5. ВАЛЫ И ОСИ

Задача 5.1. Сделать проверочный расчет вала 5 (рис. 5.1) планетарной передачи, если мощность на ведущем валу N5 = 35 Вт; частота вращения n5 = 2720 мин-1; КПД передачи η5 = 0,2; передаточное отношение i5 = 50; размеры цапф вала d1 = 6 мм, d2 = 11 мм,

l1 = 37 мм, l2 = 5 мм, l3 = l4 = l5 = 6 мм; число зубьев z1 = 50, z2 = z3 = = 45, z4 = 51; модули m12 = 1 мм, mn34= 0,8 мм; зацепление 3–4 – ко-

созубое, β = 16о40’ (Cosβ = 0,958); α = 20о; материал вала – сталь

50Х, [σ]ИЗГ = 600 МПа.

Рис. 5.1

Задача 5.2. Определить минимальные размеры валов редуктора тележки координатного манипулятора (рис. 5.2), если мощность на ведущем валу – N; частота вращения вала n; передаточные отношения первой и второй ступеней – u12, u34; КПД передачи η = 0,95; материал колес – сталь 40Х; допускаемое напряжение кручения валов – [τ]КР.

45

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
N, Вт	75	80	85	90	95	100	105	110	70	65
n, мин-1	955	1000	900	850	950	1050	1100	800	1000	1100
u12	4	5	4	3	3	4	2	5	6	3
u34	5	6	6	7	5	7	6	3	7	4
[τ]КР, МПа	200	220	180	160	240	180	220	160	200	240

Рис. 5.2

Задача 5.3. Проверить статическую прочность вала, если крутящий момент MКР = 220 Н×м, возможны кратковременные нагрузки Mmax = 1,45×MКР. На валу установлено зубчатое колесо с диаметром делительной окружности dН = 30 мм, диаметр вала под колесом dВ = 30 мм, угол наклона зубьев β = 15о, α = 20о. Материал вала – сталь 30 улучшенная.

Задача 5.4. На входном валу реверсивного редуктора установлено зубчатое колесо с диаметром делительной окружности d1, угол наклона зубьев β = 15о, α = 20о. Длина ступицы зубчатого колеса lСТ = 1,5dВ, где dВ – диаметр вала. Расстояния от оси симметрии колеса до опор вала l1 и l2. Крутящий момент от вала к колесу передается через призматическую шпонку (исполнение 1 ГОСТ 23360-78).

46

Материал вала – сталь 30ХМ улучшенная. Определить диаметр вала dВ исходя из расчетов на прочность и жесткость, а также размеры шпонки по ГОСТ 23360-78, если крутящий момент – M, возможны кратковременные перегрузки Mmax = kM. Срок службы вала

– T, температура редуктора не превышает 70 оС.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d1, мм	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75
l1, мм	12	13	15	16	17	18	20	21	22	23
l2, мм	28	30	32	35	40	43	45	46	46	46
М, Н×м	0,22	0,3	0,35	0,37	0,4	0,43	0,45	0,47	0,5	0,55
k	1,45	1,3	1,2	1,5	1,4	2	1,6	1,2	1,2	1,4
T, 103 ч	30	30	30	30	25	25	25	25	35	35
Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
d1, мм	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75
l1, мм	10	14	14	15	18	19	21	20	23	22
l2, мм	25	32	30	34	42	45	45	46	48	48
М, Н×м	0,2	0,35	0,32	0,33	0,45	0,48	0,4	0,5	0,45	0,5
k	1,2	1,3	1,5	1,4	1,3	1,2	1,6	1,3	1,4	1,5
T, 103 ч	35	35	35	35	30	30	30	30	25	25

Задача 5.5. На вал ступенчатой формы (рис. 5.3) установлено косозубое зубчатое колесо одноступенчатого редуктора с диаметром делительной окружности dН, углом наклона зубьев β, α = 20о и длиной ступицы lСТ = 1,5d4. Диаметр цапф вала – d1. Опоры вала – подшипники качения. Вал вращается со скоростью n = 1000 мин-1. Радиус галтелей составляет 0,1 диаметра прилегающего цилиндра. Крутящий момент от муфты к валу и от вала к колесу передается через призматические шпонки (Шпонка b1×h1×l1 ГОСТ 23360-78 и Шпонка b2×h2×l2 ГОСТ 23360-78). Материал вала – сталь 38ХГН, термическая обработка – закалка с низким отпуском. Определить максимально допустимые крутящие моменты: для постоянной нагрузки M и для кратковременных перегрузок Mmax, которые может передать вал, при соблюдении условий прочности и жесткости. Срок службы вала – T.

47

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
dН, мм	36	38	40	42	44	44	48	50	50	52
β, градусы	5	5	6	6	7	9	11	12	13	15
d1, мм	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
d2, мм	8	9	10	11	12	13	14	15	16	19
d3, мм	9	10	11	12	13	14	15	16	18	20
d4, мм	10	12	12	14	14	16	16	18	20	22
L1, мм	30	30	35	40	45	50	55	60	65	70
L2, мм	15	16	17	17	18	20	20	22	24	24
L3, мм	10	10	10	11	12	10	14	14	12	10
L4, мм	44	47	48	57	58	60	65	75	79	78
L5, мм	1	1	1	2	2	2	3	3	3	4
L6, мм	9	10	10	13	13	14	14	18	20	20
L7, мм	2	2	2	3	3	4	4	5	5	5
b1, мм	2	2	2	3	3	4	4	5	5	5
h1, мм	2	2	2	3	3	4	4	5	5	5
l1, мм	6	6	8	12	14	16	18	20	22	25
b2, мм	3	4	4	5	5	5	5	6	6	6
h2, мм	3	4	4	5	5	5	5	6	6	6
l2, мм	14	16	16	20	20	22	22	25	28	28
T, 103 ч	30	35	40	45	50	35	45	30	40	50

Рис. 5.3

48

Задача 5.6 (продолжение задачи 4.3). Для коническоцилиндрической зубчатой передачи тележки координатного манипулятора (задача 4.3, рис. 4.2) выбрать материал валов и его термическую обработку, определить конфигурацию и геометрические размеры валов при соблюдении условий прочности и жесткости; выбрать конструкцию зубчатых колес и способ их соединения с валами. Крутящий момент на входной вал и от выходного вала передается через муфты. Опоры валов – подшипники качения.

49