
- •Методы разработки изделий
- •Санкт-Петербург
- •Содержание
- •1. Общие положения
- •2. Методические указания к изучению дисциплины
- •3. Методические указания к выполнению практических занятий
- •3.1. Цели и задачи практических занятий
- •3.2. Содержание и структура практических занятий
- •Практическое занятие № 1 выбор двигателей для привода
- •Данные для выполнения задания
- •Средние значения коэффициентов полезного действия I механических передач
- •Технические данные асинхронных электродвигателей трехфазного тока
- •Практическое занятие № 2 выбор типа передаточного механизма
- •2.1. Определение общего передаточного числа механизма.
- •2.2. Разбивка передаточного числа по ступеням.
- •Передаточные числа и кпд передач и подшипников
- •Практическое занятие № 3
- •Ориентировочные значения коэффициента kн для зубчатых передач редукторов, работающих при переменной нагрузке
- •Практическое занятие № 5 расчет геометрических параметров тихоходной ступени редуктора
- •Геометрические параметры тихоходной ступени цилиндрического редуктора
- •Практическое занятие № 6 проверка параметров тихоходной передачи по контакным напряжениям
- •Значения коэффициента kh
- •Значения коэффициента kh
- •Значения коэффициента kh для косозубых и шевронных передач
- •Практическое занятие № 7 проверка параметров тихоходной передачи на выносливость
- •Значения коэффициента kf
- •Ориентировочные значения коэффициента kf
- •Значения коэффициента yf даны в гост 21354-75
- •Практическое занятие № 8 расчет геометрических параметров быстроходной ступени редуктора
- •Геометрические параметры быстроходной ступени цилиндрического редуктора
- •Практическое занятие № 9 проверка параметров быстроходной передачи по контакным напряжениям
- •Практическое занятие № 10 проверка параметров быстроходной передачи на выносливость
- •Практическое занятие № 11 предварительный расчет валов и выбор подшипников для редуктора
- •Размеры скосов и фасок для конструкций ступенчатых валов
- •Соотношения размеров галтелей для конструкций ступенчатых валов
- •Шарикоподшипники радиальные однорядные (по гост 8338-75)
- •Размеры, мм
- •4. Список рекомендуемой литературы Нормативно-правовые акты
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
Практическое занятие № 11 предварительный расчет валов и выбор подшипников для редуктора
Теоретическая часть/
Под действием нагрузок в зацеплении валы передач испытывают сложную деформацию: изгиб и кручение, а также растяжение – сжатие. При проектировании валы рассчитывают на прочность, жесткость и колебания. Основным для валов редукторов является расчет на прочность.
Двухопорные валы передач рассчитывают, как балки на шарнирных опорах. При расчете выбирают материал и определяют основные размеры вала.
Проектирование вала начинают с ориентировочного определения минимального диаметра вала из условия прочности на кручение:
,
где Mk – крутящий момент, Hмм;
[]k
– заниженные допускаемые касательные
напряжения при кручении для валов из
сталей 40,45,Ст6
.
Полученное значение округляют по ГОСТ 6636-69 до ближайшего значения из стандартного ряда:
10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 120; 125; 130; 140; 150; 160.
Примечание. В случае необходимости допускаются размеры: в интервале 12 до 26 мм – кратные 0,5; в интервале 26 до 30 – целые числа; в интервале 50 до 120 – размер 115 и размеры, оканчивающиеся на 2 и 8; в интервале 120 до 160 – кратные 5.
Для входного и выходного валов это будут диаметры их выходных концов, для промежуточного – диаметр опасного сечения вала (под колесом или под шестерней).
При конструировании следует учесть, что для удобства монтажа узла вала или замены подшипников валы обычно выполняют ступенчатыми. Пример такой конструкции представлен на рис 2. При этом последующий (в сторону увеличения) диаметр можно принимать на 5-10% больше предыдущего. Диаметр цапфы вала, округляется до ближайшего значения диаметра внутреннего кольца подшипника.
Рис. 2. Конструкция вала редуктора
На участках вала, предназначенных для неподвижных посадок деталей, указывают отклонения размеров вала типа s6, u7, r6 и n6 cо скосами для облегчения монтажа. Размеры скосов и фасок, мм (места (I, II) указаны в табл. 15:
Таблица 15
Размеры скосов и фасок для конструкций ступенчатых валов
Параметры |
|
|
|
|
|
d вала, мм |
15-30 |
30-45 |
45-70 |
70-100 |
100-150 |
с, мм |
1,5 |
2,5 |
2,5 |
3 |
4 |
а, мм |
2 |
3 |
5 |
5 |
8 |
|
30 |
30 |
30 |
30 |
10 |
Для плотного прилегания торцов деталей к буртикам вала в месте III перехода делают галтели радиусом r. Соотношения размеров в мм указаны в табл. 16.
Таблица 16
Соотношения размеров галтелей для конструкций ступенчатых валов
Параметры |
|
|
|
|
|
|
15-30 |
30-45 |
45-70 |
70-100 |
100-150 |
r, мм |
1 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
В местах перехода
от d
к D,
если детали здесь не устанавливают,
предусматривают галтели с радиусом
закругления
.
Пример выполнения рабочего чертежа ступенчатого вала дан на рис. 3.
|
1. Термообработка, нормализация HB 140…167. 2. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий по H14, валов по h14. 3. Кромки притупить R=0,3 мм. |
|
Рис. 3. Рабочий чертеж вала
В качестве опор вращающихся валов редукторов чаще всего используются радиальные шариковые, радиально-упорные шариковые и роликовые подшипники. В курсовой работе можно ограничиться выбором типоразмеров подшипников в соответствии с размерами цапф валов.
При выборе подшипников на валы редуктора предпочтение следует отдавать шарикоподшипникам легкой или средней серии. При действии значительных осевых сил (в случае конической или червячной передачи) можно остановить свой выбор на конических роликоподшипниках легкой или средней серии (табл. 17).
По проведенным выше расчетам, крутящие моменты в поперечных сечениях валов, равны:
Hмм;
Hмм;
Hмм.
Диаметр выходного конца ведущего вала при []k=20 Н/мм2 (см. рис. 4):
мм; примем dв1=32
мм;
Рис. 4. Конструирование ведущего вала
Диаметры шеек под подшипники:
мм;
принимаем dn1=35
мм
выбираем по ГОСТ 8338-75 радиальные
однорядные шарикоподшипники 207 с d=35мм;
D=72
мм; B=17
мм, легкой серии (табл. 17);
диаметр вала под ведущей шестерней:
мм; принимаем
dk1=37
мм.
Таблица 17