Ориентировочный расчёт вала.

Находим диаметр выходного конца вала:

где – допускаемое напряжение на кручение.

Учитывая ослабление сечения шпоночной канавкой, увеличиваем расчётный диаметр и принимаем окончательно по ГОСТ 6636–69 диаметр выходного конца вала Имея значение минимального диаметра вала, переходим к его конструированию, т.е. определяем все диаметральные и линейные размеры вала.

Диаметральные размеры:

Диметр промежуточного участка вала между выходным концом вала и участком под подшипник качения примем:

Диметр промежуточного участка вала между посадочным местом под зубчатое колесо и посадочным местом под подшипник качения примем:

Диаметр вала под подшипниками качения:

Диаметр вала под зубчатым колесом:

Диаметр промежуточного участка вала между зубчатым колесом и подшипником качения примем:

Рисунок 109 – Эскиз тихоходного вала

Линейные размеры:

Длина посадочной поверхности под муфту :

Принятую длину посадочной поверхности согласуют с рассчитанной, исходя из прочности шпоночного соединения:

где – высота шпонки, мм;

– размер шпоночного соединения, мм;

– допускаемое напряжение смятия, для стали

Шпонка под муфту – призматическая, для которой: , ,

Примем , из нормального ряда, 54мм.

Получаем:

Длину посадочной поверхности под зубчатое колесо назначают равной или большей ширины венца. Принятую длину посадочной поверхности согласуют с рассчитанной, исходя из прочности шпоночного соединения:

где – высота шпонки, мм;

– размер шпоночного соединения, мм;

– допускаемое напряжение смятия, для стали

Шпонка под зубчатое колесо – призматическая, для которой: , ,

Примем , из нормального ряда, 45мм.

Получаем:

Длины и определим конструктивно:

5.3.2. Расчёт вала в опасном сечении.

Найдём силы, действующие на вал:

1) – радиальная сила.

2) – окружная сила.

3) – сила действия муфты на вал.

Проекция на ось ОХ:

Рисунок 110

Определяем изгибающие моменты:

1)

2)

3)

Проекция на ось ОY:

Определяем изгибающие моменты:

1)

2)

3)

Как видно из схемы, наиболее нагруженным является сечение вала под зубчатым колесом.

Расчет изгибаемого момента:

Рисунок 111

Рассчитаем эквивалентный момент:

Произведем расчет диаметра вала в опасных сечениях:

(мм)

(мм)

Как видно из рисунка 109, наиболее нагруженным является сечение шестерни.

10.4.3.2 Расчёт вала на сопротивление усталости
(выносливость).

Принимаем материал вала – Сталь 40Х. Термообработка – улучшение. Твёрдость 280НВ…300НВ

Расчёт выполняют в форме проверки коэффициента запаса прочности S, который должен удовлетворять неравенство:

Рисунок 112 – Объёмное изображение
быстроходного вала

где – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба;

– коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения;

– допустимый коэффициент запаса усталостной прочности, который

выбирается в пределах 1,5…2,5.

Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

где – предел выносливости при изгибе;

– предел выносливости при кручении;

– коэффициенты концентрации напряжений;

– амплитудные и средние напряжения при изгибе;

– амплитудные и средние напряжения при кручении;

цикла напряжений соответственно при изгибе и кручении.

Момент сопротивления W для вала – шестерни равен:

где – диаметр опасного сечения.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

где – момент сопротивления при кручении.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности:

В ходе вычислений можно сделать вывод, что прочность, и жёсткость обеспечены, но необходимо уменьшить диаметр ступеней вала.

Рисунок 113 – Чертёж промежуточного вала-шестерни

Библиографический список

1. Решетов Д.Н. Детали машин /Д.Н. Решетов. М.: Машиностроение, 1989. 496 с.

2. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие /А.Е. Шейнблит. Калининград: Янтар. сказ., 2005. 456 с.

3. Дунаев П.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. М.: Машиностроение, 1990. 427 с.

4. Романов М.Я. Сборник задач по деталям машин: учеб. пособие для учащихся техникумов / М.Я. Романов, В.А. Константинов, Н.А. Покровский. М.: Машиностроение, 1984. 240 с.

5. Иванов М.Н. Детали машин: учебник для студентов машиностроит. спец. вузов / М.Н. Иванов, В.А. Финогенов. М.: Высш. шк., 2002. 408 с.

6. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: учеб. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. Минск: УП «Технопринт», 2001. 290 с.

7. Чернин И.М. Расчеты деталей машин / И.М. Чернин, А.В. Кузьмин, Г.М. Ицкович. Минск: Вышэйш. шк., 1978. 472 с.

8. СТП ВГТУ 62–2007. Текстовые документы (курсовые работы (проекты), рефераты, отчёты по лабораторным работам, контрольные работы). Правила оформления. – Воронеж: ВГТУ, 2007. – 53 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 3

1 Конструкция валов. 7

1.1 Элементы вала. 7

1.2 Материалы валов и их термообработка. 9

1.3 Критерии работоспособности и расчета валов. 9

1.4 Расчетная схема и расчетные нагрузки. 10

2 Определение сил в зацеплении закрытых передач. 12

2.1 Определение консольных сил. 14

3 Определение геометрических параметров ступеней валов. 18

3.1 Определение размеров валов. 19

3.2 Компоновка редуктора. 21

3.2.1 Размеры, необходимые для выполнения компоновки 27

3.2.2 Порядок построения эскизной компоновки редуктора 30

4 Предварительный выбор подшипников качения. 32

4.1 Порядок проектирования подшипниковых узлов. 32

4.2 Выбор типа подшипника. 33

4.3 Основные схемы установки подшипников. 38

4.4 Размеры и основные размеры подшипников качения. 53

5 Определение реакций в опорах подшипников и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов 61

5.1 Расчет диаметра вала в опасном сечении. 62

6 Конструирование валов. 74

6.1 Переходные участки. 74

6.2 Посадочные поверхности. 79

6.3 Расчет вала на сопротивление усталости
(выносливость) 85

6.4 Справочные данные по коэффициентам концентрации напряжений 88

7 Расчет шпоночных соединений. 94

7.1 Пример расчета шпоночного соединения. 97

8 Оформление рабочего чертежа вала. 98

8.1 Изображение детали. 98

8.2 Линейные и диаметральные размеры.. 100

8.3 Допуски и посадки. 100

8.4 Допуски формы и расположения поверхностей. 101

8.5 Шероховатость поверхностей. 105

9 Разработка рабочих чертежей деталей редуктора. 112

9.1 Изображение детали. 113

9.2 Линейные размеры.. 113

9.3 Текстовая часть рабочего чертежа. 115

9.4 Примеры разработки рабочих чертежей. 116

9.5 Заполнение основной надписи конструкторской документации 119

10 Примеры расчётов валов привода. 125

10.1 Расчёт валов двухступенчатого цилиндрического редуктора (пример 1) 125

10.1.1 Предварительная компоновка редуктора (представлена только расчётная часть) 125

10.1.2 Быстроходный вал. 128

10.1.3 Промежуточный вал. 132

10.1.4 Тихоходный вал. 136

10.2 Расчёт валов одноступенчатого цилиндрического редуктора (пример 2) 142

10.2.1 Предварительная компоновка редуктора. 142

10.2.2 Расчет и конструирование валов. 142

10.2.3 Компоновка редуктора. 147

10.2.4 Проектный расчет вала. 151

10.2.5 Проверка вала на усталостную прочность. 161

10.2.6 Расчет шпоночного соединения. 171

10.3 Расчёт валов одноступенчатого цилиндрического редуктора (пример 3) 174

10.3.1 Предварительная компоновка редуктора. 175

10.3.2 Расчет валов на прочность. 180

10.3.3 Расчет валов на жесткость. 185

10.4 Расчёт валов двухступенчатого цилиндрического редуктора (пример 4) 189

10.4.1 Расчёт быстроходного вала-шестерни
редуктора. 189

10.4.2 Расчёт промежуточного вала-шестерни
редуктора. 200

10.4.3 Расчёт тихоходного вала редуктора. 211

Библиографический список. 223

Учебное издание

Жилин Роман Анатольевич
Рукин Юрий Борисович
Кирпичев Игорь Юрьевич

ВАЛЫ ПРИВОДОВ:
ОСНОВЫ РАСЧЁТА

В авторской редакции

Подписано к изданию 07.12.2009.

Уч.-изд. л. 13,0.

Уч.-изд. л. 14,1.

ГОУВПО

«Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14

Поиск по сайту: