3.6 Проверочный расчёт на статическую прочность по контактным напряжениям

Расчёт производится для предотвращения нарушения статической прочности при кратковременных перегрузках по формуле:

где - расчётное максимальное контактное напряжение при расчётах на статическую прочность;

- допускаемое максимальное контактное напряжение при расчётах на статическую прочность.

МПа

МПа

Следовательно, условие прочности выполнено.

3.7 Проверочный расчёт на выносливость по напряжениям изгиба

Допускаемое напряжение

где K_Fc=1 - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки на зубья;

K_FLi- коэффициент долговечности

[S_F] – допускаемый коэффициент безопасности.

,

- эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса

N_Foi =4·10⁶ ;

-

, назначим

назначим

По табл. 3.9 [2] для стали 45 при твердости НВ≤350

Для шестерни МПа

Для колеса МПа.

[S_F]= [S_F]' [S_F]" =1,75– коэффициент безопасности.

[S_F]'=1,75 (по табл. 3.9 [2]).

[S_F]"=1- для поковок и штамповок.

Допускаемые напряжения:

для шестерни МПа

для колеса МПа

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба:

Окружная сила, действующая в зацеплении:

,

Здесь коэффициент нагрузки: K_F= K_Fβ K_FV=1,2875;

K_Fβ=1,03 (табл. 3.7 [1]);

K_FV=1,25 (табл. 3.8 [1]).

Y_F – коэф., учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев z_v

у шестерни

у шестерни Y_F1 = 3,7

у колеса Y_F2 = 3,6.

Y_β=1.

Дальнейший расчёт следует вести для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше. Определяем коэф. К_Fα, для средних значений коэф. торцового перекрытия и 8-й степ. точности К_Fα=0,92;

Проверяем прочность зуба шестерни и колеса:

Условие прочности выполнено.

3.8 Проверочный расчёт на статическую прочность по напряжениям изгиба

Расчёт производится для предотвращения нарушения статической прочности от напряжений изгиба при кратковременных перегрузках по формуле:

где - расчётное максимальное напряжение изгиба при расчётах на статическую прочность;

- допускаемое максимальное напряжение изгиба при расчётах на статическую прочность.

МПа

МПа

Следовательно, условие прочности выполнено.

4. Ориентировочные расчёты валов

Назначим для обоих валов в качестве материала сталь 45, термообработка – нормализация.

Диаметры выходных концов валов при допускаемом напряжении [τ]=25МПа

а) диаметр выходного конца ведущего вала:

мм.

где

Нмм.

Поскольку вал соединяется с валом электродвигателя посредством упругой муфты, то d_в1=(0,85÷1,15)d_дв=(0,85÷1,15)38= 32,3÷43,7мм.

Назначим диаметр выходного конца вала по ГОСТ 6636-69 d_в1= 34мм.

Диаметры подшипниковых шеек d_п=40мм по ГОСТ 8338-75.

Диаметр вала под шестерней d_к1=45мм.

б) диаметр выходного конца ведомого вала:

мм.

Назначим диаметр выходного конца вала по ГОСТ 6636-69 d_в2= 34мм. (d_в2≥ d_в1)

Диаметры подшипниковых шеек d_п=40мм по ГОСТ 8338-75 .

Диаметр вала под зубчатым колесом d_к2=45мм.

5. Шпоночные соединения

Для предотвращения взаимного сдвига валов, колес и полумуфт и передачи крутящего момента назначим шпоночное соединение. Шпонку назначим призматическую с закругленными концами. В качестве материала шпонки назначим сталь 45, термообработка – нормализация.

Длину шпонки назначим по рекомендации:

l=l_ст-(5÷10)мм

l_ст-длина ступицы насаженной на вал детали.

Высоту шпонки h, мм, глубину паза на валу мм, глубину паза на колесах и полумуфтах t₂, мм назначим по стандарту в зависимости от диаметра вала.

Проведем проверочный расчёт шпоночного соединения на прочность по напряжениям смятия:

а) для шпоночного соединения ведущего вала и полумуфты имеем:

l_ст=1,8d_в1=61,2мм.

По ГОСТ 23360-78 выбираем шпонку призматическую обыкновенную размерами l=50мм, b=10мм, h=8мм, t₁=5мм, t₂=3,3мм .

Напряжение смятия:

МПа<[σ]_cм=120МПа

Условие прочности выполняется.

б) для шпоночного соединения ведущего вала и колеса имеем:

l_ст=b₁=40мм.

По ГОСТ 23360-78 выбираем шпонку с размерами l=40мм, b=14мм, h=9мм, t₁=5.5мм, t₂=3,8мм .

Напряжение смятия:

МПа<[σ]_cм=120МПа

[σ]_cм – допускаемое напряжение смятия.

Условие прочности выполняется.

в) для шпоночного соединения ведомого вала и колеса имеем:

l_ст=1,6 d_к2=1,6*45=72мм.

По ГОСТ 23360-78 выбираем шпонку с размерами l=56мм, b=14мм, h=9мм, t₁=5,5мм, t₂=3,8мм .

Напряжение смятия:

МПа<[σ]_cм=120МПа

[σ]_cм – допускаемое напряжение смятия.

Условие прочности выполняется.

г) для шпоночного соединения ведомого вала и полумуфты имеем:

l_ст=1,8 d_в2=1,8*34=61,2мм.

По ГОСТ 23360-78 выбираем шпонку призматическую обыкновенную размерами l=45мм, b=10мм, h=8мм, t₁=5мм, t₂=3,3мм .

Напряжение смятия:

МПа<[σ]_cм=120МПа

Условие прочности выполняется.