7

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

Кафедра теоретической и прикладной механики

Методические указания по курсовому проектированию по прикладной механике "Расчет валов одноступенчатого зубчатого редуктора " с применением ЭВМ для студентов всех форм обучения специальностей: 100700, 120100, 120400, 311400

Воронеж 2012

Составитель:

канд.техн.наук

В.В. Елисеев

Методические указания по курсовому проектированию по механике "Расчет одноступенчатого зубчатого редуктора” с применением ЭВМ для студентов всех форм обучения специальностей: 100700, 120100, 120400, 311400 / Воронеж, гос. техн. ун-т. Сост.: В.В. Елисеев. Воронеж, 2008, 36 C.

Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов при выполнении курсового проекта по прикладной механике, а также пятого расчетно-графического задания. Методические указания снабжены необходимыми для расчетов справочными данными и примерами расчетов различных типов валов. Каждый раздел указаний снабжается алгоритмом и блок-схемой, облегчающими процедуру составления вычислительной программы для расчета валов на ЭВМ.

Рукопись набрана в текстовом редакторе Word - 2000 и размещена на дискете 3.5” в виде файла, включающего текст и внедренную графику.

Ил. 22, Библиогр.: 4 назв.

Рецензент д-р техн. наук С.С. Одинг

Печатается по решению издательства Воронежского государственного технического университета

© Воронежский государственный технический университет, 2012

1. Введение

Расчет и проектирование валов цилиндрических и конических зубчатых редукторов с использованием ЭВМ, которые излагаются в настоящих методических указаниях, является продолжением методического обеспечения /1/, предназначенного для выполнения основных разделов курсового проекта по прикладной механике. Объем, порядок выполнения и варианты заданий на курсовой проект и расчетно-графическое задание № 5 даны в 2.

Валы являются важной составной частью большинства современных машин и приборов. Создоние данных методических указаний вызвано широкой стандартизацией методов проектирования и расчетов валов и осей.

Все величины в формулах выражаются согласно ГОСТ 21354-75 и теории размерностей в следующих единицах: моменты - в Нмм, напряжения и модуль Юнга в МПа, размеры - в мм, линейная скорость - в м/с.

2. Расчет усилий, действующих на валы

2

Расчет валов выполняется после расчета и проектирования зубчатой передачи 3 и основных кинематических параметров привода.

На рис.1 изображена кинемати-ческая схема привода ленточного транспортера, включающая 1- элек- тродвигатель; 2 – ременная передача; 3 – ведущий вал; 4 – ведомый вал; 5 – цилиндрическая зубчатая передача; 6 –механическая муфта; 7 – ленточный транспортер; 8 – подшипник качения.

.1 Исходные данные

В результате расчетов зубчатой передачи и параметров привода определяют передаточное отношение ременной передачи , вращающие моменты на ведущем Т₁ и ведомом Т₂ валах, соответствующие скорости вращения n₁ и n₂ , и размеры зубчатой пары, из которых потребуются межосевое расстояние , диаметры делительных окружностей , ширина венцов , угол наклона линии зуба  и модуль зацепления. Если зубчатые колеса изготовлены без смещения, угол зацепления передачи принимается равным =20⁰.

2.2. Схема нагружения валов

В алы зубчатого редуктора передают вращающиеся моменты, воспринимают нагрузку в зацеплении зубчатой передачи и усилия в ремнях ременной передачи. Согласно кинематической схеме привода (см. рис.1), нагружение ведомого вала можно представить расчетной схемой на рис.2, а ведущего – схемой на рис.3.

2.3. Усилия в зацеплении

Усилия в зацеплении в общем случае косозубой передачи раскладывается на три составляющих: окружную F_t, радиальную F_r и осевую F_a. В случае шевронной и прямозубой передачи осевая составляющая усилия в зацеплении равна 0. Эти составляющие определяются по формулам

(1)

здесь и далее приводятся формулы только для ведущего вала (зубчатого колеса) в случае, когда они одинаковые . Если выражения отличаются, формулы будут приводиться полностью.

Т ак как угол наклона линии зуба в прямозубых передачах осевая составляющая усилия в зацеплении отсутствует.

В шевронных передачах составляющие осевой нагрузки на оба полушеврона компенсируют друг друга (рис.4), и суммарная осевая составляющая также равна 0.

2.4 Усилия в ременной передаче

Для расчета усилий в ремне ременной передачи (см. рис 3) определим сначала размеры шкива, насаженного на выходной конец ведущего вала. Диаметр шкива рассчитывают по формуле Саверина

(мм) (2)

где Т₁ имеет размерность Нмм, -скольжение, которое можно принять для прорезиненного ремня 0.01.

Вычисленное значение округляют до ближайшего стандартного (предпочтительно в меньшую сторону) по ГОСТ 17383-73 из ряда 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000.

Окружное усилие в ременной передаче F_tр равно

(3)

Результирующее усилие Q, действующее на вал со стороны ременной передачи, равно

(4)

где _р –угол охвата ремнем ведущего шкива; F₀ – усилие предварительного натяжения ремня; ₀ – напряжение предварительного натяжения; А- площадь поперечного сечения ремня. Для плоскоременной передачи с прорезиненным ремнем принимают ₀=1.8 МПа. Угол охвата вычисляют по формуле

(5)

Площадь поперечного сечения ремня можно вычислить без учета условий эксплуатации по приближенной формуле

. (6)

где k₀-стандартное удельное окружное усилие, которое для прорезиненного ремня равно 2.25МПа.

На ведомом валу дополнительные активные силы отсутствуют (см.рис.2).

Ширина венца шкива В_ш передачи, например, с плоским резинотканевым ремнем и четырьмя прокладками при максимально допускаемой нагрузке на единицу ширины приближенно определяют по ширине ремня

(7)

из табл.1 по ГОСТ 17383-73

Таблица 1 /3/

,мм	Вш,мм	,мм	Вш,мм	,мм	Вш,мм	,мм	Вш,мм
10	16	63	71	140	160	315	355
16	20	71	80	160	180	355	400
20	25	80	90	180	200	400	450
25	32	90	100	200	224	450	500
32	40	100	112	224	250	500	560
40	50	112	125	250	280	560	630
50	63	125	140	280	315	-	-

Полученные размеры в дальнейшем будут использованы для проектирования выходного конца быстроходного вала.