Главная | Обратная связь

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ВИДА ТЕРМООБРАБОТКИ

УЗЕЛ ШАРНИРНОГО МЕХАНИЗМА

 

Методические указания к расчетно-графической работе

 

 

Санкт-Петербург

Узел шарнирного механизма:Метод. указания к расчетно-графической работе для студентов С-ПбИмаш смешанного и вечернего обучения всех специальностей.

Изложена методика выбора допускаемых напряжений, дан порядок расчета элементов конструкции, приведены справочные данные по выбору отдельных параметров.

 

Составитель: д.т.н., проф. А.Г. Ташевский

Рецензенты: к.т.н., проф. А.В. Приемышев
к.т.н., доц. А.А. Янсон

Методические указания утверждены на заседании кафедры

 

Редактор Г.Л. Чубарова

 

П21(03)

Подписано в печать 13.12.2005 Формат 60х90 1/16

Бумага тип. №3. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,5

Уч. – изд. л.1,5 Тираж 100 экз. Заказ № 36

Издание Санкт-Петербургского института машиностроения

195197, Санкт-Петербург, Полюстровский пр., 14

ОП ПИМаш

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Цель- практическое усвоение в курсах "Основы конструирования машин " и "Детали машин" разделов: "Критерии работоспособности", "Выбор допускаемых напряжений".

Объёмрасчётно-графической работы- пояснительная записка на листах формата А4 объёмом до 10 страниц и чертеж узла на листе формата A3, которые выполняются в соответствии с требованиями ЕСКД.

Пояснительная записка содержит титульный лист, содержание, техническое задание, описание разработанной конструкции, расчётную часть, приложения, список использованной литературы. Все расчеты делаются в системе СИ.

Чертёж выполняется карандашом на ватмане или на компьютере с использованием программ компьютерной графики и с последующей печатью чертежа.

Объект проектирования(на стадии эскизного проекта) - узлы шарнирных механизмов: машины для литья под давлением, рессорного молота.

Принципиальная схема узла- составные части узла, рис.1:
1– палец, 2 – проушина обоймы или корпуса, 3– втулка штока или тяги.

Действующие нагрузки- на рис.1 показана сосредоточенная сила F, приложенная к пальцу, и реакции в опорах пальца 0,5F.

Задание- помещено в Приложениях, где показан конкретный узел и приведены исходные данные для проектирования:

- максимальная нагрузка F _mах;

- коэффициент асимметрии цикла R F  = F min / Fmax , см. типовой график, рис. 2, который характеризует изменение нагрузки во времени;

- число циклов изменения нагрузки N_ц ;

- соотношение длины и диаметра опорной поверхности пальца l / d;

- соотношение длины и ширины прямоугольного поперечного сечения штока или тяги b/а.

Остальные размеры деталей принимают на основании расчётов и техни­ческих рекомендаций.

Рис. 1. Принципиальная схема шарнирного узла: 1–палец; 2–проушина обоймы
или корпуса; 3–втулка штока или корпуса

Последовательность выполнения задания:

1. Выбор материалов и вида термообработки деталей узла.

2. Определение диаметра пальца шарнира из условий износостойкости и прочности.

3. Определение других размеров узла.

4. Оформление чертежа узла по ЕСКД.

5. Оформление расчётно-пояснительной записки по ЕСКД.

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ВИДА ТЕРМООБРАБОТКИ

Материалы деталей выбирают в соответствии с основными критериями работоспособности, технологичности и экономичности. Если основным критерием работоспособности является прочность, преимущественно применяют закаливаемые и улучшаемые стали, по критерию жесткости – нормализуемые и улучшаемые стали. Если основным критерием является контактная прочность, то используют стали, закаливаемые по поверхности до высокой твёрдости 57–62 HRC_э.

Благодаря относительно малым скоростям скольжения в шарнирных узлах рассматриваемых машин и устройств возможно использование сталей как для пальца, так и для сопряженной с ним проушины тяги или обоймы. При этом для повышения износостойкости шарнира рекомендуется назначать разную твердость трущихся поверхностей деталей: выше твёрдость у пальца и ниже у проушины. Для повышения твёрдости поверхности пальца до 45...60 HRC применяют поверхностную закалку токами высокой частоты, цементацию с последующей закалкой, а также цианирование, азотирование или накатку роликом.

При назначении цементации применяют стали с малым содержанием углерода (до 0,2%). При назначении поверхностной закалки ТВЧ применяют углеродистую сталь с содержанием углерода около 0,4%.

Для снижения стоимости изделия подбор материала начинают с менее дорогих и дефицитных марок, например, углеродистых термически улучшенных сталей. Однако, если при проверочном расчёте запас прочности окажется недостаточным, следует перейти к низко- или среднелегированным сталям.

Для других деталей узла материал и его марку назначают с учётом требований повышения технологичности изготовления: свариваемость, ковкость, литейные качества, обрабатываемость и т.п. Для штока или тяги целесообразно использовать углеродистые стали. Переход к легированным сталям должен быть обоснован расчетом на прочность. Для обоймы при нагрузках, близких к статическим, может быть рекомендован чугун, при переменных нагрузках –малоуглеродистые нормализованные и термически улучшенные стали.

Марки материалов и их механические характеристики, необходимые для расчёта, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Механические свойства материалов [1]

Марка материала	Термо- химическая обработка	Пределы, МПа.	Твердость (НВ), HRc, [HV]	Деталь
теку- чести σт	временного сопротивле- ния σв	выносливости
при растяжении σ-1р	при изгибе σ -1и
ЧУГУНЫ
СЧ35	-	.		.	-	(194)20*	Обойма (лит.)
ВЧ35	-			-	-	(140) 15*	Обойма (ков.)
СТАЛИ Ст5	Нормализация					(140)15*	Обойма (свар.)
	Нормализация					(167)16*	Шток, тяга
	Нормализация					(194)20*	Шток, тяга
	Закалка ТВЧ					45-50	Палец
	Улучшение					(174) 18*	Шток, тяга
	Закалка					45-50	Палец
12ХНЗА	Цементация					40-60	Палец

* Твердость неупрочненной поверхности измеряют по Бринелю (НВ), твердость по Роквеллу HRc дана для сравнения.

** Твердость азотированной поверхности измеряют по Виккерсу [HV], твердость по Роквеллу дана для сравнения.