- •Курсовое проектирование деталей машин
- •Авторы: с. А. Чернавский, к.Н. Боков, и. М. Чернии, г. М. Ицкович, в, п. Козинцов
- •Предисловие
- •Глава 1 кинематический расчет привода
- •§ 1.1. Определение требуемой мощности
- •Электродвигателя
- •§ 1.2. Выбор электродвигателя
- •§ 1.3. Передаточное отношение привода
- •Решение
- •Глава II сведения о редукторах
- •§ 2.1. Общие сведения
- •§ 2.2. Обзор основных типов редукторов Одноступенчатые цилиндрические редукторы
- •С цилиндрическими зубчатыми колесами:
- •С цилиндрическими колесами:
- •Одноступенчатые конические редукторы
- •Коническо-цилиндрические редукторы
- •Червячные редукторы
- •Зубчато-червячные, червячно-зубчатые и двухступенчатые червячные редукторы
- •Планетарные и волновые редукторы
- •Мотор-редукторы
- •Глава III зубчатые передачи
- •§ 3.1. Общие сведения
- •§ 3.2. Расчет цилиндрических зубчатых колес на контактную выносливость
- •3.1. Ориентировочные значения коэффициента kh для зубчатых передач редукторов, работающих при переменной нагрузке
- •3.2. Пpедел контактной выносливости при базовом числе циклов
- •Последовательность проектировочного расчета
- •3.4. Значении коэффициента
- •3.5. Значения коэффициента кн
- •3.6. Значения коэффициента кНv,
- •§ 3.3. Расчет зубьев цилиндрических колес на выносливость при изгибе
- •3.7. Значения коэффициента кf
- •3.8. Ориентировочные значения коэффициента kFv
- •3.9. Значения предела выносливости при отнулевом цикле изгиба оF lim b и коэффициент а безопасности sf
- •3.10. Основные параметры цилиндрических зубчатых передач, выполненных без смещения (см. Рис. 3.2)
- •Особенности расчета косозубых и шевронных передач
- •§ 3.4. Расчет конических зубчатых колес
- •3.11. Конические прямозубые колеса по гост 19325-73
- •Особенности расчета конических колес с круговыми зубьями
- •Глава IV червячные передачи
- •§ 4.1. Общие сведения и кинематика передач
- •§ 4.2. Основные параметры передачи
- •4.2. Сочетания модулей т и коэффициентов q лиаметра червяка (по гост 2144-76*)
- •4.3. Значения угла подъема на делительном цилиндре червяка
- •§ 4.3. Расчеты на контактную выносливость и на выносливость при изгибе
- •4.5. Коэффициент yf формы зуба для червячных колее
- •§ 4.4. Коэффициент нагрузки. Материалы и допускаемые напряжения
- •4.6. Коэффициент деформации червяка
- •4.7. Коэффициент динамичности нагрузки Кv
- •4.8. Механические характеристики, основные допускаемые контактиые напряжения [н] и основные допускаемые напряжения изгиба [0f] и [-1f] для материалов червячных колес, мПа
- •4.10. Предельные допускаемые напряжения при пиковых нагрузках
- •Глава V планетарные зубчатые передачи
- •§ 5.1. Общие сведения
- •И кинематический расчет
- •§ 5.2. Условия собираемости соосных и многопоточных передач
- •§ 5.3. Определение чисел зубьев колес
- •§ 5.4. Расчет зубьев планетарных передач на прочность
- •5.3. Формулы для расчета на прочность зубьев планетарных передач
- •§ 5.5. Конструкции планетарных передач
- •С жестко установленными центральными колесами:
- •§ 5.6. Смазывание планетарных передач
- •§ 5.7. Пример расчета планетарной передачи
- •Глава VI волновые зубчатые передачи
- •§ 6.1. Общие сведения
- •§ 6.2. Расчет волновой губчатой передачи
- •6.2. Значения коэффициентов k , и для фрезерованных зубьев в зависимости от предела прочности материала гибкого колеса
- •6.3. Значения коэффициента yf в зависимости от числа зубьев и коэффициента радиального зазора
- •§ 6.3. Конструкции деталей волновых передач
- •6.4. Значения корректируюших коэффициентов k1 и k2 в зависимости от передаточного отношения ihk(n)
- •С помощью маслоподъемного конуса:
- •§ 6.4. Пример расчета волновой передачи
- •Глава VII ременные и цепные передачи
- •§ 7.1. Плоскоременные передачи
- •7.4. Значения коэффициента Ср для ременных передач oт асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
- •7.5. Расчет плоскоременной передачи
- •7.6. Ширина в обода шкива в зависимости от ширины ремня
- •§ 7.2. Клиноременные передачи
- •7.8. Номинальная мощность, р0 , кВг, передаваемая одним клиновым ремнем (по гост 1284.3 —80 с сокращениями)
- •7.9. Значения коэффициента сl для клиновых ремней (по гост 1284.3—80, с сокращениями)
- •7.10. Значения Ср клиноременных передач от двигателей переменного тока общепромышленного применения
- •7.11. Алгоритм расчета клиноременной передачи
- •§ 7.3. Передачи поликлиновыми ремнями
- •7.13. Поликлиновые ремни
- •7.14. Шкивы для поликлиновых ремней
- •§ 7.4. Цепные передачи
- •7.15. Цепи приводные роликовые однорядные пр (см. Рис. 7.8) (по гост 13568-75*)
- •7.16. Цепи приводные роликовые двухрядные 2пр (см. Рис. 7.9) (по гост 13568-75*)
- •7.17. Допускаемые значения частоты вращения п1, об/мин, малой звездочки для приводных роликовых цепей нормальной серии
- •7.18. Допускаемое давление в шарнирах цепи р, мПа
- •7.19. Нормативные коэффициенты запаса прочности [s] приводных роликовых цепей нормальной серии пр и 2пр
- •7.20 Цепи зубчатые с односторонним зацеплением (по гост 13552-81)
- •7.21. Значения р10, кВт, для приводных зубчатых цепей типа 1 (одностороннего зацепления) условной шириной 10 мм
- •7.22. Нормативный коэффициент запаса прочности s приводных зубчатых цепей типа 1 (с односторонним зацеплением)
- •Глава VIII валы
- •§ 8.1. Нагрузки валов
- •8.1. Выбор знаков перед вторым слагаемым в формулах (8.9) и (8.10)
- •§ 8.2. Расчет валов
- •8.2. Значения коэффициентов k и k для валов с галтелями
- •8.4. Значения k и k для валов с радиальными отверстиями
- •8.5. Значения k и k для валов с одной шпоночной канавкой
- •8.6. Значения k и k для шлицевых участков вала
- •8.7. Значения для валов с напрессованными деталями при давлении напрессовки свыше 20 мПа
- •8.8. Значения и
- •§ 8.3. Конструирование валов
- •§ 8.4. Шпоночные и шлицевые соединения
- •8.9. Шпонки призматические (по гост 23360-78, с сокращениями)
- •8.10. Шпонки сегментные (по гост 24071-80, с сокращениями)
- •8.11. Соединения шлицевые прямоточные (по гост 1139-80, с сокращениями)
- •8.12. Соединения шлицевые эвольвентные (по гост 6033-80, с сокращениями)
- •Глава IX опоры валов
- •§ 9.1. Опоры качения
- •Общие сведения
- •Краткие характеристики основных типов подшипников качения
- •§ 9.2. Схемы установки подшипников качения
- •Левый – «плавающий»
- •Правый подшипник – «плавающий» (радиальный однорядный)
- •§ 9.3. Крепление подшипников на валу и в корпусе
- •9.1. Круглые гайки шлицевые (по гост 11871-80)
- •9.2. Стопорные многолапчатые шайбы (по гост 11872-80)
- •9.3. Кольца пружинные упорные плоские наружные эксцентрические и канавки для них
- •9.4. Кольца пружинные упорные плоские наружные концентрические и канавки для них
- •9.5. Кольца пружинные упорные плоские внутренние эксцентрические и канавки для них
- •9.6. Кольца пружинные упорные плоские внутренние концентрические и канавки для них
- •§ 9.4. Конструирование опорных узлов редукторов
- •9.7. Размеры канавок в валах, мм
- •9.8. Размеры канавок в отверстиях корпусов, мм
- •9.9. Шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов
- •§ 9.5. Классы точности и посадки подшипников качения
- •9.10. Посадки радиальных шарико- и роликоподшипников классов 0 и 6
- •9.11. Посадки радиально-упорных шарико- и роликоподшипников
- •9.12. Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца внутренние
- •9.13. Подшипники шариковые и роликвые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца наружные
- •§ 9.6. Смазывание и уплотнение подшипниковых узлов
- •9.14. Пластичные смазочные материалы
- •9.15. Жидкие смазочные материалы
- •9.16. Манжеты резиновые армированные (по гост 8752-79)
- •9.17. Размеры лабиринтных и щелевых уплотнений, мм
- •§ 9.7. Выбор подшипников качения
- •9.18. Значения X и y для подшипников Радиальные однорядные и двухрядные
- •9.19. Значение коэффициента Кб
- •9.20. Значение коэффициента Кт
- •9.21. Формулы для расчета осевых нагрузок
- •9.22. Рекомендации по выбору радиально-упорных шарикоподшипников
- •9.23. Значения коэффициентов радиальной х0 и осевой y0 нагрузок
- •9.24. Величина отношения с / р для шариковых подшипников в зависимости от долговечности Lh и частоты вращения п
- •9.25. Величина отношения с / р для роликовых подшипников в зависимости от долговечности Lh и частоты вращения п
- •4.8. Подшипники скольжения
- •9.26. Антифрикционный чугун для подшипников скольжения
- •9.27. Бронза для вкладышей подшипников скольжения
- •Глава X конструирование деталей редукторов
- •§ 10.1. Конструирование зубчатых
- •И червячных колес и червяков
- •10.1. Определение размеров зубчатых металлических колес
- •§ 10.2. Конструирование корпусов редукторов
- •10.6. Отдушина с сеткой
- •10.7. Пробки к маслоспускным отверстиям
- •§ 10.3. Установочные рамы и плиты
- •§ 10.4. Смазывание редукторов
- •10.8. Рекомендуемые значения вязкости масел дл ясмазывания зубчатых передач при 50оС
- •10.9. Рекомендуемые значения вязкости масел дл ясмазывания червячных передач при 100оС
- •§ 10.5. Тепловой расчет редукторов
- •§ 10.6. Допуски и посадки деталей передач
- •10.11. Предельные отклонения основных отверстий (по гост 25347-82)
- •§10.7. Допуски формы и расположения поверхностей. Шероховатость поверхности
- •10.14. Допуск формы цилиндрических поверхностей, мкм
- •10.15. Допуски параллельности и перпендикулярности, мкм (по гост 24643-81)
- •10.16. Допуски соосности, мкм
- •10.17. Назначение параметров шероховатости поверхностей деталей машин
- •Глава XI муфты
- •§ 11.1. Муфты для постоянного соединения валов
- •11.3. Значения коэффициента k, учитывающего условия эксплуатации привода
- •11.4. Муфты цепные однорядные (по гост 20742-81, с сокращениями)
- •§ 11.2. Предохранительные муфты
- •11.8. Муфты предохранительные кулачковые (по гост 15620-77, с сокращениями)
- •11.9. Муфты предохранительные шариковые (по гост 15621-77, с сокращениями)
- •11.10. Муфты предохранительные фрикционные (по гост 15622-77, с сокращениями)
- •Глава XII примеры расчета и проектирования приводов
- •§ 12.1. Проектирование привода
- •С одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и цепной передачей
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет (рис. 12.2)
- •II. Расчет зубчатых колес редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора
- •IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •V. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •VI. Расчет цепной передачи
- •VII. Первый этап компоновки редуктора
- •VIII. Проверка долговечности подшипника
- •IX. Второй этап компоновки редуктора
- •X. Проверка прочности шпоночных соединений
- •XI. Уточненный расчет валов
- •XII. Вычерчивание редуктора
- •XIII. Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников
- •XIV. Выбор сорта масла
- •XV. Сборка редуктора
- •§ 12.2. Расчет цилиндрического косозубого редуктора с колесами из стали повышенной твердости
- •§ 12.3. Расчет привода с одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и клиноременной передачей
- •I. Выбор электродвигателя
- •II. Расчет клиноременной передачи (см. Табл. 7.11)
- •III. Расчет зубчатых колес редуктора
- •IV. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников
- •§ 12.4. Проектирование привода с одноступенчатым коническим прямозубым редуктором и цепной передачей
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
- •II. Расчет зубчатых колес редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора
- •IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •V. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •VI. Расчет параметров цепной передачи
- •VII. Первый этап компоновки редуктора (см. Рис. 12.15)
- •VIII. Проверка долговечности подшипников
- •IX. Второй этап компоновки редуктора (рис. 12.18)
- •X. Проверка прочности шпоночных соединений
- •XI. Уточненный расчет валов
- •XII. Вычерчивание редуктора
- •XIII. Посадки основных деталей редуктора
- •XIV. Выбор сорта масла
- •XV. Сборка редуктора
- •§ 12.5. Расчет конического редуктора с круговыми зубьями
- •§ 12.6. Проектирование одноступенчатого червячного редуктора
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
- •II. Расчет редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса
- •IV. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.17, 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •V. Первый этап компоновки редуктора (рис. 12.23)
- •VI. Проверка долговечности подшипников
- •VII. Второй этап компоновки редуктора
- •VIII. Тепловой расчет редуктора
- •IX. Проверка прочности шпоночных соединений
- •Х. Уточненный расчет валов
- •XI. Посадки деталей редуктора и оформление чертежа
- •XII. Выбор сорта масла
- •XIII. Сборка редуктора
- •§ 12.7. Расчет одноступенчатого червячного редуктора общего применения
- •Список литературы
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Сергей Александрович Чернавский, Кирилл Николаевич Боков, Илья Моисеевич Чернин и др. Курсовое проектирование деталей машин
- •Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Машиностроение",
- •107076, Москва, Стромынский пер., 4.
X. Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок — по ГОСТ 23360— 78 (см. табл. 8.9).
Материал шпонок — сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условие прочности по формуле (8.22)
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [см] = 100120 МПа, при чугунной [см] = 5070 МПа.
Ведущий в а л : d = 32 мм ; b х h = 10 х 8 мм ; t1 = 5 мм ; длина шпонки l = 70 мм (при длине ступицы полумуфты МУВП 80 мм, см. табл. 11.5); момент на ведущем валу Т1 = 125 . 103 Н.мм;
(материал полумуфт МУВП — чугун марки СЧ 20).
Ведомый вал.
Из двух шпонок — под зубчатым колесом и под звездочкой - более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под звездочкой: d = 55 мм; b x h = 16 х 10 мм; tl = 6 мм; длина шпонки l = 80 мм (при длине ступицы звездочки 85 мм); момент Т3 = 625 . 103 Н.мм;
(обычно звездочки изготовляют из термообработаниых углеродистых или легировачных сталей). Условие см < [см] выполнено.
XI. Уточненный расчет валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при s [s].
Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Ведущий вал (см. рис. 12.8).
Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т. е. сталь 45, термическая обработка — улучшение.
По табл. 3.3 при диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае da1 = 71,66 мм) среднее значение в = 780 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А. Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
При d = 32 мм; b = 10 мм; t1 = 5 мм по табл. 8.5.
Принимаем k = 1,68 (см. табл. 8.5), 0,76 (см. табл. 8.8) и 0,1.
ГОСТ 16162—78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть
при 25 103 Нмм < ТБ < 250 103 Нмм.
П
бающий момент в сечении А – А от консольной нагрузки
= 35,4 103 Нмм.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
здесь опущены промежуточные выкладки (аналогичные выкладки см. ниже в расчете ведомого вала на с. 313). Результирующий коэффициент запаса прочности
получился близким к коэффициенту запаса s = 7,85. Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов, рассчитанные по крутящему моменту и согласованные с расточками стандартных полумуфт, оказываются прочными и что учет консольной нагрузки не вносит существенных изменений. Надо сказать и о том, что фактическое расхождение будет еще меньше, так как посадочная часть вала обычно бывает короче, чем длина полумуфты, что уменьшает значения изгибающего момента и нормальных напряжений.
Такой большой коэффициент запаса прочности (7,85 или 7,1) объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.
По той же причине проверять прочность в сечениях Б — Б и В — В нет необходимости.
Ведомый в а л (см. рис. 12.9).
Материал вала — сталь 45 нормализованная; в = 570 МПа (см. табл. 3.3).
Пределы выносливости -1 = 0,43 . 570 = 246 МПа и -1 = 0,58 . 246 = 142 МПа.
Сечение А — А. Диаметр вала в этом сечении 65 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (см. табл. 8.5): k =1,59 и k = 1,49; масштабные факторы = 0,775; = 0,67 (см. табл. 8.8); коэффициенты 0, 15 и 0,1.
Крутящий момент Т2 = 625 • 103 Н • мм.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости (см. рис. 12.9)
изгибающий момент в вертикальной плоскости
суммарный изгибающий момент в сечении А — А
Момент сопротивления кручению (d = 65 мм; b = 18 мм; t1 = 7 мм)
Момент сопротивления изгибу (см. табл. 8.5.)
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
Коэффициенты запаса прочности по нормальным напряжениям
Коэффициенты запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А –А
Сечение К - К. Концентрация напряжений обусловлена посадкой под-
шипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7.); прини-
маем = 0,15 и = 0,1.
Изгибающий момент
Осевой момент сопротивления
Амплитуда нормальных напряжений
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К – К
Сечение Л – Л. Концентрация напряжений обусловлена переходом от
60 мм к 55 мм: при и коэффициенты концен-
трации напряжений k =1,65 и k = 1,19 (см. табл. 8.2). Масштабные факторы (см. табл. 8.8) = 0,8; = 0,69.
Внутренние силовые факторы те же, что и для сечения К – К.
Осевой момент сопротивления сечения
Амплитуда нормальных напряжений
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициенты запаса прочности
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Л – Л.
Сечение Б – Б. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (см. табл. 8.5): k =1,59 и k = 1,49; = 0,8; = 0,69.
Изгибающий момент (положим х1 = 60 мм)
Момент сопротивления сечения нетто при b = 16 мм и t1 = 6 мм
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
Момент сопротивления кручению сечения нетто
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициенты запаса прочности
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б – Б.
Сведем результаты проверки в таблицу:
Сечен не |
А -А |
К- К |
Л -Л |
Б- Б |
Коэффициент запаса s |
7,2 |
3,2 |
3,9 |
4,45 |
Во всех сечениях s > [s].