СКАЧАТЬ:  rgr2.zip [102,33 Kb] (cкачиваний: 152)

Расчетно – графическая работа №2

по дисциплине: «Теоретическая и прикладная механика.

Детали машин и основы конструирования»

на тему: «Расчет валов и разработка чертежа общего вида редуктора» 

вариант 9.4.Б 

Кинематическая схема № 9

Исходные данные для расчета:

 - вращающий (крутящий) момент в поперечных сечениях вала;  - вращающий (крутящий) момент в поперечных сечениях вала конического колеса;  - окружная сила на шестерне; - радиальная сила на шестерне;   - осевая сила на шестерне;  - радиальная сила на колесе;  - осевая сила на колесе;    - допускаемое напряжение на кручение для вала-шестерни (из таблицы 2.1);  - допускаемое напряжение на кручение для вала конического колеса.

Шестерня выполнена за одно целое с валом. Материал вала – сталь 45. Параметры шестерни: внешний делительный диаметр , средний делительный диаметр , внешний диаметр вершин зубьев , внешний диаметр впадин зубьев , ширина венца .

1. Определение размеров ступеней вала-шестерни конической

       Диаметр входного конца вала определяют по формуле:

Так как вал-шестерня соединена муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметры ротора  и вала  по формуле . Для электродвигателя 4A100L4Y3  [1; с. 391].

Таким образом,

Принимаем из стандартного ряда

Длина ступени вала под полумуфту (входного конца)

Принимаем . [2; с. 326, табл. 13.15]

Диаметры вала под уплотнение крышки

Диаметр вала под резьбу

Выбираем шлицевую гайку М27×1,5 (табл. 2.4). Ширина канавки под язычок стопорной шайбы а₁=6 мм.

Диаметры вала в месте посадки подшипников

Т.к. диаметр вала в месте посадки подшипников должен быть кратным 5, принимаем

Длина ступени  определяется графически.

Длина вала под уплотнение крышки 

Длина ступени вала под резьбу 

Диаметр следующей ступени вала

.

Возможны случаи, когда  .

Длина ступени  определяется графически. Ширина переходного участка от шестерни к валу .

        Предварительно по условию  подбираем роликовые конические подшипники средней серии 7306. Размеры подшипника: , , , , ; грузоподъемность: , . [2; с. 436, табл. К29].

2. Определение размеров ступеней вала конического колеса

Диаметр выходного конца вала

Принимаем из стандартного ряда

Длина ступени вала    

        Диаметры вала в месте посадки подшипников

Выбираем

        Предварительно по условию >0,25 подбираем роликовые конические подшипники средней серии серии 7307 (ГОСТ 8338-75). Размеры подшипника: , , ; грузоподъемность: ,  [1; с. 401].

Длина ступени вала под подшипник и сквозную крышку 

Принимаем  [2; с. 326, табл. 13.15].

Длина вала под подшипник с другой стороны вала

 где   - фаска на цилиндрическом конце вала.

Принимаем  [2; с. 326, табл. 13.15].

        Диаметр вала в месте посадки конического колеса

        .

        Длина ступени

Диаметр упорной ступени вала

Длина этой ступени  определяется графически.

3. Эскиз и расчетная схема вала

        Эскиз и расчетная схема должны быть вычерчены в масштабе.

        Конструирование вала-шестерни начинаем с осевой линии. Затем вычерчивают коническую шестерню по рассчитанным размерам. Графически определяем длину третьей ступени . Далее вычерчиваем участок . По ширине подшипника Т определяем положение левого подшипника. Считаем, что реакции опор приложены посередине подшипников. От середины венца шестерни до середины левого подшипника откладываем отрезок а – здесь будет точка приложения реакции этого подшипника; затем откладываем отрезок . Таким образом найдем точку приложения реакции правого подшипника (посередине этого подшипника). Так определится длина ступени . Затем откладываем длины и диаметры пятой, второй и первой ступени.

        Выбираем упругую муфту со звездочкой. Усилие от муфты прикладываем посередине входного участка вала.

Поперечная сила от муфты

Для определения реакций опор и построения эпюр изгибающих и крутящего моментов строим расчетную схему вала, прикладываем к схеме силы, действующие в зацеплении и усилие от муфты.

a=27 мм.

b=68 мм.

с=54 мм.

4. Построение эпюр изгибающих и крутящего моментов

        Вертикальная плоскость уz.

Построение эпюр начинаем с определения реакций опор. Обозначим опоры буквами А и В. Составляем уравнения равновесия.

Проверка:

Реакции определены верно.

Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости уz. Для построения эпюры используем метод сечений, известный из курса сопротивления материалов. Вал имеет три участка. Составляем уравнения изгибающих моментов для каждого участка.

Участок

;

при     Нм;

при      

Участок

;

при ;   ;

при ;      

Участок

    Горизонтальная плоскость Хz.

  Проверка:

Реакции определены верно.

Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости Хz.

при    

при    

при ;  

при ;

при    

при      

Определяем суммарные изгибающие моменты  по характерным сечениям:

Строим эпюру суммарных изгибающих моментов.

Строим эпюру крутящего момента

5. Расчет вала на статическую прочность

Опасное сечение – сечение В. Эквивалентный изгибающий момент в этом сечении

Предельное допускаемое напряжение

Для материала сталь 45 по таблице 4.1   

Эквивалентное напряжение

 Условие прочности выполнено.

6. Проверка прочности шпоночных соединений

Для передачи вращающего момента с полумуфты на вал-шестерню применяется призматическая шпонка. Размеры шпонки – по ГОСТ 23360-78. Материал шпонки – сталь 45 нормализованная.

Для диаметра  и длины участка вала  подбираем шпонку с размерами  (, мм), .

Напряжение смятия

<

где , т.к. шпонка со скругленными концами; допускаемое напряжение смятия при стальной ступице (материал полумуфты сталь 35) .

Условие прочности выполнено.

Проверка прочности шпоночных соединений на валу конического колеса

Для диаметра  и длины участка вала  подбираем шпонку с размерами  (, мм), .

Напряжение смятия

<

где , т.к. шпонка со скругленными концами; допускаемое напряжение смятия при стальной ступице (материал полумуфты сталь 35) .

Для диаметра  и длины участка вала  подбираем шпонку с размерами  (, мм), .

Напряжение смятия

<

где , т.к. шпонка со скругленными концами; допускаемое напряжение смятия при стальной ступице (материал полумуфты сталь 35) .

Список использованной литературы

1. Н.Г. Каримова, С.В. Шафиева, О.Н. Волкова, Н.И. Миндиярова. Расчет и конструирование валов. Альметевск: АГНИ, 2013.

2. Н.Г. Каримова,  К.М. Гарифов. Детали машин и основы конструирования. Практикум. Альметевск: АГНИ, 2013.

3. С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин. Курсовое проектирование деталей машин.  М.: Машиностроение, 1988.

4. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Высш. школа, 1991.