- •Практическая занятие № 33.
- •Практическое занятие №36 Подбор и расчет подшипников качения. Подбор подшипников качения по долговечности.
- •Практическое занятие № 37 Подбор и расчет нормализованных муфт.
- •Практическое занятие №38. Расчет цепной передачи по тяговой способности.
- •Практическое занятие № 39. Расчет геометрий косозубой зубчатой передачи.
- •Практическое занятие № 40. Расчет косозубой цилиндрической передачи на изгиб и контактную прочность.
Практическая занятие № 33.
Расчет валов и осей на прочность и жесткость. Расчет валов и подшипниковых опор.
Расчет валов ориентировочный
Расчет выполняем на деформацию кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:
а) Ведущего Мк1=М1=4986н мм
б)Ведомого Mk2=Mk2*4=19580 н мм
Диаметр выходного конца ведущего вала при допускаемом напряжения [r]k=25МПа
3 3
dB1= √ 16*M1/п* [r]k= √ 16*4986/3,14*25 = 17 мм
Принимаем dB1=22 мм, т.к.этот диаметр должен муфтой соединяться
с валом ротора электродвигателя,
dПОД.= 25мм, dбур=30 мм.
у нас на ведущем валу вал-шестерня.
Диаметр выходного конца ведомого вала при допускаемом напряжения [r]k=25МПа
3 3
dВ2= √ 16*M2/п* [r]k= √ 16*19580/3,14*25 = 20 мм
Принимаем dВ2= 25 мм
dпод.= 30мм, dкол.= 35мм,
dбур=40 мм.
Вернемся к пункту 3.6
Доработаем конструктивные размеры шестерни и колеса.
в1=41 мм.
Колесо выполним кованое со ступицей :
d2= 144,03 мм;dа2= 147,5 мм в2=36 мм;dст.= 1,6 *35 = 56 мм; lст =(1,2-1,5) *dкол = (42-52,5)мм Принимаем lст =50мм.
Толщина обода =( 2,5-4)mn = (4,4-7)мм
Принимаем 7мм.
Толщина диска с=0,3 в2= 0,3*36 =10,8 мм
Расчет конструктивных размеров корпуса редуктора.
Толщина стенок корпуса и крышки.
δ = 0,025α + 1 = 0,025 * 125 + 1 = 4,125мм.
Т.к. отливки не могут быть тоньше 8мм , принимаем
δ = 8мм
δ1 = 0,02α + 1 = 4мм
Принимаем δ1 = 8мм
Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:
Верхнего пояса корпуса и пояса крышки:
β = 1,5δ = 1,5*8 = 12мм
β1 = 1,5δ1 = 12мм
нижнего пояса корпуса
p = 2,35 δ = 2,35 * 8 = 19мм
примем p=20мм
Диаметр фундаментных болтов
d1 = ( 0,03 - 0,036 )α + 12 = ( 0,03 - 0,36 )*90
+ 12 = ( 2,75 - 3,24 ) + 12 = ( 14,75 - 15,24 ) мм
Принимает болт М16.
Диаметр болтов , кренящих крышку к корпусу у подшипников d1 = ( 0,7 - 0,75) 16 = ( 11,2 - 12 ) мм
Принимаем болт М12
Болты соединяющие крышку с корпусом
d2 = ( 0,5 - 0,6 ) * d1 = ( 0,5 - 0,6 ) * 16 = ( 8 - 9,6 ) ( мм)
Принимаем М8.
Подшипниковые узлы будут устанавливаться в корпус с врезными крышками.
Практическое занятие № 34. Расчет подшипниковых опор
а) Определение реакций в опорах и построение эпюр изгибающих моментов
Ведущий вал
Ft=132,69 Н
Fr =50,31 Н
Fa=33,08 Н
Определим реакции опор в плоскости XZ
l1= 41/2+20+19/2 =41 мм
l2= 19/2+50 =59,5 мм
Так как нагрузка несимметричная, то один из подшипников нагружен больше другого.
Рассчитаем реакции опор подшипников в вертикальной плоскости:
Fr *l1 - Ry2 (l1+l2) =0 Ry2 = Fr *l1 / (l1+l2) Ry2=21,9 н
Ry1 (l1+l2) - Fr*l2=0 Ry1= Fr*l2 / (l1+l2) Ry1=29,7 н
RZ - Fa=0 RZ = Fa RZ =33,08 н
Рассчитаем реакции опор подшипников в горизонтальной плоскости:
-Ft *l1 + Rx2 (l1+l2) =0 Rx2 = -Ft *l1 / (l1+l2) Rx2 = 54,4 н
- Rх1 (l1+l2) - Ft*l2=0 Rx1 = -Ft *l2 / (l1+l2) Rx1 =78,3 н
Найдем максимальные изгибающие моменты в:
вертикальной плоскости Мх= Ry1* l1=1217,7 нм
горизонтальной плоскости Мy =Rх1 *l1= 3209,9 нм
Мz = -Ft *d/2 = 2388,42нм
Построим эпюры Мх ,Мy , Мz .
Ведомый вал
Ft=132,69 Н
Fr =50,31 Н
Fa=33,08 Н
Определим реакции опор в плоскости XZ
l1= 41/2+20+19/2 =41 мм
l2= 19/2+50 =59,5 мм
Так как нагрузка несимметричная, то один из подшипников нагружен больше другого.
Рассчитаем реакции опор подшипников в вертикальной плоскости:
Fr *l1 - Ry2 (l1+l2) =0 Ry2 = Fr *l1 / (l1+l2) Ry2=21,9 н
Ry1 (l1+l2) - Fr*l2=0 Ry1= Fr*l2 / (l1+l2) Ry1=29,7 н
RZ - Fa=0 RZ = Fa RZ =33,08 н
Рассчитаем реакции опор подшипников в горизонтальной плоскости:
-Ft *l1 + Rx2 (l1+l2) =0 Rx2 =-Ft *l1 / (l1+l2) Rx2 = 54,4 н
- Rх1 (l1+l2) - Ft*l2=0 Rx1 =-Ft *l2 / (l1+l2) Rx1 =78,3 н
Найдем максимальные изгибающие моменты в:
вертикальной плоскости Мх= Ry1* l1=1217,7 нм
горизонтальной плоскости Мy = Rх1 *l1= 3209,9 нм
Мz = -Ft * d/2 = 2388,42нм
Построим эпюры Мх , Мy ,Мz .
Определение запасов прочности в опасных сечениях валов.
Практическое занятие №35.
Уточненный расчет валов.
Ведущий вал.
Материал вала тот же что и для шестерни ( шестерня выполнена
заодно с валом), т.е. сталь35 с термообработкой - улучшение.
По таблице 3.3 при диаметре заготовки до 90 мм, среднее значение
σ в = 590 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
σ -1 = 0,43 σ в = 253,7 МПа
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
т-1 = 0,58 σ -1 = 0,58*253.7 = 147,15 МПа
Сечение А-А. Это сечение при передаче вращающего момента от
электродвигателя через муфту рассчитаем на кручение. Концентрацию
напряжений в нем вызывает наличие шпоночной канавки
Коэффициент запаса прочности
S=Sц = т-1 /кт * тр /е +ψa *тпц,
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
т0 = тпц = тмах//2 = М1/2Wк нетто
При d= 22 мм, в=6 мм, t1=6 , lш =25 мм.
по табл.8.5 ( К.Н. Боков. Курсовое проектирование деталей машин)
Wнетто = пd3/16 -b*t1(d-т-1 )2/2d =3,14*222/16 -6*6 (22-6)/2*22 =95-13,1 = 81,9 *103 мм3
т0 = тпц = тмах//2 = М1/2Wк нетто=4986*103 / 2*81,8*103 = 30,47 МПа
S =Sт = 147,15/1,68*30,47/0,76 +0,1*30,47= 147,15/70,39=2,09
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту, равной
длине полумуфты муфты упругой со звездочкой по ГОСТ 14084-76
которая выдерживает расчетный момент 63 нм, L= 128 мм
получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки: М=2,5
√ 4986 *64/2 = 2,5*7,03*32 = 562,4 нм
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
S= σ -1 /кт * σ р /е +ψa *σ пц = 253,7/1,8*9,7/0,87 =12,64
Результирующий коэффициент запаса прочности
S = Sv*Sт/ √Sv2+Sт2= 2,09*12,64 / √ 2,092 +12,642 = 26,42/163,14 = 12,9
Проверять прочность в сечении В-В нет необходимости
Ведомый вал.
материал- сталь 45 нормализованная σ в =570 МПа
Пределы выносливости σ -1 =0,43*570 =246 МПа
т-1 = 0,58 σ -1 = 0,58*246 = 142 МПа
Сечение А-А
Диаметр вала в этом сечении 35 мм. Концентрация напряжений обусловлена
наличием шпоночной канавки.
кп=1,59, кт=1.49, еv=0,775, ет=0,67, ψv =0,15 ψt = 0,1
Крутящий момент М2=19580 н*мм
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости :
Мг=Rx3*l2= 54,4* 59,5 = 3243 нмм
Изгибающий момент в вертикальной плоскости:
Мв =Ry3*l2+Fa *d/2 =21.9 * 58,5 =1281,5 нмм
Cуммарный изгибающий момент в сечении А-А
Ма-а= √ 32432+12812 = 3486 нмм
Момент сопротивления кручению (d=35мм, b=10мм, t1=5мм).
Wxнетто=пd3/16 - bt1(d-t1)2/2d = 3,14*353/16 -10*5(35-5)2/2*35
Wxнетто=8414,2 - 642,8 =7771,4 мм3
Момент сопротивления изгибу Wунетто=пd3/32 - bt1(d-t1)2/2d =4207-642.8
=356,43 мм3
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
т-1 =т-1 = М2/2Wxнетто =19580 /2*777,1= 12,6 МПа
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
σ и= Ма-а/Wунетто = 3486/356,4 =9,79 МПа
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
S=Sц = σ -1 /кт * σ р /е +ψa *σ пц,
S=Sц = 246/1,49*9,7/0,87+0,1*30,47 = 17,8
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
S=Sц = т-1 /кт * тр /е +ψa *тпц,12,6*1.49*30,47/0,76 +0,1*30,47=16,9
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А:
S = Sv*Sт/ √Sv2+Sт2= 2,09*12,64 / √ 2,092 +12,642 = 26,42/163,14 = 12,9