1 Назначение и анализ конструкции детали

Деталь «Вал ведущий» предназначена для передачи крутящего момента от вала электродвигателя на ведомый вал. Передача движения от двигателя на вал ведущий осуществляется по средствам шпоночного соединения (на детали имеется шпоночный паз В (см. рисунок 1)). Дальше передача движения осуществляется через прямозубую цилиндрическую передачу. По поверхностям Д и Е вал базируется в подшипниках. Поэтому к этим поверхностям предъявляются высокие требования по точности и шероховатости, т.к. от качества исполнения поверхностей зависит долговечность службы самого вала и узла в целом, точность передачи движения, плавность работы узла. Поверхности зубчатого венца Г подвергаются шлифованию, т.к. они при работе подвергаются интенсивному износу вследствие постоянного контакта поверхностями зубьев в зацеплении.

Деталь при эксплуатации узла подвергается разнообразным и значительным нагрузкам, поэтому при изготовлении подвергается термической обработке. Целью термической обработки является получение заданных физико-механических свойств материала вала под действием различных температур и скоростей охлаждения, вследствие чего изменяется структура. Предварительная термическая обработка заготовок применяется для получения микроструктуры, обеспечивающей оптимальную обрабатываемость при механической обработке. Вал ведущий изготовляется из стали 40Х, поэтому для улучшения обрабатываемости резанием подвергается нормализации при температуре 930°С. Для достижения необходимых механических свойств детали (прочность, твердость, вязкость), ее нужно подвергнуть окончательной термической обработки – это закалка при температуре 850°С с охлаждением в воде потом в масле и отпуском при температуре 400°С с охлаждением в воде потом на воздухе. При такой термической обработке достигаются необходимая твердость детали (42…46 HRC).

Химический состав и механические свойства материала детали стали 40Х ГОСТ 4543-71 сведены в таблицы 1 и 2. Данную марку стали можно заменить на стали марок 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Таблица 1 – Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	S	P
				не более
0.36-0.44	0.17-0.37	0.5-0.8	0.8-1.1	0.3	0.3	0.035	0.035

Таблица 2 – Механические свойства (после окончательной термообработки)

σ0,2	σВ	δ5	ψ	KCU, Дж/см2	HRC
МПа		%
1180	1320	9	40	49	44

где σ_0,2 – предел текучести условный, МПа;

σ_В – временное сопротивление разрыву (предел прочности на растяжение), МПа;

δ₅ – относительное удлинение после разрыва, %;

ψ – относительное сужение, %;

KCU – ударная вязкость, определенная на образце с концентратором U, Дж/см²;

HRC – твердость по Роквеллу;

Рисунок 1 – Эскиз детали