1. Пример расчета шпоночного соединения

Подобрать стандартную призматическую шпонку с закруглёнными торцами и проверить её на прочность. Диаметр вала d = 30 мм; момент, передаваемый валом, T = 240 Н·м. Ступица детали насаженной на вал, стальная. Допускаемые напряжения при стальных шпонке и ступице [σ]_СМ = 120 МПа.

По ГОСТ 23360-78 или СТ СЭВ 189-75 в соответствии с заданным диаметром вала d = 30 мм выбираем призматическую шпонку с размерами b = 8 мм; h = 7 мм.

Рабочую длину шпонки определяем из условия отсутствия смятия боковых поверхностей в соединении по формуле

.

.

Общая длина шпонки определяется по формуле

l = l_р + b,

l = 38,09 + 8 = 46,09 мм.

По СТ СЭВ 189-75 принимаем ближайшую большую стандартную длину шпонки l = 50 мм.

Проверка шпонки на прочность проводится из условия прочности напряжения среза

,

,

что меньше допускаемого напряжения [τ]_СР = 60...80 МПа.

Условное обозначение принятой шпонки [12]:

Шпонка 8750 ГОСТ 23360-78.

8. Оформление рабочего чертежа вала

Процесс проектирования и конструирования деталей завершается разработкой их рабочих чертежей. На чертеже детали (рисунок 68) приводится ее геометрическая форма с необходимым количеством разрезов и сечений, размеры, шероховатость поверхностей, точность, материал, термообработка, базы обработки, технические требования на обработку и другие сведения.

1. Изображение детали

На чертеже деталь изображают в положении, в котором ее устанавливают на станке для обработки (рисунок 68), в частности, ось детали – тела вращения (вал, зубчатое колесо, шкив, стакан и др.) располагают параллельно основной надписи чертежа. Изображение детали – тела вращения на чертеже располагают вправо стороной, более трудоемкой для токарной обработки.

Рисунок 68 – Чертеж вала

2. Линейные и диаметральные размеры

На чертеже детали должно быть задано минимальное число размеров, но достаточное для ее изготовления и контроля. Не допускается повторение одного и того же элемента на разных изображениях, а размеры, относящиеся к одному конструктивному элементу, следует группировать в одном месте.

На чертеже детали обязательно должны присутствовать следующие размеры:

1) габаритные (длина и диаметр);

2) посадочные (диаметры посадочных мест под подшипники, муфты, шкивы и т.д.);

3) присоединительные (размеры резьб, глубина и диаметр отверстия под установочные винты и т.п.);

4) свободные.

Существуют три основных способа простановки размеров: цепной, координатный и комбинированный.

При цепном способе все размеры выстраиваются в одну цепь. Здесь обеспечивается точность каждого размера относительно предыдущего, однако накапливается суммарная ошибка в последовательности размеров.

Координатный способ предусматривает простановку размеров от технологической или конструкторской базы.

Наибольшее распространение нашел комбинированный способ простановки размеров (рисунок 69). Его используют для уменьшения ошибок в наиболее точных размерах.

3. Допуски и посадки

Для всех размеров, нанесенных на чертежах, указывают предельные отклонения в миллиметрах. Наиболее точно отработанные поверхности имеют обозначение стандартной посадки (буквы латинского алфавита) и квалитета (число, характеризующее точность поверхности). Посадки и допуски на чертежах деталей проставляют в соответствии с ЕСДП (ГОСТ 2546-89).

Предельные отклонения низкой точности на изображение деталей не наносят, а указывают в технических требованиях общей записью: «Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий +t, валов –t, остальных  среднего (глубокого, точного) класса точности».

Для поверхностей валов сопряжённых с зубчатыми колесами для обычных соединений выбирают посадку при диаметре вала d < 120 – Н7/р6 или при d ≥ 100 – Н7/r6, H7/s6. Для соединений при ударных нагрузках: d < 120 – H7/r6; d ≥ 100 – H7/s6. Для соединений при частом демонтаже: H7/k6; H7/m6; H7/n6.

Для поверхностей валов сопряжённых муфтами: для обычных соединений – Н7/к6, Н7/т6, Н7/п6; для соединений при ударных нагрузках – Н7/р6; Н7/r6.

Для распорных втулок H7/h6; H8/h7. Отклонения вала в месте установки уплотне­ний – h11.

На рисунке 69 показан пример простановки посадок на валу редуктора.

Рисунок 69