3.Расчет валов.
1.Предварительный расчёт валов
Первым этапом конструирования является разработка эскизного проекта. При эскизном проектировании определяют расположение деталей передач, расстояние между ними, ориентировочные диаметры ступеней валов, выбирают типы подшипников, схемы их установки.
Диаметры различных участков валов определяют по следующим формулам.
Рассчитаем параметры быстроходного вала.
Диаметр выходного конца
,
где Тб– вращающий момент на быстроходном валу.
Принимаем
соразмерно с выходным валом электродвигателя.
Посадочный диаметр подшипников
,
где
– высота буртика, тогда
Принимаем
из стандартного ряда посадочных диаметров
подшипников.
Определяем диаметр буртика подшипника
,
где
– координата фаски подшипника, тогда
Принимаем
.
Определим параметры промежуточного вала.
Диаметр выходного конца
,
где
– вращающий момент на валу.
Принимаем
.
Посадочный диаметр подшипников по формуле
Принимаем
из стандартного ряда посадочных диаметров
подшипников (по конструктивным
соображениям).
Определяем диаметр вала под червяк:
Принимаем
Определим параметры тихоходного вала.
Диаметр выходного конца вала
,
где Тт – крутящий момент на валу.
Принимаем d = 40 мм.
Диаметр посадочного места под подшипник:
,
Принимаем
.
Наибольший диаметр вала:
Принимаем
2.Проверочный расчет.
Для каждого вала необходимо построить эпюры изгибающих и крутящих моментов, определить наиболее опасные сечения и проверить их по условиям точности.
Расстояния между опорами берутся из компоновочной схемы.
Исходные данные для расчета ведущего вала:
– радиальная
сила;
– осевая
сила;
– окружная
сила;
– неуравновешенная
реакция муфты (определяется при выборе
муфты, см. пункт 1.7);
– крутящий
момент на валу.
1.Реакции в опорах в горизонтальной плоскости.
2.Проверка.
3.Находим изгибающие моменты от силы Ft1.
4.Реакции в вертикальной плоскости и от радиального усилия Fr1 и реакций.
5.Проверка.
6.Находим изгибающие моменты от силы Ft1.
7.Полные реакции в подшипниках.
8.Результирующий изгибающий момент.
9.Находим эквивалентный момент в этих сечениях.
Принимаем
Исходные данные для расчета промежуточного вала:
– радиальная
сила;
– осевая
сила;
– окружная
сила;
– радиальная
сила;
– осевая
сила;
– окружная
сила;
Для упрощения расчётов вместо 3-х подшипников примем два.
– крутящий
момент на валу.
1.Реакции в опорах в горизонтальной плоскости.
2.Проверка.
3.Находим изгибающие моменты от сил Ft1 и Ft2.
4.Реакции в вертикальной плоскости и от радиального усилия Fr1, Fr2 и осевого усилия Fа1 .
Осевой момент:
5.Проверка.
6.Находим изгибающие моменты от силы Ft1.
По
этим значениям изгибающих моментов
строим эпюру
.
7.Полные реакции в подшипниках.
8.Результирующий изгибающий момент.
9.Находим эквивалентный момент в этих сечениях.
Принимаем
Исходные данные для расчета ведомого вала:
– радиальная
сила;
– осевая
сила;
– окружная
сила;
– крутящий
момент на валу.
1.Реакции в опорах в горизонтальной плоскости.
2.Проверка.
3.Находим изгибающие моменты от силы Ft1.
4. Реакции в вертикальной плоскости и от радиального усилия Fr1 и реакций.
Определяем осевой момент М.
5.Проверка.
6.Находим изгибающие моменты от силы Ft1.
7.Полные реакции в подшипниках.
8.Результирующий изгибающий момент.
9.Находим эквивалентный момент в этих сечениях.
Принимаем
3.Расчет шпоночных соединений.
Шпоночные соединения применяются для передачи крутящего момента. В данном курсовом проекте применяются призматические шпонки со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов, и длины даются по ГОСТ 23360 – 78. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Основным расчетом для призматических шпонок является условный расчет на смятие в предположении равномерного распределения давления по поверхности контакта боковых граней шпонки с валом и ступицей.
Расчету подлежат шпонки в соединении входного вала с муфтой и цилиндрической шестерней, цилиндрического колеса с промежуточным валом, выходного вала с червячным колесом и муфтой.
Для соединения ведущего вала с муфтой выбирается шпонка со следующими данными:
b= 6 мм, h = 6мм, l = 32мм.
Условие прочности шпонки на смятие определяется по формуле
,
где
Н∙м – передаваемый крутящий момент,
мм – диаметр входного
вала редуктора,
– рабочая длина
шпонки,
– высота выступающей
части шпонки,
– допускаемое
напряжение при смятии.
Тогда
Кроме того, необходимо проверить шпонку по условию среза
,
где
– допускаемое напряжение по условию
среза.
Тогда
Т.е. выбранная шпонка удовлетворяет требуемым условиям.
Аналогично проверяются другие шпоночные соединения.
Для соединения промежуточного вала со ступицей зубчатого колеса выбирается шпонка со следующими данными: b=6 мм, h=6 мм, l=20 мм.
Проверяем шпонку по условиям смятия и среза по формулам (1.4.1) и (1.4.2).
,
.
Выбранная шпонка удовлетворяет требуемым условиям.
Для соединения выходного вала с муфтой выбирается шпонка со следующими данными: b=18 мм, h=11 мм, l=50 мм.
,
.
Выбранная шпонка удовлетворяет требуемым условиям.
Для соединения выходного вала с червячным колесом выбирается шпонка со следующими данными: b=18 мм, h=11 мм, l=90 мм.
,
.
Выбранная шпонка удовлетворяет требуемым условиям.