Омский государственный технический университет

Кафедра «Детали машин»

Пояснительная записка.

Разработка винтового механизма

Студент Группа

Руководитель проекта

2005 г.

1. Расчет винтовой пары

1.1 Выбор расчетной нагрузки

На резьбовую пару винтовых механизмов нагрузка прикладывается центрально, следовательно расчетная нагрузка FВ равна полезной нагрузке F:

FВ = 12 кН.

1.2 Материалы и допускаемые напряжения винта и гайки

Для изготовления деталей резьбовой пары применяют антифрикционные материалы с целью снижения потерь на трение. При этом винт выполняют всегда из сталей 35, 45, 40Х или Ст. 4, Ст. 5, Ст. б в улучшенном (закалка с высоким отпуском) или нормализованном состояниях.

Для изготовления гаек в виде вкладышей используют бронзы оловянистые и безоловянистые марок Бр. А9-Ж4; Бр. 010-Ф1; Бр. Об-Ц6-С3 и др., а также серые чугуны марок СЧ15; СЧ20 и др. В зажимных механизмах гайки выполняют из мягких сталей Ст. 2, Ст. 3, сталей 15, 20, 25.

Допускаемые напряжения [s] для винтов, стальных и чугунных гаек выбирают дифференциальным способом.

где sпр - предельное напряжение материала, n - допускаемое значение коэффициента запаса прочности. Рекомендуют следующие допускаемые напряжения для бронзовых гаек: [tср] = 30 МПа; [sр] = 40 – 45 МПа; [sиз] = 45 – 50 МПа; [sсм] = 60 МПа.

Выполним расчет для винта, изготовленного из стали 45, и гайки, выполненной из бронзы марки Бр. 010-Ф1.

Допускаемые напряжения винта:

объемная закалка, HB 335 - 490, [sВ] = 1000 МПа; [sТ] = 750 МПа; [s-1] = 430 МПа.

Допускаемые напряжения гайки:

[tср] = 30 МПа; [sр] = 42,5 МПа; [sиз] = 47,5 МПа; [sсм] = 60 МПа.

1.3 Выбор типа резьбы

Свойства резьбы определяются относительной толщиной витка у основания ya= a / p, относительной высотой витка yh= h / p и рабочим углом g. Для каждого типа резьбы эти параметры постоянны. Параметр ya, определяет прочность витков резьбы на изгиб и срез; yh - характеризует стойкость витков резьбы на износ, а параметр у обусловливает КПД винтовой пары.

Применение каждого типа резьбы определяется соответствием ее параметров ya, yh, g предъявляемым к механизму требованиям.

Трапецеидальная резьба (см. рис. ниже) – основной тип резьбы для винтовых механизмов, широко применяется благодаря универсальности свойств. Прочность (ya = 0,67), стойкость на износ (yh = 0,5) и КПД (g = 15°) удовлетворительные. Технологичность трапецеидальной резьбы хорошая, так как ее можно нарезать инструментом любого типа. Резьба стандартизирована, ее параметры определены ГОСТ 9484-81.

Упорная резьба наиболее приспособлена к работе в условиях большого трения и износа. Превосходит трапецеидальную резьбу по стойкости на износ (yh = 0,75) и КПД (g = 3°). Прочность витков (ya = 0,7), а технологичность упорной и трапецеидальной резьб примерно одинаковы. Упорная резьба стандартизована, ее размеры даются в ГОСТ 10177-82. Из-за несимметричности профиля упорная резьба может применяться только в нереверсивных механизмах, т. е. в таких, где рабочая нагрузка имеет одно направление.

Ленточная (прямоугольная) резьба по свойствам близка к трапецеидальной резьбе. Размеры резьбы не стандартизованы. Резьбу делают квадратной ya = yh = 0,5. Шаг и диаметры резьбы удобно назначать по стандарту на трапецеидальную резьбу. Уступая по прочности трапецеидальной резьбе, ленточная резьба превосходит ее по КПД (g = 0°).

Технологичность ленточной резьбы невысока, т.к. ............