- •3. Заклепочные соединения
- •4. Резьбовые соединения
- •5. Шпоночные соединения
- •6. Зубчатые (шлицевые) соединения
- •7. Соединение деталей посадкой с натягом (прессовые соединения)
- •Механические передачи
- •8. Ременные передачи
- •9. Цепные передачи
- •9.1. Общие сведения_____________________________________________91
- •10. Фрикционные передачи
- •10.1. Общие сведения____________________________________________98
- •11. Зубчатые передачи
- •11.1. Общие сведения___________________________________________107
- •12. Передача винт—гайка______________________________________146
- •13.1. Общие сведения___________________________________________148
- •14. Подшипники качения
- •15. Муфты
- •Введение
- •Основные понятия и определения
- •Соединения
- •2. Сварные соединения
- •2.1. Общие сведения о сварных соединениях
- •2.2. Конструктивные разновидности сварных соединений и типы швов
- •2.3. Расчет сварных соединений при осевом нагружении
- •2.4. Допускаемые напряжения для сварных соединений
- •2.5. Последовательность проектного расчета сварных соединений при осевом нагружении
- •2.6. Рекомендации по конструированию сварных соединений встык и внахлест
- •3. Заклепочные соединения
- •3.1. Образование заклепочного шва
- •3.2. Достоинства, недостатки и применение заклепочных соединений
- •3.3. Краткие сведения о материалах заклепочных соединений
- •3.4. Расчет на прочность элементов заклепочного шва
- •3.5. Допускаемые напряжения для заклепочных соединений
- •3.6. Последовательность проектного расчета прочных заклепочных швов при осевом нагружении
- •3.7. Рекомендации по конструированию заклепочных швов
- •4. Резьбовые соединения
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Момент завинчивания, кпд и условие самоторможения
- •4.3. Расчет резьбовых соединений при различных случаях нагружения
- •4.4. Порядок проектирования резьбовых соединений
- •5. Шпоночные соединения
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Проверочный расчет шпоночных соединений
- •5.3. Материал шпонок и допускаемые напряжения
- •5.4.Последовательность проверочного расчета шпоночных соединений
- •5.5. Рекомендации по конструированию шпоночных соединений
- •6. Зубчатые (шлицевые) соединения
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Разновидности зубчатых соединений
- •6.3. Проверочный расчет зубчатых соединений
- •6.4.Последовательность проверочного расчета зубчатых соединений
- •Последовательность расчета:
- •7. Соединение деталей посадкой с натягом (прессовые соединения)
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Проверка прочности деталей цилиндрического соединения
- •Механические передачи
- •8. Ременные передачи
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Основы расчета ременных передач
- •8.3. Кинематические параметры
- •8.4. Геометрические параметры передачи
- •8.5. Силы и силовые зависимости
- •8.6. Потери в передаче и кпд
- •8.7. Допускаемые полезные напряжения в ремне
- •8.8. Нагрузка на валы и опоры
- •8.9. Расчет ременных передач по тяговой способности
- •8.10. Расчет ременных передач на долговечность
- •8.11. Последовательность расчета плоскоременных передач
- •8.12. Последовательность расчета клиноременных передач
- •9. Цепные передачи
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Кинематика цепной передачи
- •9.3. Основные геометрические соотношения в цепных передачах
- •9.4. Усилия в ветвях цепи
- •9.5. Нагрузка на валы звездочек
- •9.6. Расчет цепной передачи на износостойкость
- •9.7. Последовательность расчета цепных передач
- •10. Фрикционные передачи
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Цилиндрическая фрикционная передача
- •10.3. Расчет на прочность цилиндрических фрикционных передач с гладкими катками
- •10.4. Расчет по нагрузке на единицу длины контактной линии
- •10.5.Последовательность проектного расчета фрикционных передач
- •10.6. Рекомендации по конструированию фрикционных передач
- •11. Зубчатые передачи
- •11.1. Общие сведения
- •11.2. Цилиндрические зубчатые передачи
- •11.3. Конические зубчатые передачи
- •11.4. Червячные передачи
- •12. Передача винт-гайка
- •13. Валы и оси
- •13.1. Общие сведения
- •13.2. Проектный расчет валов
- •13.3. Уточненный расчет валов
- •14. Подшипники качения
- •14.1. Общие сведения и классификация
- •14.2. Виды повреждений, критерии работоспособности и расчета
- •14.3. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности с (по заданному ресурсу или долговечности)
- •14.4. Проверка и подбор подшипников по статической грузоподъемности
- •14.5. Особенности расчета нагрузки радиально-упорных подшипников
- •15. Муфты
- •15.1. Муфты глухие
- •15.2. Муфты компенсирующие жесткие
- •15.3. Муфты упругие
- •Список литературы
12. Передача винт-гайка
Общие сведения. Передачи винт – гайка применяют в различных машинах и механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное и для получения большого выигрыша в силе.
Основными достоинствами передач винт–гайка являются: возможность получения медленного движения и высокой точности перемещений при простой и недорогой конструкции передачи, а также большая несущая способность и компактность.
Недостатком передач винт – гайка является низкий КПД.
Передачи винт – гайка применяют в различных машиностроительных конструкциях, например, в подъемно-транспортных машинах (домкраты), в станках (механизмы подачи рабочих инструментов и делительных перемещений), в измерительных приборах (механизмы регулирования и настройки), в винтовых прессах и др.
Рис. 12.1. Передача винт–гайка по схеме домкрата:
H – высота гайки; – высота подъема груза;
Т – крутящий момент на маховике
Основы теории винтовой пары (типы резьб, силовые и кинематические зависимости, КПД) изложены в главе 4.
В винтовых механизмах вращение винта или гайки осуществляется с помощью маховика, рукоятки и т. п. (см. рис. 12.1). Передаточное отношение можно выразить отношением окружного перемещения маховика SM к перемещению гайки (винта) SГ:
(12.1)
где dM – диаметр маховика; р1 – ход винта. При малом ходе винта и большом диаметре маховика можно получить большое передаточное отношение i.
Зависимость между окружной силой Ft на маховике и осевой силой Fa на гайке (винте) запишем в виде
(12.2)
где η – КПД винтовой пары.
Расчет резьбы винтовых механизмов. Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. Для уменьшения износа используют антифрикционные пары материалов (сталь – чугун, сталь – бронза), смазку трущихся поверхностей, малые допускаемые напряжения смятия при проектном расчете. Значение в ходовой резьбе определяют по такой же формуле, как и в крепежной, а именно:
(12.3)
где d2 – средний диаметр резьбы; h – рабочая высота профиля; z – число витков гайки.
Для проектного расчета формулу (12.3) преобразовывают, заменив и обозначив:
— коэффициент высоты гайки,
— коэффициент высоты резьбы. (12.4)
Тогда получим
(12.5)
Здесь = 0,5 для трапецеидальной и прямоугольной резьбы; = 0,75 для упорной резьбы. Значение коэффициента высоты гайки выбирают в интервале = 1,2...2,5. Закаленная сталь – бронза [ ]см = 11... 13 МПа; незакаленная сталь – бронза [ ]см = 8... 10 МПа; незакаленная сталь – чугун [ ]см = 4...6МПа.
После расчета по формуле (12.5) значение d2 принимают по ГОСТу.
Винты, работающие на сжатие, например винты домкратов, проверяют на прочность и устойчивость (см. соответствующие разделы курса «Сопротивление материалов»).
13. Валы и оси
13.1. Общие сведения
На валах и осях размещают вращающиеся детали: шкивы, зубчатые колеса, барабаны и т.п. Вал отличается от оси тем, что передает вращающий момент от одной детали к другой, а ось вращающий момент не передает. Например, на рис. 13.1 момент от полумуфты 3 к шестерне 1 передается валом 2, а на рис. 13.2, барабан грузоподъемной машины передает момент от зубчатого венца канату самим барабаном. При передаче вращающего момента, вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся (рис. 13.2, а) или не вращающейся (рис. 13.2, б). Валы, несущие на себе детали, через которые передается вращающий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки и поэтому такие валы работают одновременно на изгиб и кручение. При действии осевых нагрузок, как, например в косозубых цилиндрических, конических и червячных передачах, валы работают также на растяжение или на сжатие.
Рис. 13.1. Прямой ступенчатый вал: 1 – шестерня; 2 – вал;
3 – полумуфта
Рис. 13.2. Оси: а) вращающаяся ось; б) не вращающаяся ось
По форме геометрической оси различают валы прямые, коленчатые и гибкие. По конструкции различают валы и оси: гладкие, фасонные или ступенчатые, а также сплошные и полые.
Для осевого фиксирования деталей на валу или оси используются уступы (рис. 13.3, д–ж), буртики (рис. 13.3, а), конические участки (рис. 13.3, б), стопорные кольца (рис. 13.3, в), распорные втулки, которые могут монтироваться в одном комплекте с другими деталями (рис. 13.3, г). Переходные участки между двумя диаметрами выполняют: 1) с галтелью постоянного радиуса (рис. 13.3, ё); 2) с галтелью переменного радиуса (рис. 13.3, ж). Такая галтель снижает концентрацию напряжений. Применяется она на сильно нагруженных участках валов и осей. Полыми валы изготовляют для уменьшения массы или в тех случаях, когда через вал пропускают другую деталь, подводят масло.
Рис. 13.3. Виды переходных участков валов
Для обеспечения необходимого вращения деталей вместе с осью или валом применяют шпонки, шлицы, штифты, профильные участки валов и посадки с натягом.
Оси и валы изготовляют в основном из углеродистых и легированных конструкционных сталей, так как они обладают высокой прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легко получаются прокаткой цилиндрические заготовки и хорошо обрабатываются на станках. Чаще применяют сталь Ст5 для валов без термообработки; сталь 45 или 40Х для валов с термообработкой (улучшение); сталь 20 или 20Х для быстроходных валов.