Расчет шпоночного соединения.
Для передачи крутящего момента с вала на ступицу различного вида колес, полумуфт и т.д. или наоборот, для фиксации этих деталей на валу предназначены элементы соединений «вал-ступица», к которым относят шпоночные, зубчатые (шлицевые), профильные, клиновые, прессовые, с упругими коническими кольцами и другие виды соединений.
Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие и срез. Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под колесом и элементом открытой передачи или полумуфты.
6.1. По величине диаметра вала определение размеров поперечного сечения шпонки b и h(b - ширина шпонки, h - глубина шпонки).
b=20 мм.
t1=7,5 мм.
t2=4,4 мм.
h=t1+t2
h=7,5+4,4=11,9 мм.
6.2 Определение длины шпонки, мм.
lст=62.5 мм.
L=Lст-5
L=61-6=55 мм.
Выберем ближайшее меньшее значение длины шпонки из стандартного ряда, L=56 мм.
6.3 Определение напряжения смятия по формуле, МПа.
σсм=(2*ka*M*103)/((h-t1)*L*dвал)≤[σсм]
где ка – коэффициент внешней динамической нагрузки, из таблицы ка=1,75; dвал=d3.
σсм=(2*1,25*921*103)/((20-7,5)*56*70)= 469.897 МПа.
469.897≤590 МПа.
6.4 Определение напряжения среза по формуле, МПа.
τ=(2*ka*M*103)/(b*L*dвал)≤[τ]
τ=(2*1,25*921000)/(20*56*70)= 29.368 МПа.
7. Конструирование зубчатых колес
Основные параметры зубчатых, червячных колес и червяков (диаметр,ширина, модуль, число зубьев и пр.) определены при проектированиипередач. Конструкция колес и червяков зависит главнымобразом от проектных размеров, материала, способа получениязаготовки и масштаба производства.
Основные конструктивные элементы колеса – обод, ступица и диск (рис. 7.1).
Рис. 7.1. – Конструктивныеэлементы колеса:
а –цилиндрического; б– конического;в – червячного
Обод воспринимает нагрузку от зубьев и должен быть достаточно прочным и в то же время податливым, чтобы способствовать равномерному распределению нагрузки по длине зуба. Жесткость обода обеспечивает его толщина S.
Ступица служит для соединения колеса с валом и может быть расположена симметрично, несимметрично относительно обода или равна ширине обода. Это определяется технологическими или конструктивными условиями. Длина ступицы lст должна быть оптимальной, чтобы обеспечить, с одной стороны, устойчивость колеса на валу в плоскости, перпендикулярной оси вата, а с другой – получение заготовок ковкой и нарезание шпоночных пазов методом протягивания.
Диск соединяет обод и ступицу. Его толщина С определяется в зависимости от способа изготовления колеса. Иногда в дисках колес выполняют отверстия, которые используют при транспортировке и обработке колес, а при больших размерах и для уменьшения массы. Диски больших литых колес усиливают ребрами или заменяют спицами.
Острые кромки на торцах ступицы и углах обода притупляют фасками f, размеры которых принимают по табл. 7.1.[6]
В проектируемых приводах колеса редукторов получаются относительно небольших диаметров и их изготовляют из круглого проката или поковок. Большие колеса открытых зубчатых передач изготовляют литьем или составными.
Рис. 7.2. – Конструкция зубчатых цилиндрических колес:
а – круглый прокат,б – ковка,в –ковка,г– штамповка, д– литье,е– составные
Определим диаметр выходного конца вала из расчета на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению без учета влияния изгиба:
=51мм
Полученный результат округляют до ближайшего значения из стандартного ряда: 10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 33; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50;51; 52; 55; 60; 61; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130; 140 мм и далее через 10 мм.
Исходя из расчетов выбираем значения выходного конца 51мм.
|
Элемент колеса |
Размер |
Способ получения заготовки |
|
ковка, штамповка | ||
|
Обод |
Диаметр |
d0=177,5 мм |
|
Толщина |
S=6,95 мм | |
|
Ширина |
b2=62,5мм | |
|
Ступица |
Внутренний диаметр |
d=74мм |
|
Наружный диаметр |
dст=123,38мм | |
|
Толщина |
δст=24,88мм | |
|
Длина |
lст=62,5мм | |
|
Диск |
Толщина |
С=23,3мм |
|
Радиусы закруглений и уклон |
R≥3, γ≥7º |