст4, Ст5, 40, 45, 50, а винты, подвергаемые закалке, из стали 65Г, 40Х и др. Для изготовления гаек применяют бронзы и антифрикционные чугуны. При относительно малых скоростях вращения (например, в механизмах с ручным приводом), гайки изготавливают из малооловянистых бронз (Бр.ОЦС6-6-3, Бр.АЖ9-4 и др.), а также из антифрикционного чугуна (АЧС-1, АЧС-2). При больших скоростях вращения используются высокооловянистые бронзы (Бр.ОФ10-1 и др.)

Передача винт-гайка находит применение в самых различных отраслях машиностроения и служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Примерами использования передачи могут служить простейшие винтовые прессы, домкраты, съёмники, стяжки, струбцины. Она также применяется в станках (механизмы передвижения и подачи рабочего инструмента), в некоторых кранах (механизм изменения вылета стрелы) и т.д.

Достоинством рассматриваемой передачи является простота конструкции, её компактность и надёжность в работе. К недостаткам передачи следует отнести достаточно низкий КПД.

В силовых передачах наиболее частое применение находит стандартная трапецеидальная резьба. Она обладает высокой прочностью витков, технологична, имеет более высокий КПД, чем метрическая резьба, может использоваться при реверсивной нагрузке. Упорная резьба также прочна и технологична, стандартизована, имеет высокий КПД, но используется только при нереверсивной нагрузке .

Расчётная часть.

1. Проектировочный расчёт винта.

Согласно техническому заданию, материал гайки – чугун, материал винта – сталь 40ХН. Таким образом, винт-гайка образуют следующую пару: сталь закалённая – чугун.

Практикой установлено, что основной причиной выхода из строя передачи является изнашивание резьбы гайки. Поскольку интенсивность изнашивания зависит от давления Р, то его величина не должна превышать допускаемого значения, т.е.

,

где  F_n. - нормальное усилие в резьбе, Н;

A_n - площадь соприкасания резьбы винта и гайки, м².

Если пренебречь углом подъёма резьбы и условно принять, что нагрузка распределена равномерно по виткам, то можно считать, что

,

где  F – осевая сила винта, Н;

A – площадь проекции рабочей поверхности одного витка на плоскость, перпендикулярную оси винта, м²;

z – число витков резьбы гайки.

Рис.1 Схема нагружения винта и гайки

При этом допущении условие износостойкости резьбы можно записать в таком виде:

,

откуда получаем средний диаметр резьбы

,

где  g₁ – отношение рабочей высоты профиля H₁ к шагу резьбы p;

g₂ – коэффициент высоты гайки, причём g₂=H_Г/d₂ (обычно принимается в пределах от 1.6 до 2.5);

[P] – допускаемое давление в резьбе, МПа.

Для выбранной пары, сталь закалённая –  чугун, [P]=7…9 МПа, выберем значение [P]=8 МПа.

Согласно техническому заданию нагрузка на винт F=12 кН, резьба трапецеидальная, т.е g₁=0.5, примем g₂=2.4. Тогда, зная эти данные, можем определить d_2:

На основе расчёта выбрана трапецеидальная резьба:

Тр. 32х6 ГОСТ 9484-73 , для которой :

 наружный диаметр d=24 мм;

средний диаметр резьбы d₂=21,5 мм;

внутренний диаметр резьбы d₃=18,5 мм.

2. Проверочный расчёт винта.

2.1. Расчёт на прочность.

Стержень винта нагружен осевой силой и крутящим моментом, эпюры распределения, которых представлены на рис.2. Там же показано положение опасного сечения винта.

Рис.2

где  s – запас прочности;

[s] – минимально допустимый запас прочности;

s_Т - предел текучести, МПа;

s - нормальное напряжение, МПа;

t - касательное напряжение, МПа.