Конструирование кронштейнонов

Министерства  Образования и Науки РФ

Ульяновский государственный технический университет

Институт  авиационных технологий и управлений

Кафедра “Самолетостроение” 
 
 
 
 
 
 

Отчёт

по расчётно-графической работе №5

“Конструирование кронштейнонов”

по дисциплине «Прочность конструкций» 

Вариант №18 
 
 

Работу  выполнила:

студентка гр. АСВд-31

Колтунова А.А.

Проверил:

преподаватель

Снежин  А. А.

_________________ 

Ульяновск2011

      Исходные  данные:

L = 0,18 м;

P = 2150 кг = 21500 Н;

Материал узла АК 6. 
 
 

      Данные  для материала АК 6:

Предел прочности  σ_в = 447 МПа;

Модуль упругости  первого рода E = 72000 МПа. 

      Расчетные характеристики материала АК 6:

  МПа

 σ_см = 447 МПа

 

      Расчетные характеристики материала втулки из бронзового сплава марки БрАЖМц 10-3-1,5:

МПа

  МПа 
 
 
 

 

      Решение.

1. Расчет проушины под втулку.
1. Расчетное напряжение среза болта.

где σ_в – предел прочности материала АК 6.

            Диаметр болта:

где n=2 – число плоскостей среза болта.

      Полученное  значение диаметра болта округляется в большую сторону до стандартной величины по ГОСТ 7798-70:

d = 8 мм.

      Болт  ГОСТ 7798-70 должен иметь резьбу по ГОСТ 24705, сбег и недорез резьбы -  по ГОСТ 27148, концы болтов - по ГОСТ 12414, радиус под головкой  - по ГОСТ 24670.

 

Рис. 2 

2. Предельное  напряжение смятия:

     где μ – коэффициент, учитывающий степень подвижности проектируемого соединения; μ = 1 для неподвижного разъемного соединения.

     Потребная суммарная толщина ушков одного узла:

3. Расчетное напряжение разрыва материала ушка:

 

4. Уравнение разрыва  для сечения Х-Х (рис. 3):

     где: – расчётное напряжение разрыва материала ушка; – коэффициент концентрации напряжений при переменной нагрузке (циклической).

     Из  него получаем выражение для потребной ширины перемычки:

5. Высота в  сечении Х-Х:

 

6. Потребная высота h:

где

      Суммарное напряжение растяжения от силы P:

при h= 8 мм – условие не выполняется;

при h= 9 мм - условие выполняется.

      Определяем  параметр a₁ (рис. 3):

      Длина болта:

где - толщина уха;

- толщина вилки;

- толщина шайбы;

 – высота  гайки;

- запас нарезной  части болта (примерно равен  удвоенному шагу резьбы).

      Принимаем ближайшее по ГОСТ 7798-70 значение:

7. Определяем  параметры втулки.

Диаметр отверстия втулки определяется по диаметру болта:

Высота проушины берется равной высоте стандартной  втулки

     Для предотвращения заклинивания материал втулки должен быть менее прочным  по сравнению с материалом болта.

     Наружный  диаметр втулки:

где n_см – количество плоскостей смятия,

- предел прочности  на смятие втулки,

- предел прочности  на смятие проушины.

     Принимаем для неподвижных соединений:

= 1,5 МПа

     По  стандарту принимаем: Д_вт = 10 мм.

     По  рассчитанным размерам подбираем типоразмер втулки и проводим ее проверку на прочность:

     2d_вт∙h_вт∙σ_{см вт}∙n_см ≤ P

     2∙0,008∙0,008∙555∙10⁶∙1 = 17760 ≤ 21500

     2Д_вт∙h_вт∙σ_{см пр}∙n_см ≤ P

     2∙0,01∙0,008∙447∙10⁶∙1 = 20520 ≤ 21500

Условие выполняется.

      Втулки  в проушины вставляют по прессовой  посадке U8:

Д_вт = 10 U8 (_-0,06 ) мм.

      Отверстие во втулке под болты d_вт = 8 H7 (^+0,018).

     Назначаем остальные размеры:

технологический перепад проушины Δ =1 мм;

глубина проушины a = 0,5 Д_пр + (2…5) = 0,5∙28 + 3 = 17 мм. 

2. Расчет проушины под подшипник.

 

1.  по ГОСТ 5720-75 1000,

где внутренний диаметр подшипника,

  наружный диаметр подшипника.

     Тогда  диаметр проушины определится как:

где D_п – наружный диаметр подшипника;

e – размер перемычки, для алюминиевых сплавов (P = 21500 Н) e = 14 мм.

2. Толщина проушины:

где мм – для подшипников с наружным диаметром 20…30 мм. 

3. Корпус балочного  кронштейна.

 

1. Переход проушины в корпус.

Для кронштейна с ушковым элементом (рис. 6) в сечении  А-А:

2. Толщина кронштейна в двух расчетных сечениях: наименьшей строительной высоты (сечение Б-Б) и наибольших действующих напряжениях на краю отверстия облегчения (сечение В-В).

Принимаем

Принимаем

где толщина стенки кронштейна в расчётном сечении В-В,

толщина стенки кронштейна в расчётном  сечении Б-Б,

угол наклона пояса к оси  ОХ,

длина выреза в стенке,

высота выреза в сечении,

высота стенки в расчётном  сечении.

3. Ширина пояса корпуса кронштейна.

      Толщина пояса:

где

 

4. Определяем значение соотношения b_п/δ_п.

Проверка на устойчивость не требуется.

4. Элементы крепления кронштейна к агрегату.
1. Величина технологического перепада:

2. Суммарное усилие на один болт:

В зависимости от суммарного усилия на 1 болт выбираем:

.

3. Толщина подошвы кронштейна из ее условия смятия под болтом от силы:

где - диаметр болта,

- предел прочности материала  кронштейна,

- количество болтов, воспринимающих силу ,

- 1,4.

4. Толщина подошвы из условий местного изгиба основания в зоне крепления кронштейна:

где l=20 мм – расстояние от оси ребра до оси отверстия,

B – ширина подошвы, эффективно воспринимающая изгиб полки основания. Ее величина зависит от типа заделки основания. При двусторонней заделке основания

Рис. 8

Принимаем толщину  подошвы   

5. Основные параметры  крепежа.

Для проушины под  втулку:  Болт ГОСТ 7796-70,

Гайка ГОСТ 5918-73 .Для проушины под подшипник: Гайка ГОСТ 5918-73, Болт  ГОСТ 7796-70.   Шплинт ГОСТ 397-73. 
 

 

 Расчет на прочность методом конечных элементов. 

Расчет на прочность  методом конечных элементов проводим в CAD/CAM/CAE системе T-Flex по следующей методике:

1. Создаем закрепление детали. В данном случае закрепление осуществляется по 4 отверстиям (при помощи 4х болтов).
2. Задаем нагрузку: сосредоточенная сила P=21500 H. Задаем вертикальное направление нагрузки.

 

 

3. Накладываем сетку:

 

4. Производим  расчет задачи. Полученные результат: минимальный коэффициент запаса прочности 1,712. Данное значение коэффициента запаса является достаточным.

 

3D T-Flex модель кронштейна.

Соединение  «ухо-вилка»

 

Точечное  крепление кронштейна.