1. Определение толщины стенки.

а) Определим толщину стенки исходя из условия ее работы на сдвиг:

сечение А-А:

сечение Б-Б:

сечение В-В:

б) определим по справочнику минимальную толщину материала при механической обработке:

.

Принимаем по условиям технологичности .

2. Определение толщины и ширины полки.

Подберем толщину и ширину полок исходя из условия прочности при изгибе по нормальным напряжениям:

.

где М -изгибающий момент, действующий в сечении;

-момент сопротивления изгибу двутавра;

- допускающее напряжение.

Ориентировочно принимаем .

Расчет кронштейна

Расчетные условия:

Материал АЛ-9, .

Разрушающие усилия на кронштейн:

Размер подшипника в проушине, мм:

.

Расчет для «уха»:

1. Определяем толщину проушины по условию заделки подшипника

,

где - ширина внешнего кольца подшипника

- припуск на заделку подшипника по ОСТ 1.03841-76

Принимаем .

2. Определяется ширина проушины из условия ее прочности на разрыв

,

где

3. Определяем минимальную ширину проушины при запрессовке подшипника

,

где принимаем

4. Находим ширину проушины

по ГОСТ 8032-84

5. Вычисляем напряжения в проушине

6. Рассчитаем избыток прочности

определим величину зазора

,

где - допустимый угол подшипника

зазор

Расчет для «вилки»:

1. Подбираем диаметр отверстия в проушине

,

2. Вычисляем толщину проушины из условия прочности соединения на смятие

,

где - число проушин ,

- коэффициент учитывающий подвижность соединения ,

по ГОСТ 8032-84

3. Вычисляем напряжение смятия

4. Рассчитываем избыток прочности

5. Зададимся шириной проушины

6. Вычислим размер

,

где

7. Определяем размер

,

где

8. Определяем отношение

9. Определяем коэффициент по графику

10. Проверяем выполнение условия прочности проушины на разрыв

выполняется

11. Вычислим избыток прочности

0. Конфигурация сечений кронштейна

Найдём площадь поперечного сечения стержня исходя из значения нормальной наибольшей нагрузки на стержень, в данном случае это .

,

Примем значение площади, равное 163 мм²

Пусть сечение пояса будет выглядеть следующим образом

Рисунок – Конфигурация сечения пояса кронштейна.

Проверим сечение на общую потерю устойчивости.

Определим радиус инерции.

Нахождение моментов инерции и площади поперечного сечения осуществлялось в графической программе Компас. Результаты расчета:

Площадь F = 158 мм²

Осевые моменты инерции Jx = 2395 мм⁴

Jy = 5288 мм⁴

Центробежный момент инерции Jxy = 0 мм⁴

Напряжение, при котором происходит общая потеря устойчивости, рассчитывается по формуле:

,

где с – коэффициент ,учитывающий способ опирания пояса, с=2;

Е – модуль упругости материала, Е = 7,2·10⁴ МПа;

, L=128,2 мм – длина сжатого пояса,

Так как , то определим критические напряжения по формуле:

,

где

Найдем напряжения в сжатом поясе:

Из расчётов следует что, пояс теряет устойчивость.

Увеличим площадь сечения. Оно примет следующий вид:

Рисунок 8 – Конфигурация сечения пояса кронштейна.

Площадь F = 168 мм²

Осевые моменты инерции Jx = 3528 мм⁴

Jy = 5309 мм⁴

Центробежный момент инерции Jxy = 0 мм⁴

Напряжение, при котором происходит общая потеря устойчивости, рассчитывается по формуле:

,

где с – коэффициент ,учитывающий способ опирания пояса, с=2;

Е – модуль упругости материала, Е = 7,2·10⁴ МПа;

, L=128,2 мм – длина сжатого пояса,

Так как , то определим критические напряжения по формуле:

,

где

Найдем напряжения в сжатом поясе:

Из расчётов следует что, пояс не теряет устойчивости.

Найдем избыток прочности:

Проверим пояс на местную устойчивость.

Определим критические напряжения местной потери устойчивости для вертикальной стенки:

, где - длина вертикальной стенки, , - ширина вертикальной стенки .

Так как , то определим критические напряжения

Можно сделать вывод, что вертикальная полка пояса обладает местной устойчивостью.

Определим критические напряжения местной потери устойчивости для горизонтальной полки:

, где - длина горизонтальной стенки, , - ширина горизонтальной стенки .

Так как , то определим критические напряжения

Можно сделать вывод, что горизонтальная полка пояса обладает местной устойчивостью.

Подбор болтов.

Болты подбираем по эквивалентным нагрузкам и – эквивалентная нагрузка в узле A и В соответственно.

По ОСТ 1.31103 – 80 подбираем болты из стали 30ХГСА. Возьмём по 2 болта на каждом основании.

На верхнем и на нижнем основании, где n – количество болтов.

Берём болты диаметром 8 мм из стали 30ХГСА с

Коэффициент избытка прочности:

Определение толщины подошвы.

Толщина подошвы рассчитывается на смятие под болтами и на местный изгиб под отдельным болтом.

Из условия смятия толщина основания

,

где – коэффициент, учитывающий различные виды нагружения подошвы (усилия затяжки болтов, неравномерное нагружение и т.д.), . Получаем:

Принимаем

Толщина подошвы из условия местного изгиба в зоне крепления кронштейна определяется из условия:

, где

Получим:

откуда

,

где - расстояние от ребра до оси отверстия (рис. 10),

Рисунок 10 – к расчету подошвы

- ширина подошвы, эффективно воспринимающая изгиб полки основания,

- число болтов.

Величина С1 должна удовлетворять ГОСТ 13682-80 «Места под ключи гаечные», а также условию минимального расстояния от края листа, поэтому принимаем С1=2d=16 мм.

Величина С2=l также должна удовлетворять ГОСТ 13682-80:

С2=S/2+6=12, где S – размер «под ключ», S=12мм. К тому же должно выполнятся условие минимального шага в однорядном соединении мм. Так как С2=t/2, принимаем С2=12мм.

Определим :

мм

Найдем :

.

В соответствии с ГОСТ 8032-84, принимаем

Тогда

Коэффициент избытка прочности:

Выбор линии разъёма штампа.

При проектировании детали необходимо учитывать следующее:

• линия разъёма штампа должна лежать в одной плоскости или максимально к этому приближаться;

• расположение и форма линии разъёма штампа не должны препятствовать извлечению заготовки из полости штампа;

• правильно выбранная линия разъёма не должна усложнять конструкцию ковочного и обрезного штампов

• участки ломаной линии разъёма должны иметь углы наклона к горизонтальной плоскости не более ;

• целесообразно расположение детали в одном бойке штампа (матрице), так как в этом случае снижается стоимость штампа и повышается точность штамповки из-за отсутствия смещения половин штампа;

• в деталях с двусторонним выступами, ребрами или выемками линию разъёма штампа следует намечать посередине боковой поверхности наибольшего периметра детали, что облегчает контроль возможного смещения одной половины штампованной заготовки относительно другой. В этом случае глубина полостей штампа минимальна.

Руководствуясь данными требованиями, выбрали линию разъёма штампа (рис.11).

Рисунок 11 – Линия разъёма штампа.

По условию технологичности для алюминиевых сплавов . Радиусы закруглений 2R₁=4,5мм, R=2мм, R₂=2,5мм. Штамповочные уклоны 5º (Рис. 12).

Рисунок 12 – Вид сечения стержня

29