10.2. Выходной вал
а) Зубчатая передача – косозубая
Рис. 10.2
Эпюры
внешних и внутренних силовых факторов,
которые действуют на законцовку
выходного вала и косозубое зубчатое
колесо, установленное на валу, приведены
на рис. 10.2, при этом крутящий момент
численно равен вращающему:
Н·м (см. итоговую таблицу механических
параметров в разделе 1.3, глава 1, книга
1).
Из рассмотрения эпюр силовых факторов и конструкции выходного вала следует, что опасными являются сечения:
I-I – место установки на вал зубчатого колеса с применением шпоночного соединения в плоскости действия окружной и радиальной сил зубчатой передачи. Сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами, а также осевой силой. Концентратор напряжений – паз на валу под шпонку;
II-II – место установки подшипника на вал в опоре 2: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами и осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.
б) Зубчатая передача – прямозубая
Эпюры внешних и внутренних силовых факторов, которые действуют на законцовку выходного вала и прямозубое зубчатое колесо, установленное на валу, приведены на рис. 10.3, при этом крутящий момент численно равен вращающему: Н·м (см. итоговую таблицу механических параметров в разделе 1.3, глава 1, книга 1).
Из рассмотрения эпюр силовых факторов и конструкции выходного вала следует, что опасными являются сечения:
I-I – место установки на вал зубчатого колеса с применением шпоночного соединения в плоскости действия окружной и радиальной сил зубчатой передачи. Сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами; концентратор напряжений – паз на валу под шпонку;
II-II – место установки подшипника в опоре 2: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.
Рис. 10.3
10.2.1 Определение силовых факторов
Сечение I-I
Изгибающие моменты от сил в зубчатом зацеплении, Н·м:
в горизонтальной плоскости (XOZ)
, (10.33)
в вертикальной плоскости (YOZ)
а) для косозубой зубчатой передачи
–
справа
от сечения; (10.34)
–
слева
от сечения. (10.35)
Примечание.
1. Направление вектора реакции
,
рассчитанной по формуле (9.7) учтено в
эпюре моментов на рис. 10.2. Поэтому
значение реакции в формуле (10.35) необходимо
брать с положительным знаком.
2. В дальнейших расчетах используется бóльший по величине из двух моментов и обозначается .
б)
для прямозубой зубчатой
передачи для определения
используем
формулу (10.34):
.
Изгибающий момент от консольной силы, Н·м:
. (10.36)
Суммарный изгибающий момент, Н·м:
.
(10.37)
Крутящий
момент,
Н·м:
.
Осевая
сила,
Н:
.
Сечение II-II
Изгибающий момент, Н·м:
,
Крутящий
момент,
Н·м:
.
Осевая
сила,
Н:
.
Здесь
,
и
–
реакции в опорах в горизонтальной и
вертикальной плоскостях (см. раздел
9.2),
и
–
плечи сил (там же);
–
консольная сила (см. раздел 9.3);
–
плечо консольной силы (там же);
– реакция в опоре 1 от консольной силы
(там же);
–
осевая сила на зубчатом колесе (см.
раздел 9.1);
–
крутящий момент (см. пояснения в начале
разделов 10.2, а
и б).
Примечание.
Для прямозубой зубчатой передачи
= 0.