Составление и анализ структурной схемы механизма

В случае, когда конструкция не типовая нужно составить (придумать) принципиальную схему механизма, позволяющего выполнить поставленную задачу.

В данном случае в качестве заданий выбраны типовые конструкции, поэтому структурные схемы составляются по ним.

В качестве примера представлены схемы винтового домкрата (рис. 4.1.а) и съёмника для втулок (рис. 4.2.) и приведен анализ схемы винтового домкрата.

Пример. Анализ структурной схемы задания «Домкрат».

Критерии работоспособности винта (Рис. 4.1а).

Рабочий, прикладывая к рукоятке 5 усилие Р_раб на расстоянии l от оси вращения, заставляет винт 1 вращаться в неподвижной гайке 2 и, преодолевая действие веса Q груза 6, поднимать его. Таким образом, гайка 2 относительно корпуса 3 неподвижна, винт 1 относительно гайки 2 – подвижен.

В резьбе на длине свинчивания l _св винта 1 и гайки 2, витки резьбы винта давят на витки резьбы гайки (рис. 4.1.б) суммарным усилием Q и, т.к. винт вращается, на поверхностях стыка витков возникает момент сил сопротивления движению Т_р.

Чашка домкрата 4, на которой лежит груз 6, относительно груза неподвижна. Но, так как винт 1 вращается, в плоскости стыка «а-а» чашки 4 и головки винта действует момент сил трения Т_оп, препятствующий движению.

Через чашку 4 на головку винта 1 по плоскости контакта «а-а» передается вес Q груза 6. С другой стороны, винт 1 опирается своими витками на длине свинчивания на витки резьбы гайки (рис. 4.1.б.). Так как каждому действию есть равное и противоположно направленное противодействие, в витках резьбы гайки 2 возникает опорная реакция Q',

направленная вверх и действующая на винт (рис. 4.1.в). Поэтому участок винта между чашкой 4 и гайкой 2 сжат. Эпюра сжимающих сил Q приведена на рис. 4.1.в.

Для того, чтобы вращать винт, поднимая груз, нужно преодолеть трение на опоре Т_оп (плоскость «а-а») и сопротивление в резьбе Т_р. С этой целью рабочий с помощью рукоятки создает момент

Т_раб = Р_раб · l ≥ Т_оп + Т_р

Получается, что винт нагружен, кроме сжатия, крутящим моментом Т_оп на участке между плоскостями «а-а» и «d-d» и Т_р на участке между плоскостями «d-d» и «m-m» (рис. 4.1.в).

Осевая сила, сжимающая винт, уменьшается по мере увеличения числа витков резьбы гайки, на которые он опирается. Поэтому на эпюре Q (рис. 4.1.в) усилие, сжимающее винт, уменьшается на длине свинчивания l _св от максимума до нуля. Момент сопротивления в резьбе, зависящий от этого усилия, также уменьшается от максимума в плоскости «k-k» до нуля в плоскости «m-m». Таким образом винт работает на сжатие с кручением.

Кроме того, т. к. винт-стержень, сжимаемый продольной силой, нужно проверить возможность потери им устойчивости при подъеме груза на заданную высоту.

Анализ нагруженности других деталей механизма приведен в соответствующих разделах руководства.

5. Конструирование винтов.