Прикладная механика (Задание 1 , вариант 4)

Содержание 2
Техническое задание 3
1. Кинематические расчеты 4
2. Материалы зубчатых колес. Расчет допускаемых напряжений 6
3. Расчет тихоходной ступени редуктора 7
4. Расчет быстроходной ступени редуктора 9
5. Расчет элементов корпуса редуктора 11
6. Проектный расчет валов 12
7. Уточненный расчет подшипников 14
8. Расчет валов на статическую прочность 20
9. Расчет валов на усталостную прочность 23
10. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений 25
11. Выбор и расчет количества масла 26
12. Сборка редуктора 27
Список использованной литературы 28

Тихоходный вал.
Опасное сечение – опора А.
МAFм = FM · с = 1281 · 0,1 = 128,1 Н·м.
Mx = 0
Мк = 105 Н·м
КП = 2,2 – коэффициент перегрузки.
Определим нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:
σ = Mmax·103/W;
τ = Mкmax·103/Wк,
где Mmax = KП((Mx2 + МAFм 2)1/2 + Mк) = 513 Н·м
Мкmax = KП Мк = 231 Н·м
W = 0,1d3 = 6400 мм3
Wк = 0,2d3 = 12800 мм3 Лист 21 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
σ = 513·103/6400 = 80,2 МПа;
τ = 231·103/12800 = 18,0 МПа.
SТσ = σТ/ σ = 800/33,9 = 23,6 – коэффициент текучести,
SТτ = τТ/ τ = 500/18,0 = 27,8 - коэффициент текучести.
Коэффициент запаса по текучести:
SТ ≥ [SТ] = 2
SТ = SТσ· SТτ/(SТσ 2 + SТτ2)1/2 = 23,6·27,8/(23,62 + 27,82)1/2 = 18,0 > 2 - статическая прочность обеспечена.
Лист 22 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
9. Расчет валов на усталостную прочность
Быстроходный вал.
Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].
Опасное сечение – опора С. Мсеч = FM · d = 247 · 0,08 = 20 Н·м.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 20 · 103 / 0,1 · 253 = 12,8 МПа
τа = τк /2 = Т1 / 2 · 0,2d13 = 3,9 · 103 / 0,4 · 253 = 0,6 МПа
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 12,8 = 7,4; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 0,6 = 151,6
S = Sσ Sτ / = 7,4 · 151,6 / = 7,4 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.
Промежуточный вал.
Опасное сечение – место под шестерню второй цилиндрической передачи.
Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].
Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:
Му = REX(k+l) – Ft2l = 494 · 0,138 – 277 · 0,09 = 43 Н·м;
Мх = REY(k+l) – Fr2l= 180 · 0,138 – 101 · 0,09 = 16 Н·м;
Мсеч = = = 46 Н·м.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 46 · 103 / 0,1 · 47,33 = 4,3 МПа
τа = τк /2 = Т2 / 2 · 0,2d3 = 24 · 103 / 0,4 · 47,33 = 0,6 МПа
Лист 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 4,3 = 22,0; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 0,6 = 151,6
S = Sσ Sτ / = 22,0 · 151,6 / = 21,7 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.
Тихоходный вал.
Опасное сечение – опора А.
Концентрация напряжений в опасном сечении вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал с натягом.
Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
МAFм = FM · с = 1281 · 0,1 = 128,1 Н·м.
σа = σu = МAFм / 0,1d33 = 128,1 · 103 / 0,1 · 403 = 20,0 МПа
τа = τк /2 = Т3 / 2 · 0,2d33 = 105 · 103 / 0,4 · 403 = 4,1 МПа
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 20 = 4,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 4,1 = 22,2
S = Sσ Sτ / = 4,7 · 22,2 / = 4,6 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.
Лист 24 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
10. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений
Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности:
σсм = 2Т / d(l – b)(h – t1) ≤ [σ]см
Допускаемые напряжения смятия:
- стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;
Быстроходный вал Ø19 мм, шпонка 6 × 6 × 32, t1 = 3,5 мм.
σсм = 2 · 3,9 · 103 / 19 · (32 – 6)(6 – 3,5) = 6,3 МПа < [σ]см
Промежуточный вал Ø35 мм, шпонка 10 × 8 × 36, t1 = 5 мм.
σсм = 2 · 24 · 103 / 35 · (35 – 10)(8 – 5) = 18,3 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø30 мм, шпонка 10 × 8 × 40, t1 = 5 мм.
σсм = 2 · 105 · 103 / 30 · (40 – 10)(8 – 5) = 77,8 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø50 мм, шпонка 14 × 9 × 45, t1 = 5,5 мм.
σсм = 2 · 105 · 103 / 50 · (45 – 14)(9 – 5,5) = 38,7 МПа < [σ]см
Условия выполняются. Шпонки пригодны.
Лист 25 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
11. Выбор и расчет количества масла
Смазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба.
Вязкость масла по [2]:
[σ]Н = 401 МПа
V1 = 0,947 м/с – V40° = 34 мм2/с
V2 = 0,284 м/с – V40° = 34 мм2/с
V40°ср = 34 мм2/с
По [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-32, у которого
V40°C = 29-35 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана. Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
12. Сборка редуктора
Детали перед сборкой промыть и очистить.
Сначала устанавливаем в корпус редуктора быстроходный вал. Подшипники закрываем крышками.
Далее собираем промежуточный и тихоходный валы: закладываем шпонки; закрепляем колесо; устанавливаем подшипники. Собранные валы укладываем в корпус редуктора.
Закрываем редуктор крышкой и стягиваем стяжными болтами. Устанавливаем крышки подшипников.
После этого редуктор заполняется маслом. Обкатываем 4 часа, потом промываем.
Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Список использованной литературы

С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин,
Москва, «Машиностроение», 1988 г.
П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин,
Москва, «Высшая школа», 1998 г.
М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.
А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин,
Калининград, «Янтарный сказ», 2002 г.
Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата