Министерство образования и науки Российской Федерации
Псковский государственный университет
Детали машин
Методические указания по выполнению расчетно-графической работы
и курсового проекта
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки
050100- педагогическое образование
профиль подготовки – технология
Псков
Издательство ПсковГУ
2013
УДК 621.81
ББК 33.44
И 20
Рекомендовано к изданию кафедрой «Технология обработки материалов»
Псковского государственного университета,
протокол заседания кафедры №1 от13.09.13
Рецензенты:
-, зав. кафедрой «Технология обработки материалов»
-,к. т.н., доцент кафедры «Теория механизмов и машин»
Псковского государственного университета
Иванов машин. Методические указания по выполнению
расчетно-графической работы и курсового проекта. Псков.
Издательство ПсковГУ, 2013.-64стр.
В первой части методических указаний «Детали машин» представлены краткие сведения по расчету резьбовых и сварных соединений, а также варианты задач необходимых для выполнения расчетно-графической работы в 5 семестре. Во второй части указаний даны методические рекомендации и задания для выполнения курсового проекта в 6 семестре. В приложении приведены примеры сборочных чертежей редукторов и пример оформления курсового проекта.
Содержание методических указаний соответствует дидактическим требованиям образовательного стандарта.
Методические указания предназначены для студентов обучающихся по направлению подготовки 050100- педагогическое образование, профиль подготовки – технология, но могут быть использованы и для обучения студентов других направлений подготовки, изучающих «детали машин» по сокращенной программе.
,2013
Псковский государственный университет
Содержание
Стр.
l. Введение……………………….. …………………………………………4
ll. Указания к расчетно-графическому заданию…………………………..5
lll. Методические указания к курсовому проекту…………………………19
lV. Задания на курсовой проект………………………………….…………..20
V. Литература………………………………………………………………….30
Приложение 1.Примеры сборочных чертежей…………..………………….31
Приложение 2. Пример выполнения курсового проекта……………………42
l. Введение
Целью курса «Детали машин» является освоение методов правил и норм проектирования машин и механизмов. Изучение основ расчета и конструирования деталей машин состоит из двух этапов.
На первом этапе (5 семестр) студенты слушают курс лекций и выполняют расчетно-графическое задание на тему «Расчет резьбовых и сварных соединений». На втором этапе (6 семестр) студенты выполняют курсовой проект с последующей защитой и сдают экзамен.
II. Указания к расчетно-графическому заданию
Каждый студент выполняет в 5 семестре две задачи, одна на тему «Расчет резьбовых соединений», другая – «Расчет сварных соединений». Номера задач для решения и вариант числовых данных указывает преподаватель. При решении задач все этапы расчетов следует иллюстрировать; необходимо составить эскиз рассчитываемого соединения, указать действующие усилия, моменты и проставить необходимые параметры. Уравнения и расчетные формулы вначале записать в общем виде с краткими пояснениями, а затем вместо буквенных обозначений подставить их числовые значения. По ходу расчетов надо давать ссылки на источник принятых расчетных сведений. Список использованной литературы привести в конце работы. Полученные значения должны быть округлены до стандартных значений в соответствии с ГОСТ или нормалями.
ll.1Указания к решению задач «Расчет резьбовых соединений»
Материалы и классы прочности резьбовых деталей. Допускаемые напряжения.
Материалы резьбовых деталей. При выборе материала резьбовых деталей учитывают величину и характер нагрузки (статическая, переменная), условия работы (температуру, возможность коррозии и др.), способ изготовления и объем производства деталей.
Стандартные крепежные резьбовые детали общего назначения изготавливают из низко - и среднеуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20, 35 и др. Эти стали обладают высокой пластичностью и в условиях массового производства позволяют изготовлять резьбовые детали методом холодной штамповки с последующей накаткой резьбы. Они хорошо обрабатываются резанием. Легированные стали марок 40Х, 30ХГСА и др. применяют для весьма ответственных винтов, болтов, шпилек и гаек.
Для повышения коррозийной стойкости резьбовые изделия, подверженные действию воды или других окислительных сред, оксидируют, омедняют или оцинковывают. В некоторых случаях резьбовые детали изготовляют из неметаллических материалов (нейлон, полиамид и др.).
Классы прочности. В зависимости от механических характеристик материала стальные винты, болты и шпильки изготовляют 10 классов прочности, которые обозначают двумя числами, разделенными точкой: 3.6, 4.6, 4.8, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.
Первое число, умноженное на 100, указывает минимальное значение временного сопротивления в Н/мм материала резьбовой детали; произведение чисел, умноженное на 10, определяет предел текучести в Н/мм (для класса прочности 3.6 значения приблизительные)
При выборе класса прочности (таблица 1) для резьбовых деталей учитывают величину и характер нагрузки: например, класс прочности 4.6 рекомендуют для неответственных деталей; 5.6 – для деталей общего назначения; 6.8 – для деталей средней нагруженности; 10.9 – для деталей высокой нагруженности.
Таблица 1.Классы прочности болтов. ГОСТ 1759.4-87
Для стандартных стальных гаек высотой Н >0,8d установлено 7 классов прочности: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Это число указывает наибольший класс прочности болта, с которым гайка может быть сопряжена в соединении. Например, гайка класса прочности 4 может быть в соединении только с болтами класса прочности не выше 4.8.
Допускаемые напряжения.
Допускаемое напряжение [s]р на растяжение при действии на резьбовое соединение постоянной нагрузки определяют:
[s] р = sт / [s] т (1)
где sт – предел текучести материала болта, МПа; [s] т – коэффициент запаса
прочности.
Коэффициент [s]т запаса прочности при расчете винтов с неконтролируемой затяжкой принимают по табл.2, в зависимости от материала и диаметра резьбы d.
Таблица 2. Значения коэффициента [s]т запаса прочности при расчете винтов с неконтролируемой затяжкой
Сталь | Значение коэффициента [s]т при d, мм 8…16 16…30 30…60 | ||
Углеродистая Легированная | 5…4 6…5 | 4…2,5 5…3,3 | 2,5…1,6 3,3…3,0 |
Большие значения [s]т для легированных сталей объясняются их хрупкостью, а для винтов малого диаметра – зависимостью от квалификации рабочего. По этой причине для силовых соединений при неконтролируемой затяжке не применяют винты диаметром d меньше 8 мм (исходя из опасности разрушения).
При контролируемой затяжке (контроль осуществляют динамометрическими ключами, деформируемыми шайбами и др.) значение [s]т не зависит от диаметра d резьбы. В этом случае для углеродистых сталей [s]т = 1,7…2,2; для легированных - [s]т = 2…3.
Допускаемое напряжение при срезе резьбы стержня винта
[t]cр = (0,2…0,3)sт (2)
Прочность является основным критерием работоспособности резьбовых соединений. Под действием осевой силы в стержне винта возникают напряжения растяжения, в теле гайки – сжатия, в витках резьбы – смятия, среза.
Чаще всего происходит разрушение винта по первому и второму витку, считая от опорного торца гайки; реже – в области сбега резьбы и в подголовочном сечении; для мелких резьб возможен срез витков.
Все стандартные болты, винты и шпильки с крупным шагом резьбы являются равнопрочными на разрыв стержня по резьбе, на срез резьбы и отрыв головки. Поэтому расчет на прочность резьбового соединения проводят только по одному основному критерию – прочности нарезанной части стержня при растяжения:
s р = Fo/Ар < [s] р, (3)
где Fo – осевая сила, растягивающая винт;
[s] р – допускаемое напряжение при растяжении;
Ар – расчетная площадь поперечного сечения нарезанной части винта. Это сечение сложное по конфигурации и его площадь на 20-30 % больше площади круга диаметром d3. Поэтому стандартом принята номинальная расчетная площадь Ар поперечного сечения винта с крупным шагом резьбы:
Ар = π dр/4,
где dр – условный расчетный диаметр резьбы винта:
dp=(d2+d3)/2 (4)
Здесь d2 – средний диаметр резьбы; d3 - внутренний диаметр резьбы винта по дну впадины (см. табл.3)
Таблица 3. Резьба метрическая (выборка), ГОСТ 24705-2004
Номинальный диаметр резьбы d | Резьба с крупным шагом | |||
10 12 16 20 24 |
1,50 9,026 8,160 1.75 10,863 9,853 2,00 14,701 13,546 2,50 18,376 16,933 3,00 22,051 20,319 |
Высота гайки определяется из условия равнопрочности ее витков резьбы на срез и стержня винта на растяжение. В соответствии с этим высота нормальных стандартных гаек
Н=0,8d
Где d - нормальный диаметр резьбы
Высокие гайки имеют высоту Н = 1,2d, низкие – Н=0,5d.
Длину винта, болта или шпильки выбирают в зависимости от толщины соединяемых деталей. Остальные размеры деталей резьбового соединения (гайки, шайбы и др.) принимают, исходя из номинального диаметра d резьбы, который определяется расчетом.
Рассмотрим основные случаи расчета на прочность стержня винта (болта) при различных нагружениях резьбовых соединений.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
