Резъбовые соединения

       Министерство  образования и науки РФ

       Филиал  федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего  профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет) в г. Кусе. 
 

       Разъемное соединение деталей  

       РЕФЕРАТ

       по  дисциплине « Техническая механика » 

                                                   Проверил:

                                                           Н.В.Мешалкина

                                                                              __________________20__г.

                                                         Автор работы:

                                                                         студент группы ТМ-235

                                                        Е.П.   Дятлова         

                                                                              __________________20__г.

                                                             Реферат защищён

                                                                             с оценкой ____________________

                                                                              __________________20__г. 
 
 
 

Куса 2011г.

        ОГЛАВЛЕНИЕ 

       ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..2

       1СПОСОБЫ  СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ                                                                                 

1. Резьбовые соединения………………………………......................3
1. Крепежные резьбы……………………….………………….4
2. Штифтовые соединения……...…………………………………….6
3. Шпоночные соединения……..…………………………………….8
4. Шлицевые соединения……………………………………………10
1. Прямобочные шлицевые соединения……………………..10
2. Эвольвентное шлицевое соединение…………...…….......10
5. Профильные соединения...…………………….………………....11

       2 ТИПЫ РЕЗЬБ……………………………….……………………………….12

       ЗАКЛЮЧЕНИЕ.………………………….…………………………………...13

       БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………….……………….14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        ВВЕДЕНИЕ 

       Разъемными  называют соединения, разборка которых  происходит без нарушения целостности составных частей изделия. Разъемные соединения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Наиболее распространенными в машиностроении видами разъемных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

         Общие сведения о резьбовых соединениях:                

       Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.

       Резьба  представляет собой чередующиеся выступы  и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Основные определения, относящиеся к резьбам общего назначения, стандартизованы.

       Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений вообще и разъемных в частности. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60 % от общего количества деталей. Широкое применение резьбовых соединений в машиностроении объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надежностью, малыми габаритами и весом крепежных резьбовых деталей, способностью создавать и воспринимать большие осевые силы, технологичностью и возможностью точного изготовления.

       Классифицировать  резьбы можно по многим признакам:

       по  форме профиля (треугольная, трапецеидальная, упорная, прямоугольная, круглая и др.); по форме поверхности (цилиндрическая, коническая);

       по  расположению (наружная, внутренняя); по числу заходов (однозаходная, многозаходная); по направлению заходов (правая, левая);

       по  величине шага (с крупным, с мелким); по эксплуатационному назначению (крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая, специальная). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

              1 СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ 

         Их можно разделить на неразъемные  и разъемные. Неразъемные соединения  можно разобрать только при  частичном разрушении соединяемых  деталей. Разъемные соединения  отличаются тем, что их разборка  возможна без разрушения деталей,  входящих в соединение. Разъемные соединения в свою очередь делятся на подвижные и неподвижные. С помощью подвижных соединений можно обеспечить определенное перемещение одних деталей относительно других. К ним относятся различные опоры и направляющие. Неподвижные соединения обеспечивают фиксированное положение одних деталей по отношению к другим.

       Разъемные соединения:

       Разъемные соединения допускают многократную сборку и разборку. К ним относят резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые соединения. Выбор типа соединения зависит от предъявляемых к нему требований: конструктивных, технологических и экономических. 

1. Резьбовые соединения

       Резьбовыми  называют соединения составных частей изделия с применением деталей, имеющих резьбу. Они наиболее распространены в приборо - и машиностроении. Резьбовые соединения бывают двух типов: соединения с помощью специальных резьбовых крепежных деталей (болтов, винтов, шпилек, гаек) и соединения свинчиванием соединяемых деталей, т.е. резьбы, нанесенной непосредственно на соединяемые детали.

       Достоинствами резьбовых соединений являются простота, удобство сборки и разборки, широкая  номенклатура, стандартизация и массовый характер производства крепежных резьбовых  деталей, взаимозаменяемость, относительно невысокая стоимость и высокая  надежность.Недостатками резьбовых соединений являются наличие концентраций напряжений во впадинах резьбы, что снижает прочность соединений; чувствительность к вибрационным и ударным воздействиям, которые могут привести к самоотвинчиванию и низкая точность взаимоположения соединяемых деталей. Основным элементом соединения является резьба, т.е. поверхность, которая образуется при винтовом движении плоской фигуры по цилиндрической или конической поверхности. Соответственно различают цилиндрическую и коническую резьбы. По профилю выступа и канавки резьбы в плоскости осевого сечения резьбы делятся на треугольные, трапецеидальные симметричные. 
 
 
 
 
 

        1.1.1  Крепежные резьбы имеют, как правило, треугольный профиль с притупленными вершинами и дном впадин. Это повышает прочность резьбы и стойкость инструмента при получении резьбы. Наиболее широко применяется метрическая резьба. Угол профиля, т.е. угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения, метрической резьбы а = 60. Дюймовая резьба используется при замене деталей устройств, импортируемых из стран с дюймовой системой мер, угол профиля ее а = 55°.

       Основными крепежными деталями резьбовых соединений являются болты, винты, шпильки, гайки, шайбы и стопорные устройства, предохраняющие гайки от самоотвинчивания. Болт – цилиндрический стержень с шестигранной головкой на одном конце и резьбой – на другом. Болты в соединении используют в комплекте с гайкой, при этом резьба в соединяемых деталях не используется (рис. 1, а).

       Винты – цилиндрические стрежни с головкой на одном конце и резьбой – на другом. Винт ввертывается в резьбовое отверстие одной из скрепляемых деталей (рис. 1, б). Шпилька – цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах, одним концом она ввертывается в одну из скрепляемых деталей, а на другой ее конец навертывается гайка (рис. 1, в). Соединения при помощи шпилек применяют в тех случаях, когда в одной из соединяемых деталей нельзя выполнить сквозное отверстие и материал этой детали (с резьбой) не обладает высокими прочностными свойствами (пластмасса, алюминиевые, магниевые сплавы). Шпилька же ввинчивается в деталь с резьбой малой прочности только один раз – при сборке, при последующих разборках и сборках будет свинчиваться только гайка.

       Рис. 1 – Винты. 
 
 
 
 
 

        Для стопорения резьбовых соединений используют: увеличение трения по поверхности контакта; введение запирающих элементов; пластическое деформирование; постановку винтов на краску, лак, эмаль.

       На (рис. 2) приведены наиболее распространенные способы стопорения. Это использование: пружинных (рис. 2, а) или стопорных шайб (рис. 2, б) с внутренними и наружными зубьями по поверхности; специальных разрезных гаек с повышенным трением при стягивании их частей винтом (рис. 2, в); корончатых гаек, закрепленных шплинтом (рис. 2, г); отгибных шайб различной формы (рис. 2, д).

       Рис. 2 – а) пружиннаяшайба;стопорнаяшайба; в) с внутренними и наружными зубьями; г) корончатая гайка; д) отгиб шайб различной формы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Штифтовые соединения

       Штифтом называют цилиндрический или конический стержень, плотно вставляемый в отверстие  двух соединяемых деталей. Применяют  штифты для точного взаимного  фиксирования деталей и для соединения деталей, передающих небольшие нагрузки. В зависимости от назначения штифты делят на установочные и крепежные. По форме различают цилиндрические и конические штифты. По конструкции рабочей части штифты выполняют гладкими и просечными, т.е. с насеченными или выдавленными канавками, что не требует развертывания отверстия и создает надежное соединение, предохраняющее штифт от выпадения в процессе работы.

       На  рис. 3 приведены основные типы штифтов: цилиндрический (а), конический (б), конический разводной (в), цилиндрические, насеченные с конца и посредине (г), и трубчатый пружинный (д). 

       .

       Рис. 3 –Типы штифтов.

       Цилиндрические  штифты удерживаются в отверстиях за счет натяга или силы трения. Для  предупреждения выпадания цилиндрические штифты должны изготавливаться с  большой точностью и высокой  чистотой поверхности. Отверстия под крепежные штифты в соединяемых деталях сверлят и развертывают совместно, для чего детали временно скрепляют.

       Для удешевления соединения применяют  насеченные и пружинные трубчатые  штифты. Насеченные штифты не требуют  точной обработки отверстий и  отличаются повышенной прочностью сцепления  с материалом детали, но менее точно фиксируют детали. Пружинные трубчатые разрезные штифты обеспечивают прочное соединение деталей, допускают повторные сборки и не требуют высокой точности обработки отверстий. Диаметр отверстия для такого штифта принимают на 15 … 20% меньше наружного диаметра штифта.

       Цилиндрические  штифты применяются и как установочные обеспечивая точное взаиморасположение соединяемых деталей. Для повышения  точности необходимо увеличение расстояния между штифтами. При этом M7/h6, а соединение штифта с основной деталью 4 (корпус) выполняют по посадке с гарантированным натягом (U7/h6; S7/h6).

       Рис.4 –Цилиндрические штифты.

       Конические  штифты благодаря конусности 1:50 обеспечивают самоторможение при действии на них  поперечных сил. Они допускают многократную постановку их в отверстие при сохранении точности взаимного расположения соединяемых деталей. Изготовление конических штифтов и отверстий под них более сложно по сравнению с цилиндрическими штифтами.

       Штифты  изготавливают из сталей 45, А12, У8. При особых условиях работы соединения штифты могут изготавливаться из других материалов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Шпоночные соединения

       Шпоночные соединения служат для передачи вращающего (крутящего) момента от вала к ступице насаженной на него детали (зубчатого колеса, шкива, муфты и др.) или наоборот – от ступицы к валу. Шпоночные соединения осуществляют с помощью вспомогательных деталей – шпонок, устанавливаемых в пазах между валом и ступицей.

       Достоинствами шпоночных соединений являются простота, надежность конструкции, невысокая стоимость, удобство сборки и разборки, а недостатками – ослабление вала и ступицы шпоночными пазами, неустойчивость положения шпонки в пазах (выворачивание шпонки) и трудность обеспечения взаимозаменяемости, повышенные требования к точности изготовления, отсутствие фиксации деталей в осевом направлении.

       В приборостроении применяют в  основном соединения призматическими (рис. 5, а), сегментными (рис. 5, б) и цилиндрическими (рис. 5, в) шпонками. Клиновые шпонки в точных механизмах не применяют. Конструкция и форма шпонки связаны с технологичностью изготовления пазов под шпонку. Пазы на валах фрезеруют, а в ступицах – прорезают протяжками.

       Рис.5 –Шпонки.

       Призматические  шпонки имеют прямоугольное сечение, они могут быть с округленными, плоскими и смешанными торцами. Паз под шпонку на валу делают на глубину около 0,6 от ее высоты, а паз во втулке – на длину всей ступицы. Ширина и высота шпонки определены ГОСТом и выбираются в зависимости от диаметра вала. Размеры высоты и ширины стандартных шпонок подобраны так, что прочность на сдвиг обеспечивается с избытком, и при необходимости проверку шпонок на прочность проводят на деформацию смятия.

       Сегментные  шпонки требуют более глубоких пазов  в валах, что уменьшает их прочность. Их применяют в случае передачи незначительных усилий, работают они как призматические, но более удобны в изготовлении

       Цилиндрические  шпонки чаще всего используют для  закрепления деталей на конце  вала. Отверстие для шпонки обрабатывают в соединяемых деталях (вал и  ступица) совместно. Шпонка устанавливается с натягом.

        Шпоночные соединения применяют обычно при передаче значительных вращающих моментов при диаметре вала не менее 6 мм. В кинематических передачах и передачах с высоким  требованием по точности рекомендуют  использовать штифтовые соединения.

         Шпонки изготавливают из среднеуглеродистых сталей 40, 45, Ст6. 

4. Шлицевые  соединения

       Шлицевые  соединения служат для передачи вращающего момента между валами и установленными на них деталями.

       Шлицевое  соединение можно условно представить как многошпоночное, шпонки которого выполнены вместе с валом. С помощью этого соединения можно обеспечить как подвижное (с осевым относительным перемещением), так и неподвижное скрепление деталей. По сравнению со шпоночными шлицевые соединения имеют значительно большую нагрузочную способность, прочность валов, точность центрирования и направления ступиц в подвижных соединениях.

       По  форме поперечного сечения шлицев различают прямобочные и эвольвентные шлицевые соединения.

            1.4.1 Прямобочные шлицевые соединения, выполненные с четным числом шлицев (6, 8, 10). Центрирование возможно по наружному диаметру D, по внутреннему d и боковым поверхностям. Центрирование по наружному диаметру рекомендуется для неподвижных соединений, по внутреннему диаметру – для подвижных соединений, по боковым граням – при больших передаваемых нагрузках и низкой точности соединения.

            1.4.2 Эвольвентное шлицевое соединение отличается от прямобочного повышенной точностью центрирования и прочностью. Центрирование осуществляют по боковым сторонам, реже – по наружному диаметру. Число зубьев z рекомендуют ³ 6 при m ³ 0,5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Профильные  соединения

       Профильным  называется разъемное соединение, у  которого ступица насаживается на фасонную поверхность вала. Простейшим таким соединением является соединение вала, имеющего на конце квадратные поперечные сечения с маховичком, рукояткой. Сторону квадрата рекомендуют принимать равной примерно 0,75 диаметра вала.

       К профильным соединениям относят  соединения вала со ступицей по овальному, например: трехгранному контуру, соединение на лыске . Достоинствами таких соединений являются лучшее по сравнению со шпоночным центрирование и отсутствие концентраторов напряжений; к недостаткам следует отнести сложность и трудоемкость, относительно высокую стоимость изготовления фасонных поверхностей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            2 ТИПЫ РЕЗЬБЫ

       Метрическая резьба ГОСТ 9150-81. Имеет профиль в  виде равностороннего треугольника. Используется в основном для неподвижного разъемного соединения деталей.

       Трубная цилиндрическая резьба ГОСТ 6357-81 имеет  профиль в виде равнобедренного  треугольника с закругленными вершинами  и впадинами. Используется для обеспечения  герметичности соединения

       Трапецеидальная (ГОСТ 9484-81) и упорная (ТОСТ 10177-82) резьбы имеют профиль в виде трапеций с различными углами и служат для преобразования вращательного движения в поступательное с восприятием больших осевых усилий.

       Прямоугольная нестандартная резьба имеет профиль  в виде квадрата и применяется так же, как трапецеидальная и упорная резьбы. Способна выдерживать повышенные осевые нагрузки.

       Дюймовая  резьба. В настоящее время не существует стандарт, регламентирующий основные размеры дюймовой резьбы. Ранее существовавший ОСТ НКТП 1260 отменен, и применение дюймовой резьбы в новых разработках не допускается.

       Трубная коническая резьба. Параметры и размеры  трубной конической резьбы определены ГОСТ 6211-81, в соответствии с которым  профиль резьбы соответствует профилю  дюймовой резьбы. Резьба стандартизована для диаметров от 1/16" до 6" (в основной плоскости размеры резьбы резьбы на конусе с углом конусности ср/2 = 1°47'24" (как и для соответствуют размерам трубной цилиндрической резьбы).

       Нарезаются  метрической конической резьбы), что соответствует конусности 1:1. Круглая резьба. Круглая резьба стандартизована. Профиль круглой резьбы образован дугами, связанными между собой участками прямой линии. Угол между сторонами профиля а = 30°. Резьба применяется ограниченно: для водопроводной арматуры, в отдельных случаях для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

       1  Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова  Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учебное пособие. М.: – Высш. шк.,  2001. – 480 с.      2001

       2  Сурин В.М. Техническая механика: Учебное пособие. – Мн.: БГУИР, 2004. – 292 с.    2004

       3  Ванторин В.Д. Механизмы приборных  и вычислительных систем: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 1999. – 415 с. 1999