Материал: Основы проектирования. Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине “Основы проектирования”. Битюцких О.К

Толщина обода:

S = (2,5...4) m .

Рис. 5. Конструирование штампованных колес с круглыми выемками

ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ИЗГИБАЮЩИХ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ

Для определения сил действующих в опорах вала строятся эпюры реакций и моментов. Сила взаимодействия между колесами прямозубых цилиндрических передач раскладывается на две взаимно перпендикулярные составляющие: окружную Ft и радиальную Fr . Окружные силы на шестерне Ft1 и колесе Ft2 равны и направ-

лены в противоположные стороны; то же относится и к радиальным силам. В зацеплении действуют 2 силы:

1)Окружная: Ft1 = Ft2 = 2 MdK ,

гдеMK - крутящий момент на валу;

d - делительный диаметр зубчатого колеса этом валу.

2)Радиальная: Fr1 = Fr2 = Ft tg20 .

Т.к. опоры валов расположены симметрично, следовательно: L1 = L2 .

Составляем расчетную схему вала (рис.6), при этом условно принимаем, что схематичное изображение подшипников совпадает с точками приложения радиальных реакций.

Находим реакции в опорах-подшипниках. В плоскости XOZ:

В плоскости YOZ:

ΣMA = 0;

16

Рис. 6. Расчетная схема для определения реакций опор валов редуктора

Суммарные реакции опор:

RA = RB = RAX2 + RAY2 .

Изгибающие моменты по осям:

MX = RAX L1,

MY = RAY L1.

Строим эпюры крутящих и изгибающих моментов. Для второго вала редуктора численные значения изгибающих моментов и реакций в опорах равны, но противоположны в направлениях.

Для определения результирующего изгибающего момента изгибающие моменты Мх и Мy во взаимно перпендикулярных плоскостях складывают геометри-

чески по формуле:

M = MX 2 + MY 2 .

ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ

Назначение подшипников – поддерживать вращающиеся валы и оси в пространстве, обеспечивая им возможность свободного вращения или качания (рис.7), и воспринимать действующие на них нагрузки.

Определим эквивалентную нагрузку на подшипник:

Pэкв = X V Ra Kб KT ,

где X - коэффициент нагрузки (для шариковых радиальных подшипников X =1);

17

V - коэффициент вращения (V =1 при вращении внутреннего кольца);

Кб - коэффициент безопасности (табл.12);

КТ - температурный коэффициент (табл.13).

Рис. 7. Подшипник качения по ГОСТ 8338-75

Таблица 12

. Значения коэффициента безопасности Кб в зависимости от характера нагрузки на подшипники

Вычислим срок службы подшипника, расчетную долговечность (в часах):

где n – частота вращения вала;

C – динамическая грузоподъемность подшипника (табл.14).

Если L >10…15 тыс. часов (по ГОСТ 16162-78), значит минимальная долговечность обеспечена, а подшипник подобран правильно.

18

Таблица 14

Подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75)

19

ВЫБОР И РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Рис. 8. Установка шпонки на валу

Принимают, что нагрузка со стороны втулки на шпонку равномерно распределена как по высоте, так и по длине шпонки (табл. 15). Призматическая шпонка рассчитывается на смятие (основной расчет). Условие прочности на смятие:

где MK - крутящий момент на валу; d - диаметр вала под шпонкой;

h - высота шпонки; b - ширина шпонки; l - длина шпонки;

t - глубина паза вала;

[σсм ]=120…140 МПа - допускаемое напряжение на смятие.

Если σсм намного меньше [σсм ], можно взять шпонку с меньшими поперечными размерами и повторить расчет. Если же σсм > [σсм ], можно поставить две шпонки

(обычно под углом 180° друг к другу).

Длины призматических шпонок выбирают из следующего ряда: 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200 мм.

20