18. Определение диаметральных размеров каждого вала редуктора. Сдесь я закончил . Отсюда начинай.

18.1 Первый этап эскизной компоновки.

Назначаем предварительные размеры длин ступеней вала [Чернин,с.282-285].

Для шестерни ( ):

е=60 мм; u=50 мм; W₁=50 мм.

Для колеса ( ):

f’=60 мм; l=82 мм; W₂=30 мм.

Расстояние между опорами вала: ,

где - длина ступицы колеса, мм.

Принимаем .

– зазор между зубчатыми колесами и внутренними стенками корпуса редуктора: . В данном случае

– ширина стенки корпуса в месте установки подшипников. W₂=25 мм.

Для шестерни:

Принимаем

– расстояние от середины подшипника до середины посадочного участка выходного конца вала:

для шестерни ( ): ;

для колеса ( ): .

18.2 Определение диаметральных и осевых размеров вала, на котором располагается муфта.

Посадочный диаметр муфты 40 мм.

Следующая ступень вала предназначена под подшипник. Ее посадочный диаметр должен заканчиваться на 0 или на 5 (так как под подшипник), но не превышать 500. Если назначить диаметр 45 мм, то будет маленький перепад (он должен быть не меньше 6 мм). Следовательно, назначаем посадочный диаметр под подшипник равный 50 мм.

Затем следует бурт, предназначенный для упора колеса и подшипника. Его диаметр назначаем равным 60мм.

Следующая ступень вала предназначена под колесо. Диаметра этой ступени должен иметь значение равное числу, идущему по ряду следующим за значением посадочного диаметра под подшипник. Это значение 36 мм.

Затем располагается ступень под второй подшипник диаметром 35мм.

18.3 Материал и термообработка валов проектирования передаточного механизма.

Основным материалом для валов служат углеродистые и легированные стали. Это обусловлено их высокими механическими характеристиками, способностью к упрочнению и легкостью получения заготовок.

Т.к. основным критерием работоспособности валов является их усталостная прочность (выносливость), то для изготовления большинство валов применяют термоулучшенные, среднеуглеродистые стали 40,45,40Х и т.п.

Выбираем для вала шестерни и колеса марку стали 40Х,

Механическая характеристика стали:

Размер S детали, мм - < 60мм,

Вид термообработки – улучшение,

Твердость HB – 257…285

Механические свойства _в=850 МПа,

_т=600 МПа;

18.4 Вид заготовки для валов проектируемого передаточного

механизма.

В качестве заготовок для стальных валов диаметром до 150 мм в условиях мелкосерийного производства используется круглый прокат.

18.5.Определение опорных реакций и построение эпюр внутренних силовых факторов вала, имеющего входной участок, на котором располагается шкив.

Назначаем предварительные размеры длин ступеней вала по [7, стр.283].

Расстояния l, u, (мм) ведущего вала, а также f и W можно принимать по ориентировочной рекомендации [7, стр. 284] в зависимости от передаваемого момента: , е = 45 мм, u = 35 мм,

– расстояние от середины подшипника до середины посадочного участка выходного конца вала.

F_t1=772 (H); F_a1=586 (H); F_r1=503 (H); F_p=325 (H); T₁=21 (H·м).

Опорные реакции вала:

Прямой ход: Обратный ход:

Рис.18.1. Вал с шестерней при прямом вращении.

Рис.18.2. Вал с шестерней при обратном вращении.

18.6 Проектировочный прочностной расчет.

Проектировочному прочностному расчету подвергается вал имеющий выходной участок, на котором располагается нестандартизованная деталь (шкив ременной передачи).

Цель проектировочного расчета валов - определение диаметральных размеров их предположительно опасных сечений.

Проектировочный расчет валов начинают с разработки их расчетных схем и построения эпюр номинальных изгибающих моментов М_гор; М_вер (соответственно, в горизонтальной и вертикальной плоскостях) и номинального крутящего момента Т, необходимых для выявления положения предположительно опасных поперечных сечений вала и вычисления диаметров вала в этих сечениях.

Найдем опорные реакции вала с учета действия силы ременной передачи, примем что данная сила действует в горизонтальной плоскости.

Составляем уравнения для нахождения реакций опор:

1. Прямое вращение:

1.1. Вертикальная составляющая:

Проверка:

1.2. Горизонтальная составляющая:

Проверка:

2. Обратное вращение (реверс):

2.1. Вертикальная составляющая – остается неизменной, т.к. в вертикальной плоскости силы не меняют своего направления.

2.2. Горизонтальная составляющая:

Проверка:

Проектировочный расчет валов ведут по зависимости [5], базирующейся на условии их статической прочности при номинальном нагружении и имеющей вид:

,

где К_А – коэффициент динамичности внешней нагрузки: .

М_{из. ном} – суммарный изгибающий момент, возникающий в рассматриваемом поперечном сечении вала при его номинальном нагружении. Его определяют по зависимости

где М_гор; М_вер – изгибающие моменты, возникающие в горизонтальной и вертикальной плоскостях при номинальном нагружении вала, Нм (определяют по соответствующим эпюрам).

  поправочный коэффициент, учитывающий наличие неравенства коэффициентов асимметрии циклов изменения во времени нормальных и касательных напряжений, возникающих в вале. Согласно данным [5, c. 372], поправочный коэффициент принимают для реверсивных валов.

Т_ном – крутящий момент, возникающий в рассматриваемом поперечном сечении вала при номинальном нагружении: .

(где d₀; d – внутренний и наружный диаметры кольцевого сечения вала); для сплошного поперечного сечения .

где _-1 – предел выносливости материала вала при симметричном цикле изгиба. Его назначают по справочным данным. При отсутствии необходимых данных _-1 определяют по корреляционной зависимости, рекомендованной [36] и имеющей вид:

где _в – предел прочности материала вала при растяжении, назначаемый по справочным данным: .

– коэффициент концентрации нормальных напряжений, возникающей в рассматриваемом предположительно опасном сечении детали. При проектировочном расчете валов, согласно данным [5, c. 372], принимают , причем большие значения – под ступицами деталей, насаживаемых на вал по посадкам с гарантируемым натягом: .

[S] – необходимый коэффициент запаса прочности.

 для коротких валов .

Прямой ход: Диаметр под шестерней:

Согласно ряду .

Диаметр под подшипником:

Согласно ряду .

Диаметр под шкивом ведущим:

Согласно ряду .

Обратный ход:

Диаметр под шестерней:

Согласно ряду .

Диаметр под подшипником:

Согласно ряду .

Диаметр под шкивом:

Согласно ряду .

Посадочный диаметр шкива 18 мм.

Следующая ступень вала предназначена под подшипники. Ее посадочный диаметр должен заканчиваться на 0 или на 5 (так как под подшипник), но не превышать 500. Назначаем посадочный диаметр под подшипник равный 25 мм. Между подшипниками поставить дистанционные втулки.

Затем следует ступень, предназначенная под шестерню. Т. к. шестерня не проходит в наружное кольцо подшипника и её диаметр небольшой, выбираем конструкцию с насадной шестерней. Диаметр вала под шестерню 18 мм.

Заплечик вала, требуемый для упора шестерни назначаем 32 мм. Заплечик вала, требуемый для упора подшипников качения равен 32мм.