Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

Кафедра «Профессиональная педагогика»

Методическая разработка

Основы конструирования валов

Ижевск

2007

Методическая разработка предназначена для студентов высшего профессионального образования очной формы обучения для механических и машиностроительных специальностей. Содержит введение, методические пояснения, рекомендации по конструированию и расчету валов, варианты конструкций валов, справочный материал и пример расчета.

Содержание

Введение

1. Материалы валов

2. Ориентировочный расчёт валов

2.1. Ориентировочный расчёт быстроходного (входного) вала

2.2. Ориентировочный расчёт промежуточного вала

2.3. Ориентировочный расчёт тихоходного (выходного) вала

3. Конструирование валов

3.1. Конструирование быстроходного вала

3.1.1. Конструирование концевых участков валов

3.1.2. Варианты конструкций быстроходных валов

3.2. Конструирование промежуточного вала

3.3. Конструирование выходного вала

4.Проверочные расчёты конструкций валов

4.1. Расчёт валов на прочность

4.2. Уточнённый расчёт валов на выносливость

Введение

Вращающиеся детали машины устанавливают на валах или осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей.

Валы – детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин. Валы вращаются в подшипниках. Так как передача крутящих моментов связана с возникновением сил, например сил на зубьях зубчатых колёс, сил натяжения ремней и т.д., валы обычно подвержены действию не только крутящих моментов, но также поперечных сил и изгибающих моментов.

По своему функциональному назначению валы весьма ответственные детали, поэтому к ним предъявляется комплекс требований: прочность, жесткость, износостойкость трущихся поверхностей, технологичность конструкций, удобство изготовления и сборки. Эти требования могут быть обеспечены при условии правильного расчета и конструирования, а также обоснованного выбора материала, технологии изготовления и упрочнения их изнашиваемых участков.

Основными критериями работоспособности валов являются усталост­ная прочность и жесткость. Усталостная прочность оценивается коэффи­циентом запаса прочности, а жесткость - допускаемыми прогибами и допускаемым углом закручивания сечений.

Исходя из наличия и функционального назначения деталей, располо­женных вдоль оси вала, предполагаемых эпюр изгибающих и крутящих моментов, с учетом соблюдения условия равной прочности, конструкции валов в большинстве своем выбирают ступенчатыми.

Размеры и конструкция отдельных участков вала определяются их назначением. Можно выделить следующие функциональные участки: концевые (для размещения полумуфт, шкивов, звездочек, зубчатых колес), под уплотнения подшипниковых узлов, опорные (под подшип­ники); для соединения с различными деталями (зубчатыми и червяч­ными колесами, разбрызгивателем масла); для обеспечения расстояния между деталями и фиксирования их вдоль оси вала.

Конструирование валов начинают на этапе эскизного проектирования. При эскизном проектировании определяют расположение деталей передач, расстояния между ними, ориентировочные диаметры ступеней валов, выбирают типы подшипников и схемы их установки.

Проектирование валов производится в четыре этапа: первый этап – ориентировочный расчет, в результате чего в первом приближении определяется средний диаметр вала. Второй этап – конструирование вала, в результате чего получаем все диаметральные и длинновые размеры. Третий этап – проведение проверочных расчетов. Четвертый этап – корректировка размеров вала по результатам проверок.