Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
детали машин для александра.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.39 Mб
Скачать

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=1,5545=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=-R48,5=-15 Нм;

М3спр=-R48,5+Fa63,12/2=-15+7,5=-7,5 Нм;

М2=0 Нм;

М4=0.

Вертикальная плоскость:

М1=0 Нм;

М3= -R48,5=3 Нм;

М2=-R97+Ft148,5=3+64=67 Нм;

М4 =0

Крутящий момент Т2=79Нм.

Строим эпюру (рис. 3).

Ведомый вал

Горизонтальная плоскость

М1=0, М4сл=R49=1,7 Нм;

М4спр=R49+Fa160,88/2=1,7+19,3=21 Нм;

М2=0.

Вертикальная плоскость:

М1= 0

М4= R49=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.

      1. 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.