11. Определение усилий в зацеплениях.

11.1. Расчет усилий в зацеплении конической передачи.

Условно принимаем, что равнодействующая сил, действующих по линии контакта зубьев конического колеса, приложена в среднем сечении зуба в полюсе зацепления.

Полное усилие в зацеплении , которое раскладывается на окружное усилие F_t и усилие F_r'. В свою очередь усилие F_r' во фронтальной плоскости раскладывается на F_a (осевое усилие) и F_r (радиальное усилие). Для определения всех сил исходной является

через него определяются усилия

;

;

.

11.2. Расчет усилий в зацеплении планетарной передачи.

;

Так как , получаем;

;

Тогда.

12. РАСЧЕТ ВХОДНОГО ВАЛА.

12.1. Расчет подшипников на долговечность.

Рис.2. Схема входного вала, эпюры моментов.

Согласно эскизному проекту определим реакции опор и подберем подшипники качения. Рассчитаем подшипники на входном валу. По уравнению моментов находим:

где

Для опоры А выбираем шариковый подшипник средней узкой серии №176309: d=45мм,D=100мм, B=25мм, C=61,4 кН,.

Для опоры В выбираем роликовый подшипник легкой узкой серии №2209: d=45мм,D=85мм, B=19мм, C=44 кН.

Шариковый подшипник входного вала воспринимает радиальную нагрузку

Находим , значит динамическую нагрузку определяем по формуле:

Роликовый подшипник входного вала воспринимает радиальную нагрузку . Динамическую нагрузку определяем по формуле:

Долговечность подшипников обеспечена.

12.2. Проверочный расчет вала на прочность.

С учетом рассчитанных значений реакций в опорах построим эпюры изгибающих и крутящих моментов для вала.

Схема нагрузок в вертикальной и горизонтальнойплоскостях приведена на рисунке.

Значения моментов в характерных точках будут равны:

Эпюры изгибающих и крутящих моментов вала приведены на рисунке схематично без соблюдения масштаба.

Вал изготовлен из стали 20Х2Н4А, имеющей

Проверяем запас прочности по пределу выносливости в сечении 1 (шлицевое соединение).

Момент сопротивления по

изгибу

кручению

Значения масштабного фактора для вала d = 35 ммпо табл. 12 [4]: .

Поверхности вала будут обработаны с чистотой не ниже 6 класса по ГОСТ 2789-59. Коэффициент качества поверхности при тонком точении . При отсутствии упрочнения поверхности. Тогда коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении будут равны:

Коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла изменения напряжений при изгибе и кручении, определяются по формулам:

Напряжения кручения в сечении:

- коэффициент динамичности при перегрузках.

Принимаем: и

Коэффициент запаса прочности при кручении:

Таким образом, запас усталостной прочности в рассматриваемом сечении достаточен.

Проверим запас прочности по пределу выносливости в сечении 2 с максимальным изгибающим моментам.

Моменты сопротивления изгибу и кручению:

Концентраторы напряжения отсутствуют, следовательно, ,.

Коэффициент качества поверхности при чистовой обработке, согласно табл. 13 [4], принимаем .При отсутствии упрочнения поверхности .

Тогда коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении будут равны:

Значения масштабного фактора для вала d = 45 ммпо табл. 12 [4]:

Напряжения изгиба будут равны

Принимаем: и.

Коэффициент запаса прочности при изгибе:

Напряжения кручения в сечении:

Принимаем: и.

Коэффициент запаса прочности при кручении:

Общий запас прочности по усталости:

Таким образом, запас усталостной прочности в рассматриваемом сечении достаточен.