- •Воронеж 2009
- •Введение
- •Конструкция валов
- •Элементы вала
- •Материалы валов и их термообработка
- •Критерии работоспособности и расчета валов
- •Расчетная схема и расчетные нагрузки
- •Определение сил в зацеплении закрытых передач
- •Определение консольных сил
- •Определение геометрических параметров ступеней валов
- •Определение размеров валов
- •Компоновка редуктора
- •Размеры, необходимые для выполнения компоновки
- •Порядок построения эскизной компоновки редуктора
- •Предварительный выбор подшипников качения
- •Порядок проектирования подшипниковых узлов
- •Выбор типа подшипника
- •Основные схемы установки подшипников
- •Размеры и основные размеры подшипников качения
- •Определение реакций в опорах подшипников и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
- •Расчет диаметра вала в опасном сечении
- •Конструирование валов
- •Переходные участки
- •Посадочные поверхности
- •Расчет вала на сопротивление усталости (выносливость)
- •Справочные данные по коэффициентам концентрации напряжений
- •Расчет шпоночных соединений
- •Пример расчета шпоночного соединения
- •Оформление рабочего чертежа вала
- •Изображение детали
- •Линейные и диаметральные размеры
- •Допуски и посадки
- •Допуски формы и расположения поверхностей
- •Шероховатость поверхностей.
- •Разработка рабочих чертежей деталей редуктора
- •Изображение детали
- •Линейные размеры
- •Текстовая часть рабочего чертежа
- •Примеры разработки рабочих чертежей
- •Заполнение основной надписи конструкторской документации
- •Примеры расчётов валов привода
- •Расчёт валов двухступенчатого цилиндрического редуктора (пример 1)
- •Предварительная компоновка редуктора (представлена только расчётная часть)
- •Быстроходный вал
- •Промежуточный вал
- •Тихоходный вал
- •Тихоходный вал
- •Компоновка редуктора
- •Проектный расчет вала.
- •Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •Проверка вала на усталостную прочность
- •Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •Расчет шпоночного соединения.
- •Расчёт валов одноступенчатого цилиндрического редуктора (пример 3)
- •Предварительная компоновка редуктора
- •Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •Расчет валов на прочность
- •Расчет быстроходного вала редуктора
- •Расчет тихоходного вала редуктора
- •Расчет валов на жесткость
- •Расчет быстроходного вала
- •Расчет тихоходного вала
- •Расчёт валов двухступенчатого цилиндрического редуктора (пример 4)
- •Расчёт быстроходного вала-шестерни редуктора.
- •Расчёт вала на сопротивление усталости (выносливость)
- •Расчёт промежуточного вала-шестерни редуктора
- •Расчёт вала на сопротивление усталости (выносливость).
- •Расчёт тихоходного вала редуктора.
- •Ориентировочный расчёт вала.
- •Расчёт вала на сопротивление усталости (выносливость).
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Промежуточный вал
Для изготовления промежуточного вала примем материал Сталь 40X ГОСТ 2590-88. Предел текучести данного материала
Определение сил, действующих на вал:
Окружные силы
Радиальная сила
Осевая сила
Изгибающий момент создаваемый осевой силой:
Определение реакций в опорах:
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОY:
Определяем изгибающие моменты.
Проекция на ось ОХ:
1) ,
2) ,
3) ,
Проекция на ось ОY:
1) ,
2) ,
3) ,
Расчет изгибаемого момента:
Рассчитаем эквивалентный момент:
Рисунок 82
, в случаи реверсивной передачи λ=0,87
;
Произведем расчет диаметра вала в опасных сечениях:
;
мм;
мм;
мм;
мм.
Тихоходный вал
Для изготовления тихоходного вала примем материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Предел текучести данного материала
Определение сил, действующих на вал:
Окружная сила
Радиальная сила
Осевая сила
Изгибающий момент создаваемый осевой силой:
Консольная сила
Определение реакций в опорах:
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОY:
Определяем изгибающие моменты.
Проекция на ось ОХ:
1) ,
2) ,
3) ,
Проекция на ось ОY:
1) ,
2) ,
Расчет изгибаемого момента:
Рассчитаем эквивалентный момент:
Рисунок 83
, в случаи реверсивной передачи λ=0,87
;
Произведем расчет диаметров вала в опасных сечениях:
мм;
мм;
мм;
На рисунке 84 представлен пример чертёжа тихоходного вала исследуемого редуктора.
Рисунок 84
Расчёт валов одноступенчатого цилиндрического редуктора (пример 2)
Рассчитать валы двухступенчатого цилиндрического редуктора, кинематическая схема привода в который входит данный редуктор представлена на рисунке 85. Привод состоит из электродвигателя (1), ременной передачи (2), редуктора (3) с цилиндрическими косозубыми колесами и муфты (4). Режим работы переменный.
Рисунок 85
Предварительная компоновка редуктора
Расчет и конструирование валов
Определим диаметры выходных участков валов редуктора из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях [1]:
, мм,
где [t] = 20…30 МПа – для всех валов (меньшие величины – для быстроходных валов, большие для тихоходных валов),
Т – вращающий момент на валу, Нм.
Быстроходный вал
Рисунок 86
Диаметр выходного конца:
мм.
Полученный диаметр не соответствует стандартному, поэтому округляем его до ближайшего значения из ряда диаметров по ГОСТ 6636-69 .
Диаметр вала под подшипниками качения [1]:
d2= dвал1 + 2t, мм.
Высоту буртика t=2,2, а также значения фаски подшипника r=2,0 и ориентировочную величину фаски ступицы с1=1,0 можно определить в зависимости от диаметра соответствующей ступени d по таблице 17 [1]:
d2= 26 + 2 ´ 2,2 = 32,4 мм.
Полученное значение диаметра вала под подшипник качения необходимо округлить до ближайшего большего значения из нормального ряда диаметров кратного 5 мм. Окончательно диаметр под подшипник d2= 35 мм.
Для облегчения конструирования изготовим шестерню совестно с валом – вал-шестерня (рисунок 86).
Переходной диаметр вала от подшипника до шестерни [1]:
d3 = d2 + 3,2r, мм,
где r – размеры фаски подшипника [1].
d3= 35 + 3,2 ´ 1,6 = 40,12 мм.
Ближайший диаметр вала под шестерней d3 = 40 мм.
Рассчитаем длину каждой ступени вала [4].
Для диаметра выходного конца [4]:
, мм
мм.
Окончательно принимаем мм.
Длину ступицы рассчитаем [4]:
, мм.
Для диаметра под подшипники качения [4]:
, мм
мм.
Для диаметра вала-шестерни , длина ступени определяется графически на эскизной компоновке редуктора.
Для диаметра под подшипники качения , длина ступени определяется в зависимости от выбора подшипника. В нашем случае, выбираем шариковый радиальный однорядный подшипник особо легкой серии по ГОСТ 8338-75.
Условное обозначение:
Подшипник 1000907 ГОСТ 8338-75.
Следовательно [4]:
, мм.
мм