5. Предварительный расчет валов.

Предварительно определим диаметр выходного конца ведущего вала по формуле:

d_в1 = 6·= 6 ·= 17,3 мм. (5.1)

Принимаем d_в1 = 18 мм.

Диаметр шейки вала под уплотнение примем d_уп1 = 20 мм.

Диаметры подшипниковых шеек примем d_п1 = 25 мм.

Диаметр вала принимаем d₁ = 30 мм.

Предварительно определим диаметр выходного конца тихоходного вала по формуле:

D_в2 = 5·= 5 ·= 60 мм. (5.2)

Диаметр шейки вала под уплотнение примем d_уп1 = 65 мм.

Диаметры подшипниковых шеек конструктивно примем d_п2 = 70 мм.

Предварительно определим диаметр оси роликов генератора волн:

D_о = 6·= 6 ·= 17,3 мм. (5.3)

Для посадки подшипника на ось конструктивно принимаем d_о = 20 мм.

6. Конструктивные размеры элементов корпуса мультипликатора

Расстояние между опорами быстроходного вала предварительно примем равным:

L₂ ≈ 5d₁ = 5*30 = 150 мм.

Для быстроходного вала предварительно зададимся шириной подшипников B=18 мм.

Расстояние между опорами тихоходного вала предварительно примем равным:

L₅ ≈ d₂ = 60 мм.

Минимальный зазор от деталей вращения до стенок корпуса определим по формуле:

a = + 3 (6.1)

где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач:

L = d_fb + S_b = 228 мм. (6.2)

Тогда : a = + 3 ≈ 9 мм.

Определим толщину стенок корпуса:

Δ ≈ 1,8 = 1,8 = 9,5 мм. (6.3)

Принимаем δ = 10 мм.

Определим толщину нижнего пояса корпуса при наличии бобышек:

S_f0 = 1,5·δ = 1,5*10 = 15 мм. (6.4)

Определим диаметр болтов, соединяющих крышку с корпусом:

D = 1,25 = 1,25 = 10,9 мм. (6.5)

Принимаем d = 10 мм.

Диаметр фундаментных болтов:

D_ф 1,5d = 1,5*10 = 15 мм. (6.6)

Принимаем фундаментные болты с резьбой M16.

Принимаем диаметр болтов крышек подшипников: d₀ = 10 мм.

Предварительная компоновка мультипликатора показана на рис. 2

Рис.6.1.Предварительная компоновка мультипликатора

7. Расчет валов мультипликатора

Проведем расчет ведущего (быстроходного) вала мультипликатора.

На вал действуют силы F_t и F_r в двух плоскостях от волновой передачи. Расчетная схема для определения реакций опор приведена на рис.3.

Разложим действие сил в плоскостях X0Y и Y0Z.

Так как силы F_r и F_t противоположно направлены, то нагрузка на вала будет только от крутящего момента:

рис.7.1.Расчетная схема быстроходного вала.

Суммарные реакции в опорах составят:

R_B = 0

R_D = 0

Согласно построенным эпюрам определим эквивалентные моменты для опасного сечения в точке B.

Н·м (7.1)

Рассчитываем допускаемый диаметр вала, исходя из допускаемого напряжения на кручение для материала ведущего вала [τ] = 75 МПа (сталь 40 ГОСТ 1050) по формуле:

(7.2)

Тогда для сечения в точке B имеем:

0,015 м = 15 мм. (7.3)

Принятые ранее диаметры ведущего вала более допускаемых расчетных диаметров, следовательно, условие прочности выполняется.

Проведем расчет осей подшипников генератора волн.

На каждую ось действует нагрузка от сил F_r и F_t. Учитывая специфику работы оси рассчитаем ось на срез:

Τ_ср = F/A < [τ] (7.4)

где A – площадь среза:

A = πD² / 4 = 3,14*20*20/4 = 314 мм². (7.5)

[τ] – допускаемое напряжение среза, для материала оси – стали 40,

[τ] = 60 МПа.

F – нагрузка на ось:

F = = = 9244,6 Н. (7.6)

Тогда получим:

τ_ср = 9244,6 / 314 = 29 МПа.

Так как τ_ср < [τ], то условие прочности выполняется.

Проведем расчет ведомого (тихоходного) вала мультипликатора.

На вал действуют силы F_t и F_r от зубчатой волновой передачи и консольная сила F_к.

Расчетная схема для определения реакций опор приведена на рис.4.

Определим величину консольной силы F_к согласно ГОСТ Р 50891-96:

F_к = 50 = 50*= 2074 Н.

Так как силы F_r и F_t противоположно направлены, то нагрузка на вала будет только от крутящего момента и силы F_к:

Определим реакции в опорах из уравнений статики.

ΣM(B) = 0. -F_к·(L₅+L₆) + R_C·L₅ = 0; (7.7)

R_С = F_к(L₅+L₆)/L₅ = 2074*(60+60)/60 = 4148 H; (7.8)

ΣM(С) = 0.

R_BL₅ – F_к·L₆ = 0 (7.9)

R_B = F_к·L₆/L₅ = 2074*60/60 = 2074 Н. (7.10)

Построим эпюру изгибающего момента действующего в плоскости Y0Z.

M_A = M_B = 0.

M_C = -R_B·L₅ = -2074*0,06 = -124,44 Нм. (7.11)

M_D = 0 Нм.

Согласно построенным эпюрам определим эквивалентные моменты для опасного сечения в точке C.

Н·м (7.12)

Рис.7.2.Расчетная схема тихоходного вала.

Рассчитываем допускаемый диаметр вала, исходя из допускаемого напряжения на кручение для материала ведомого вала [τ] = 75 МПа (сталь 40 ГОСТ 1050) по формуле:

(7.13)

Тогда для сечения в точке C имеем:

0,062 м = 62 мм.

Принятые ранее диаметры ведущего вала более допускаемых расчетных

диаметров, следовательно, условие прочности выполняется.