Курсовая работа (т): Проектирование узла крепления

 - высота стенки в рассматриваемом сечении;

 - допускаемое касательное напряжение.

При выборе толщины стенки в качестве расчётного сечения кронштейна принимают сечение, где стенка включается в работу и имеет наименьшую высоту (сечение 2-2).

В расчётах принимаем, что сечение 2-2 находится на расстоянии  от точки приложения силы .

Из технологических соображений толщина стенки кронштейна делается постоянной по всей длине кронштейна. Следует иметь ввиду, что напряжения в стенке по направлению к основанию кронштейна уменьшаются, так как перерезывающая сила остаётся постоянной по длине кронштейна, а высота стенки увеличивается.

Для снижения массы кронштейна или для размещения какой-либо коммуникации в стенке делают вырезы. Высота выреза делается не более половины высоты стенки кронштейна.

Расчёт толщины и ширины поясов проведём сначала для сечения 2-2, а затем для сечения 3-3. Здесь стенка имеет наименьшую строительную высоту, и сплошное сечение кронштейна переходит в сечение двутавра. Ширину пояса  в данном сечении примем ширине проушины .

По направлению к основанию кронштейна ширина пояса, как правило, увеличивается, а толщина  остаётся постоянной из технологических соображений.

Как уже отмечалось, пояса кронштейна воспринимают осевые усилия. Разрушение растянутого пояса происходит при напряжениях, равных критическим напряжениям потери устойчивости. Размеры пояса определим исходя из его площади, которую найдём из условия сохранения им большей устойчивости. В этом случае площадь пояса определится по следующей методике.

Напряжения, действующие в поясе, равны

,

,

условие  выполняется.

Расчёт ширины пояса для сечения 3-3 производится по условию

.

Расчёт болтов крепления

Болты крепления кронштейна подбираются из условия работы на разрыв и на срез. На срез работают все болты, и усилия между ними распределяются пропорционально их жесткостям среза.

Диаметр болта  по условию расчёта его на разрыв определяем из равенства

.

где - количество болтов крепления вверху или внизу основания.

Из условия работы болта на срез по одной плоскости можно записать

,

где  - общее количество болтов крепления;

 - напряжение среза болта.

Тогда

Из двух значений диаметров болтов выбираем наибольший и для него определяем действующее в нём суммарное напряжение от среза и растяжения  и сравниваем его с .

В конструкциях элементов ЛА используется, в основном, точечное крепление кронштейнов. Точечное крепление кронштейна производится в двух - шести точках, и только в этих точках крепление является контактным. Технологический перепад может составлять от одного до трёх миллиметров.

Расчёт толщины подошвы

Толщина подошвы из условия смятия её под болтом от силы определяется как

где  - коэффициент, учитывающий различные виды нагружения подошвы;

;

 - предел прочности материала кронштейна.

Толщина подошвы из условия местного изгиба основания в зоне крепления кронштейна определится из условия

.

Из условия технологичности выбираем .

2. Проектирование узла крепления. Литьё

В качестве материала узла крепления для литья примем сплав АЛ9, для которого . Литьё будем производить в кокиль.

Расчёт проушины без подшипников и втулок

Расчёт ведётся в следующей последовательности.

Диаметр соединительного болта определяется выражением

,

где  - число плоскостей среза;

 - расчётное напряжение среза болта.

Принимаем .

Толщина проушины определяется как максимальная из величин  и :

 - толщина проушины из условия смятия материала болта, принимаем, что ;

 - толщина проушины из условия смятия материала проушины, принимаем, что .

Ширина перемычек проушины определяется как максимальная из условия среза проушины от силы  и разрыва от силы :

 - ширина перемычки из условия разрыва проушины по плоскости разрыва;

 - ширина перемычки из условия среза проушины по плоскости среза;

,  - расчётные напряжения разрыва и среза материала проушины;

 - коэффициент концентрации, в общем случае зависит от вида нагружения соединения, числа проушин, размеров самого соединения.

Ширина перемычки  определяется аналогичным образом.

Остальные размеры назначаются исходя из конструктивных и технологических соображений.

Проектировочный расчёт корпуса балочного кронштейна

Расчёт проводим аналогично расчёту корпуса балочного кронштейна при щтамповке.

 от точки приложения нагрузки.

Тогда

Должно выполняться условие

В выбранном сечении от усилий  и  действуют напряжения

Условие  выполняется.

Далее переходим к расчёту толщины стенки. Стенка воспринимает перерезывающую силу. Её толщина рассчитывается из условия среза по формуле

где  - угол наклона пояса кронштейна к продольной оси;

 - высота стенки в рассматриваемом сечении;

 - допускаемое касательное напряжение.

При выборе толщины стенки в качестве расчётного сечения кронштейна принимают сечение, где стенка включается в работу и имеет наименьшую высоту (сечение 2-2).

В расчётах принимаем, что сечение 2-2 находится на расстоянии  от точки приложения силы .

Из технологических соображений толщина стенки кронштейна делается постоянной по всей длине кронштейна. Следует иметь ввиду, что напряжения в стенке по направлению к основанию кронштейна уменьшаются, так как перерезывающая сила остаётся постоянной по длине кронштейна, а высота стенки увеличивается.

Напряжения, действующие в поясе, равны

,

,

Расчёт ширины пояса для сечения 3-3 производится по условию

.

Расчёт толщины подошвы

Толщина подошвы из условия смятия её под болтом от силы определяется как

где  - коэффициент, учитывающий различные виды нагружения подошвы;

;

 - предел прочности материала кронштейна.

Толщина подошвы из условия местного изгиба основания в зоне крепления кронштейна определится из условия

.

Из условия технологичности выбираем .

3. Проектирование узла крепления. Сварка

В качестве материала узла крепления для сварки примем сплав АМГ6, для которого . Узел крепления будет состоять из следующих элементов: проушины под подшипник (штамповка), подошвы (фрезерование) и трех пластин. Так как для этого материала сечение уже подобрано (смотри Раздел I) воспользуемся уже готовыми размерами сечения.

Расчёт сварных швов

Рассмотрим шов проушины. В этом сечении шов работает на отрыв

Шов в месте соединения верхней пластины с подошвой работает на отрыв. Спроектируем  на ось верхней пластины

Шов в месте соединения нижней пластины и подошвы работает на сдвиг от силы

Таким образом, видим, что швы удовлетворяют условиям прочности.

Заключение

Проушины с втулками применяются в двух случаях: при передаче больших сил, когда применение подшипников нерационально, из-за их большого размера, и для уменьшения размеров проушины кронштейнов из алюминиевых и магниевых сплавов.

Втулка (с буртиком или без буртика) устанавливается в тело проушины по прессовой посадке, образуя неподвижное соединение, у которого допустимое напряжение смятия больше, чем у подвижного. Кроме того, повышается давление по поверхности трения «втулка - стальной болт». В случае разработки отверстия втулка без труда может быть заменена.

Втулки с буртиком применяются в случаях, когда по плоскости контакта проушин происходит перемещение. Для предотвращения заклинивания, материал втулки должен иметь меньший предел прочности по сравнению с материалом болта.