Начертательная геометрия и машиностроительное черчение

МНОГОГРАННЫЕ И КРИВЫЕ ПОВЕРХНОСТИ
Построение проекций пирамиды и ее развертка
Построение проекции прямого круглого цилиндра и его развертка
Построение разверток поверхностей
Построение полной развертки поверхностей треугольной призмы
Построение развертки призмы правильной формы
Комплексный чертеж
Комплексный чертеж прямой
Комплексный чертеж плоскости
Взаимное положение точек и прямых, их принадлежность плоскости
Принадлежность точки и прямой плоскости
Преобразование комплексного чертежа
Проецирование прямой общего положения
Первая и вторая позиционные задачи
Прямая занимает проецирующее положение
Взаимное положение плоскостей
Метрические задачи. Ортогональная проекция прямого угла
Построение взаимно перпендикулярных фигур
Линии наибольшего наклона
Перпендикулярность двух плоскостей
Определение расстояний
Определение расстояния между параллельными фигурами
Определение углов между фигурами
Угол между прямой и плоскостью
Угол между плоскостями
Кривая линия
Понятие поверхности
Точка и линия на поверхности
Коническая и цилиндрическая поверхности
Поверхностью вращения
Принадлежность точки и линии поверхности вращения
Циклическая поверхность
Пересечение поверхности и плоскости
Пересечение конической поверхности вращения плоскостью
Пересечение поверхностей
Способ концентрических сфер
Способ эксцентрических сфер
Пересечение поверхностей второго порядка
Развертки гранных поверхностей
Приближенные развертки развертывающихся поверхностей
Условные развертки
неразвертывающихся поверхностей
Аксонометрические проекции
Ортогональная (прямоугольная) диметрическая проекция
Разъемные соединения
Шпилечные соединения
Соединения деталей машин
Классификация резьбовых соединений
Метрическая резьба
Построение винтовой поверхности на чертеже
Специальные резьбы
Шпилька
Соединение болтом упрощенное
Инструмент для завинчивания и отвинчивания
Условие самоторможения в резьбе
Расчет затянутого и дополнительно нагруженного внешней осевой силой болта
Расчет групповых болтов
Расчет резьбы на прочность
Шпоночные соединения
последовательность проектировочного расчета
Расчет на прочность соединений с сегментными шпонками
Рекомендации по конструированию шлицевых соединений

Рекомендации по конструированию шлицевых соединений

1. Для подвижных соединений рекомендуют рабочую длину ступицы принимать не менее диаметра вала, т.е. lp<d. При коротких ступицах (lp<d) возможно защемление от перекоса при перемещении вдоль вала.

2. В длинных ступицах (lp>1,5d) необходима расточка отверстия выхода стружки при протягивании (см. рис. 64).

3. Для облегчения входа протяжки и сборки соединения в отверстии предусматривают заводные фаски (см. рис. 64).

4. В соединениях, воспринимающих радиальные нагрузки (зубчатые и червячные колеса, звездочки, шкивы), зубья шлицевого соединения желательно располагать симметрично относительно венцов.

5. Для уменьшения изнашивания следует уменьшать зазоры в соединении, повышать точность изготовления и твердость рабочих поверхностей.

Рис.64

Основными критериями работоспособности шлицов являются:

- сопротивление боковых поверхностей смятию (расчёт аналогичен шпонкам);

- сопротивление износу при фреттинг-коррозии (малые взаимные вибрационные перемещения).

Расчет на прочность прямобочных шлицевых (зубчатых) соединений

Проверочный расчет на прочность прямобочных зубчатых соединений аналогичен расчету призматических шпонок.

В зависимости от диаметра вала d (рис. 65) по табл. 7 выбирают параметры зубчатого соединения, после чего соединение проверяют на смятие. Проверку зубьев на срез не производят.

Рис. 65. К расчету прямобочного шлицевого соединения

При расчете допускают, что по боковым поверхностям зубьев нагрузка распределяется равномерно, но из-за неточности изготовления в работе участвует только 75% общего числа зубьев (т.е. коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями (шлицами) Кшл = 0,75).

По аналогии с условием (34)

                                                             (40)

где Т — момент, Нмм; Кшл = 0,75; z — число зубьев (выбирают в зависимости от d по табл. 7); dcp = (D + d)/2 — средний диаметр соединения для прямобочных зубьев, мм; dcp = zm – средний диаметр соединения для эвольвентных зубьев, где т – модуль зубьев;  - площадь смятия, мм2; lр — рабочая длина зубьев, мм; D, l, r (см. рис. 65) — выбирают в зависимости от d по табл. 7;  - допускаемое напряжение на смятие боковых граней зубьев из сталей, имеющих > 500 МПа (  принимают по табл. 8). В таблице 8 приведены значения  для изделий общего машиностроения и подъемно-транспортных устройств, рассчитанных на длительный срок службы. В каждой отрасли машиностроения рекомендуют свои значения с учетом специфики эксплуатации (срок службы, режим нагрузки и пр.), качества изготовления, прочности материалов и др.

Например, в станкостроении рекомендуют более низкие значения:  = 12 – 20 МПа для неподвижных соединений и  = 4 – 7 МПа для подвижных без нагрузки – здесь учитывают влияние соединений на точность станков; в авиации для соединений валов с зубчатыми колесами рекомендуют более высокие значения = 50 – 100 МПа – для получения легких конструкций.

Таблица 7. Зубчатые прямобочные соединения, размеры, мм

Номинальные размеры

z х d х D

b

l

r, не более

Серия

6 х 26 х 30

6

0,3

0,2

Легкая

8 х 32 х 36

6

0,4

0,2

8 х 36 х 40

7

0,4

0,3

8 х 42 х 46

8

0,4

0,3

8 х 46 х 50

9

0,4

0,3

8 х 52 х 58

10

0,5

0,5

6 х 11 х 14

3

0,3

0,2

Средняя

6 x 21 х 25

5

0,3

0,2

6 х 26 х 32

6

0,4

0,3

8 х 36 х 42

7

0,4

0,3

10 х 16 х 20

2,5

0,3

0,2

Тяжелая

10 х 18 x 23

3

0,3

0,2

10 x 21 х 26

3

0,3

0,2

10 x 23 x 29

4

0,3

0,2

10 x 26 x 32

4

0,3

0,2

10 x 28 x 35

4

0,4

0,3

10 x 32 x 40

5

0,4

0,3

10 x 36 x 45

5

0,4

0,3

10 x 42 x 52

6

0,4

0,3

Таблица 8. Допускаемые напряжения смятия  на рабочих гранях зубьев (шлицев)

Соединение

Условия эксплуатации

 на рабочих гранях зубьев

без термической обработки

с термической обработкой

Неподвижное

Тяжелые

Средние

Легкие

35-40

60-100

80-120

40-70

100-140

120-200

Подвижное ненагруженное

Тяжелые

Средние

Легкие

15-20

20-30

25-40

20-36

30-40

40-70

Подвижное под нагрузкой

Тяжелые

Средние

Легкие

3-10

5-15

10-20

Примечания: тяжелые условия эксплуатации означают, что нагрузка знакопеременная с ударами; вибрации большой частоты и амплитуды; плохие условия смазки в подвижных соединениях; невысокая точность изготовления.

Последовательность проверочного расчета зубчатых соединений

Исходные данные:

Передаваемый крутящий момент Т.

Диаметр вала d и длина ступицы lст.

Условия работы.

Последовательность расчета:

1.Задаются видом зубчатого соединения в зависимости от точности центрирования деталей, величины нагрузки, условий эксплуатации и типа производства.

2. Зная диаметр вала d, по ГОСТу принимают размеры зубчатого соединения, причем серией задаются в зависимости от характера соединения и условий работы.

3.  Из условия прочности на смятие определяют расчетное напряжение  в соединении и сравнивают с допускаемыми  (табл. 8). Если  превышает  более чем на 5%, то увеличивают длину ступицы lст или принимают другую серию, а иногда другой вид соединения и повторяют проверочный расчет.

Штифтовые и профильные соединения

Штифтовые соединения служат для соединения осей и валов с установленными на них деталями при передаче небольших вращающихся моментов. Образуются совместным сверлением соединяемых деталей и установкой в отверстие с натягом специальных цилиндрических или конических штифтов (рис. 66). Соединения предназначены для точного взаимного фиксирования деталей, а также для передачи небольших нагрузок.

Рис.66 Штифтовые соединения

Рис.67 Конструкции штифтов

Известны цилиндрические (рис.67,а,б), конические (рис.67, в, г, д), цилиндрические пружинные разрезные (рис.67, е), просечённые цилиндрические, конические и др. (рис.67, ж, з, и, к), простые, забиваемые в отверстия (рис.67, б, в), выбиваемые из сквозных отверстий с другой стороны (гладкие, с насечками и канавками, пружинные, вальцованные из ленты, снабжённые резьбой для закрепления или  извлечения (рис.67, д) и т.д. Применяются специальные срезаемые штифты, служащие предохранителями.

По назначению их разделяют на силовые и установочные. На рис. 68 показана установка цилиндрического штифта. В качестве силовых используют конические и фасонные штифты.

Рис. 68. Соединение цилиндрическим штифтом

При больших нагрузках ставят два или три штифта (под углом 90 или 120°). При передаче знакопеременной нагрузки эти штифты следует устанавливать так, чтобы исключить их выпадение. Материал штифтов — сталь Ст5, Стб, 40, 35Х и др. Гладкие штифты выполняют из стали 45 и А12, штифты с канавками и пружинные – из пружинной стали.

При закреплении колёс на валу штифты передают как вращающий момент, так и  осевое усилие.

Достоинства штифтовых соединений:

- простота конструкции;

- простота монтажа-демонтажа;

- точное центрирование деталей благодаря посадке с натягом;

- работа в роли предохранителя, особенно при креплении колёс к валу.

Недостатком штифтовых соединений является ослабление соединяемых деталей отверстием.

Подобно заклёпкам штифты работают на срез и смятие. Соответствующие расчёты выполняют обычно как проверочные

      

Штифты с канавками рассчитывают также, как гладкие, но допускаемые напряжения материала занижают на 50%.

Профильные соединения относятся к бесшпоночным соединениям. Соединяемые детали скрепляются между собой посредством взаимного контакта по некруглой поверхности. Простейшим профильным соединением является соединение с валом или с осью, как показано на рис. 69, а. Более совершенными являются профильные соединения с овальным контуром поперечного сечения. По сравнению со шпоночными и шлицевыми соединениями профильные обеспечивают лучшее центрирование и более высокую прочность, но сложность изготовления профильного отверстия ограничивает их применение. Расчет па прочность профильных соединений сводится в основном к проверке их рабочих поверхностей на смятие.

Рис. 69. Профильные соединения

Рекомендуемая последовательность проектировочного расчета