это быстро и бесплатно
Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!
Ознакомительный фрагмент работы:
ГОУ ВПО
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Научно-исследовательский университет
Кафедра деталей машин
Расчетная работа
по дисциплине: «Детали машин и основы конструирования»:
«Расчет и выбор болтовых и штифтовых соединений для различных конструктивных решений»
Выполнил студент МиАС III – 2 | КАРАБАНОВ.В.М.. |
Проверил | АБРАМОВ В.Н. |
Москва 2010 г.
Номер варианта –45
Внешняя нагрузка на кронштейн и пластины F=55кН
Число болтов z=6
Материал болтов 4.6
Айзенберг Михаил
1. Расчет и подбор стандартных болтов для крепления кронштейна для случаев нагружения, приведенных в п.1.1-1.3
1.1 Болты нагружены осевой растягивающей силой (предварительная и последующая затяжка их отсутствует).
Расчетный внутренний диаметр резьбы
мм
где - допускаемые напряжения в винте при растяжении
Н
- коэффициент запаса прочности
Выбираем диаметр болта d1=10.11 мм.(М12)
1.2.1 Затяжка болтов производится до приложения силы
где Fвн – внешняя отрывающая нагрузка, приходящаяся на один болт (при равномерном нагружении Н;
- коэффициент основной нагрузки при отсутствии прокладок;
К – коэффициент затяжки.
Расчетную силу Fр и диаметры болтов (п.1.2.1 и п. 1.2.2) определили для двух вариантов внешней нагрузки: Айзенберг Михаил
а) при постоянной внешней нагрузке (К=1,5…2)
Выбрали К=1,75 и .
Н
МПа
Выбрали коэффициент запаса прочности при неконтролируемой затяжке.
мм.
Выбрали диаметр болта d1=17.29мм. (М20).
Вновь выбрали коэффициент запаса прочности .
МПа
мм.
Выбрали диаметр болта d1=20.75 мм. (М24).
б) при переменной от 0 до F внешней нагрузке (К=2…4)
Выбрали К=3 и
Н
МПа
Выбрали коэффициент запаса прочности при неконтролируемой затяжке.
мм.
Выбрали диаметр болта d1=26.21мм. (М30).
1.2.2 Последующая дополнительная затяжка болтов под нагрузкой F:
а) при постоянной внешней нагрузке (К=1,5…2)
Выбрали К=1,75 и .
Н
МПа
Выбрали коэффициент запаса прочности при неконтролируемой затяжке.
мм.
Выбрали диаметр болта d1=17.29 мм. (М20).
б) при переменной от 0 до F внешней нагрузке (К=2…4)
Выбрали К=3 и
Н
МПа
мм.
Выбрали диаметр болта d1=26.21 мм. (М30).
1.3 Расчет болта при условии нагружения по п.1.2.1,б, но с контролируемой затяжкой.
Выбрали К=3,5, и коэффициент запаса прочности .
МПа
мм
Выбрали диаметр болта d1=17,29 мм. (М20).
Н
2. Для выбранного диаметра стандартного болта при нагружении по п.1.3 выполнили следующее:
2.1 Определили размеры плиты кронштейна
t=(3…4)d=(60…80)=70 мм.
С=(1,0…1,2)d=(20…24)=22мм.
Е=(1,2…1,5)d=(24…30)=27 мм.
h1=(1,3…1,6)d=(26…32)=30 мм.
где d – номинальный(наружный) диаметр болта.
2.2 Подобрали длину болта l и его резьбовой части l0, а также гайку для этого болта, с учетом l3=(1…3)p=6.
Длину болта приняли равной 80мм.
Болт М36 – 8g35.56 ГОСТ 7798-70
Болт нормальной точности исполнения 1, диаметром резьбы d=20 мм., длиной 80 мм., с крупным шагом резьбы, с полем допуска 8g, классом прочности 5.6, маркой стали 20, без покрытия.
Гайка М36 – 6.35 ГОСТ 5915-70
Гайка нормальной точности исполнения 1, диаметром резьбы d=20 мм., с крупным шагом резьбы, с полем допуска 7Н, классом прочности 6, маркой стали 20, без покрытия.
3. Для крепления кронштейна при нагружении по п.1.3 и выбранных параметров по п.2 выполнили следующее:
3.1 Определяли аналитически величину предварительной затяжки болта
мм
мм
где - площадь сечения гладкой части болта, мм;
- площадь сечения нарезанной части болта, мм.
где - податливость болта, равная его деформации при единичной нагрузке;
- модуль упругости материала болта ( Н/мм2);
l2 – длина гладкой части стержня болта, мм;
l1 – расчетная длина нарезанной части болта между гладкой частью болта и опорной поверхностью гайки, плюс половина длины свинчивания (высоты гайки), мм.
мм
где - площадь поперечного сечения деталей в месте распространения деформации, мм;
а – диаметр опорной поверхности гайки, который в расчетах можно принимать равным размеру под ключ, т.е. мм;
Для соединения плит кронштейна без прокладок
Н
Н
3.2 Определить графически величины сил, действующих после приложения внешней нагрузки.
Рис. 3. Диаграмма совместной работы деталей соединения.
3.3 Определить аналитически величины нагрузок .
Н
Н
Н
Н
ПроверкаН
3.4 Рассчитать болт на статическую прочность (по максимальным напряжениям):
,
где - максимально возможные напряжения в болте;
Условие выполняется.
МПа
3.5 Проверить болты на выносливость от действия на соединение возможной переменной временной нагрузки, изменяющейся по циклу от до с амплитудой .
Амплитуда нормальных напряжений
МПа
Нормальные напряжения в болте затяжки (минимальные напряжения цикла)
МПа
Средние нормальные напряжения в болте
МПа
Максимальные напряжения в болте
МПа
Запас прочности по переменным напряжениям подсчитывается по формуле
где- предел выносливости материала определяется по табл.1,1[1](МПа);
- эффективный коэффициент концентрации напряжений();
- коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений.
Условие выполняется.
4. Для соединения пластин болтами, нагруженными статической силой F, сдвигающей детали в стыке, выполнить следующее:
4.1 Рассчитать и подобрать стандартные болты, установленные в отверстии с зазором при одной плоскости стыка в соединении. Необходимый внутренний диаметр резьбы
мм
где f – коэффициент трения для стальных поверхностей(f=0,15…2=0,17);
i– число плоскостей стыка деталей(i=1);
Kсц – коэффициент запасасцепления(Ксц=1,3…1,5=1,4)
МПа
Выбрали диаметры болтов d1=31,67. (М36).
выбрали коэффициент запаса прочности .
4.2 Рассчитать и подобрать стандартные болты, установленные в отверстии с зазором при двух плоскостях стыка(i=2) в соединении (рис. 4,б)
мм
Выбрали диаметры болтов d1=26,21мм. (М30).
Вновь выбрали коэффициент запаса прочности
МПа
мм
Выбрали диаметры болтов d1=26.21 мм. (М30).
4.3 Болт установлен в отверстие, калиброванное разверткой без зазора, при двух плоскостях стыка в соединении
4.3.1 Определить диаметр стержня болта в опасном сечении
мм
где - число болтов, принимаемое в два раза меньше чем по варианту задания;
- допускаемые напряжения на срез болтов(МПа);
i=2 – число плоскостей среза.
Выбрали диаметр болта d0=11мм. (М10).
4.3.2 Определить требуемую рабочую толщину средней пластины из условия прочности детали на смятие
мм
где - допускаемые напряжения на смятие для болтового соединения определятеся по табл.14 [1] (МПа).
Выбрали материал пластин – Ст 20кп.
4.3.3 Определить размеры(толщины) пластин (рис.4, А-А) и выбрать стандартный болт по ГОСТ 7817-72 [1].
Толщина средней пластины без фасок на отверстии или при наличии фасок на отверстии , где - глубина фасок .
Приняли мм.(без фасок) и мм.(с фасками).
Толщина крайних пластин
где - 1…8 мм. – добавка, зависящая от мм.
Приняли мм.
Приняли мм.
Длина рабочей части болта
мм.
мм.
Условие выполняется.
4.3.4 Сделать эскиз резьбового соединения
5. Для соединения пластин с помощью пальца, нагруженного статической силой F, выполнить следующее:
5.1 Определить диаметр пальца в опасном сечении по зависимости п. 4.3.1 при .
мм.
Выбрали диаметр болта d=8,37 мм. (М10).
5.2 Определить толщины средней h4 и крайних h5 пластин. Из зависимости по п.4.3.2
мм.
мм – в зависимости от диаметра пальца
(мм.)
Приняли h4=31 мм.
мм.
Приняли h5=16мм.
5.3 Сделать эскиз соединения пластин с помощью пальца
6. Результаты расчетов занести в сводную таблицу и сделать сравнительный анализ различных вариантов конструктивных решений соединений
Сводная таблица результатов расчета
Крепящиеся элементы | Вид нагружения болтов(по пункту задания) | Расчетный диаметр | Принятый диаметр | Обозначение резьбы выбранного болта | |||
Кронштейн | 1.1 Болт нагружен осевой силой | 8,82 | 10,11 | M12 | |||
1.2 Болт предварительно затянут и нагружен осевой силой (неконтролируемая затяжка) | 1.2.1 Последующая затяжка отсутствует | при постоянной нагрузке | 19 | 20,75 | M24 | ||
при переменной нагрузке | 23,2 | 26,21 | M30 | ||||
1.2.2 Последующая затяжка под нагрузкой возможна | при постоянной нагрузке | 15,7 | 17,29 | M20 | |||
при переменной нагрузке | 21,7 | 26,21 | M30 | ||||
1.3 Условия нагружения по п.1.2.1,б с контролируемой затяжкой | 16,4 | 17,29 | M20 | ||||
Пластины | 4. Пластины, нагруженные статической силой, сдвигающей детали в стыке | 4.1 Болты установлены с зазором (одна плоскость стыка) | 27,9 | 31,67 | M36 | ||
4.2 Болты установлены с зазором (две плоскости стыка) | 25,5 | 26,21 | M30 | ||||
4.3 Болты установлены без зазора (две плоскости стыка) | 11 | 11 | M10 | ||||
5. Один палец нагружен статической силой | 7,8 | 8,37 | M10 |
7. Штифт установлен в отверстие, калиброванное разверткой без зазора в двух плоскостях стыка в соединении
7.1 Определить диаметр стержня штифта в опасном сечении
мм
где - число штифтов, принимаемое в два раза меньше чем по варианту задания;
- допускаемые напряжения на срез штифтов(МПа);
i=2 – число плоскостей среза.
Штифт 3 20 ГОСТ 3128-70
7.2 Определить диаметр пальца в опасном сечении по зависимости п. 4.3.1 при .
мм.
Штифт 5 20 ГОСТ 3128-70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 1999. – Т.1.
2. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высш.шк., 1998.
Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.
Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов
Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит
Бесплатные доработки и консультации
Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки
Гарантируем возврат
Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа
Техподдержка 7 дней в неделю
Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему
Строгий отбор экспертов
К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»
Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован
Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн
Определить румб линии 3-4, если известны дирекционный угол линии 1-2 и...
Решение задач, Геодезия
Срок сдачи к 26 дек.
Запрограммировать на Паскале с соблюдением условием оформления работы
Контрольная, Вычислительная математика
Срок сдачи к 8 янв.
Решить лабораторные работы
Лабораторная, Криптографические методы защиты информации, информатикаэ\
Срок сдачи к 8 янв.
Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!