
- •Привод станка Курсовой проект Пояснительная записка
- •Выбор электродвигателя и расчет основных параметров привода
- •Расчет требуемой мощности
- •Выбор электродвигателя
- •Вал двигателя:
- •Ведущий вал:
- •Выходной вал:
- •2.2. Расчет допускаемых напряжений
- •2.3. Проектный расчет передачи
- •2.4. Проверочный расчет передачи
- •3. Расчет плоскоременной передачи
- •4. Расчет и проектирование валов
- •4.1. Проектный расчет валов
- •4.2. Эскизная компоновка и составление расчетных схем валов
- •4.3. Определение опорных реакций
- •4.4. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
- •4.5. Уточненный расчет валов
- •5. Выбор подшипников качения
- •5.1. Ведущий вал
- •5.2. Ведомый вал
- •6. Проверка шпонок на смятие
- •7. Определение размеров корпуса редуктора
- •8. Смазка
- •Библиографический список
4. Расчет и проектирование валов
4.1. Проектный расчет валов
На первом этапе конструирования вала определяют диаметр опасного сечения вала из расчета на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Ведущий вал.
Диаметр выходного конца вала [1, с. 108]:
,
где [к] – пониженные допускаемые напряжения на кручение, [к]=25 МПа.
Примем dв1=25 мм.
Длина посадочного конца вала:
Диаметр вала под уплотнение:
Диаметр вала под подшипники:
.
Предварительно назначаем подшипник
радиальный однорядный средней серии
207: d=35
мм, В=17 мм, D=72
мм.
Шестерню выполняем за одно целое с валом.
Выходной вал.
Диаметр выходного конца вала
Примем dв2=30 мм.
Длина посадочного конца вала:
Диаметр вала под уплотнение:
Диаметр вала под подшипник
Предварительно
назначаем подшипник радиальный однорядный
легкой серии 208: d=40
мм, В=18 мм, D=80
мм.
Диаметр вала под колесом
Диаметр буртика у колеса:
.
4.2. Эскизная компоновка и составление расчетных схем валов
Конструктивные размеры зубчатых колес
Ведущий вал: Шестерню выполняем за одно целое с валом; размеры: d1 =63,12 мм; dal =67,12 мм; df1=58,12 мм; b1 = 50 мм.
Выходной вал: колесо косозубое.
Размеры колеса: d2 = 160,88 мм; da2 = 164,88 мм; df2=155,88 мм; b2 =45 мм.
Диаметр ступицы dст = l,55dк2=1,5545=70 мм; длина ступицы lст =(1…1,2)dк2 =(1…1,2)55 =55…65 мм. Примем lст =60 мм.
Толщина обода А1 = (5…6)m= (5…6)2=10…12 мм, принимаем А1 =10 мм.
Толщина диска е = 0,3 b2 = 0,3 45 = 15 мм.
Расчетные схемы валов
На рисунке 2 изображена расчетная схема ведущего вала.
Рис. 2. Конструкция и расчетная схема ведущего вала.
На рисунке 3 изображена расчетная схема ведомого вала.
Рис. 3 Расчетная схема ведомого вала.
4.3. Определение опорных реакций
Ведущий вал
Исходные данные:
;
Ft=1252
Н, Fr=464
Н, Fa=240
Н, T2=79
Нм, d1=63,12
мм.
Определим реакции опор ведущего вала (рис. 2).
Вертикальная плоскость:
Реакция направлена в противоположную указанному сторону.
Проверка:
Реакции найдены правильно.
Горизонтальная плоскость.
Проверка:
Реакции найдены верно.
Суммарные реакции:
Ведомый вал
Исходные данные:
Ft=1252 Н, Fr=464 Н, Fа=240 Н, T3=191 Нм, d2=160,88 мм.
Определим реакции опор ведомого вала (рис. 5).
Вертикальная плоскость:
в горизонтальной плоскости:
Проверка:
Суммарные реакции:
4.4. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
Ведущий вал
Горизонтальная плоскость
М1=0, М3сл=-R1г48,5=-15 Нм;
М3спр=-R1г48,5+Fa63,12/2=-15+7,5=-7,5 Нм;
М2=0 Нм;
М4=0.
Вертикальная плоскость:
М1=0 Нм;
М3= -R1в48,5=3 Нм;
М2=-R1в97+Ft148,5=3+64=67 Нм;
М4 =0
Крутящий момент Т2=79Нм.
Строим эпюру (рис. 3).
Ведомый вал
Горизонтальная плоскость
М1=0, М4сл=R1г49=1,7 Нм;
М4спр=R1г49+Fa160,88/2=1,7+19,3=21 Нм;
М2=0.
Вертикальная плоскость:
М1= 0
М4= R1в49=30,7 Нм;
M2= 0.
Крутящий момент Т3=191 Нм.
Строим эпюру (рис.4).
4.5. Уточненный расчет валов
4.5.1. Ведущий вал
Опасное сечение - это сечение 2 – посадка подшипника на вал с натягом. Материал вала – сталь 45, в=650МПа
Определение
нагрузок. В сечение действуют: изгибающий
момент
,
крутящий момент Т=79 Нм, осевая сила
Fa=0,24
кН.
Геометрические характеристики сечения:
Осевой момент сопротивления:
Полярный момент сопротивления:
Площадь поперечного сечения:
Определение напряжений:
Амплитуда и среднее значение отнулевого цикла [1, с.112]:
Амплитуда нормальных напряжений [1, с.112]:
,
Пределы выносливости:
- для углеродистых
сталей [1, с.110].
- для углеродистых
сталей [1, с.110].
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты влияния размера поперечного сечения.
Для посадки с натягом К /=3,2; К/=1,8 [табл. 7.5]
Поверхность получена чистовым точением (параметр шероховатости Ra=0,8) KF =1,2 [1, табл. 5.5]; участок вала без упрочнения Kv =1.
Коэффициенты чувствительности к ассиметрии цикла
;
Коэффициенты перехода пределов выносливости образца к пределам выносливости детали
,
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба
,
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
,
Общий коэффициент запаса прочности:
Усталостная прочность вала в сечении 2 обеспечена.
Ведомый вал
Опасное сечение - это сечение 1 –посадка подшипника на вал с натягом. Материал вала – сталь 45, в=650МПа
Размеры шпонки: dк=45 мм, b=14 мм, h=9 мм, t1=5,5 мм.
Определение
нагрузок. В сечение действуют: изгибающий
момент
,
крутящий момент Т=191 Нм.
Геометрические характеристики сечения:
Осевой момент сопротивления:
Полярный момент сопротивления:
Площадь поперечного сечения:
Определение напряжений:
Амплитуда и среднее значение отнулевого цикла [1, с.112]:
Амплитуда нормальных напряжений [1, с.112]:
,
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты влияния размера поперечного сечения.
Для шпоночного паза К =1,9; К=1,6 [табл. 3.5]
Поверхность получена чистовым обтачиванием (параметр шероховатости Ra=3,2) KF =1,33 [1, табл. 5.5]; участок вала без упрочнения Kv =1.
Коэффициенты перехода пределов выносливости образца к пределам выносливости детали
,
Коэффициенты запаса прочности.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба
,
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
,
Общий коэффициент запаса прочности:
Усталостная прочность вала в сечении 2 обеспечена.