Расчет вала

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Прикладная механика»

Вариант №13

Зав. кафедрой

профессор, д.т.н. Ляпцев С.А.

Руководитель Афанасьев А.И.

работы

студент Кузора Н.А.

группа ЭГП - 10

Екатеринбург 2012

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 00013. КР

Разраб.

Кузора

Провер.

Афанасьев

  13 вариант

Лит.

Листов

УГГУ, кафедра ТМ

Масса

Масштаб

Отчёт по курсовой работе по дисциплине «Прикладная механика»

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные……………………………………………...….. 3

2. Расчет зубчатой передачи……………………………....….........…4

3. Конструирование вала……………………………………....….….6

4. Расчет шпоночного соединения……………………………….….8

5. Проверка прочности шпоночного соединения……………..……11

6. Расчет на усталостную прочность……………………….………12

Рисунок…………………………………………………………….......15

Список литературы…………………………………………………...16

1.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Выполнить расчет ведомого (тихоходного) вала цилиндрического одноступенчатого редуктора на усталостную прочность. Передача длительной эксплуатации. Двигатель передает мощность P = 15 кВт при оборотах ведущего вала-шестерни, равных n₁ = 1465 об/мин. Передаточное число редуктора равно u = 7. Конструкции узла с симметричным и несимметричным расположением колеса относительно точек опоры вала даны на рис. 1-3. Материал вала и зубчатого колеса – сталь 45, улучшение. Предел прочности материала вала σ_в = 650 МПа. Допустимое напряжение смятия шпонок [ σ_см] = 100 МПа.

Обозначения, принятые на схемах конструкций узлов:

l_к,d_к– длина и диаметр консольной части вала;

l_п ,d_п – длина и диаметр участка вала в месте посадки подшипника;

B – ширина подшипника;

d_кол – диаметр вала под зубчатым колесом;

b – ширина зубчатого колеса;

l_бур,d_,бур – длина и диаметр буртика на валу;

l_р – длина распорной втулки.

l_р

B

B

l_бур

b

l_п

l_к

2.

Изм.Изм.

ЛистЛист

докум.№ докум.

ПодписьПодпись

ДатаДата

ЛистЛист

2012. 0008. КР

Расчет зубчатой передачи

2.1. Определяем крутящий момент на валу

где - крутящий момент на валу (Нм); - передаваемая мощность на вал (Вт); - угловая скорость вала (), связана с частотой вращения п соотношением

с^-1

где п - частота вращения вала (об/мин).

2.2 Расчет допускаемого контактного напряжения в зубчатом зацеплении колеса.

Ориентировочно твердость материала по Бринелю связана с пределом его прочности соотношением

где HB- твердость материала в единицах Бринеля, - предел прочности материала колеса (МПа).

Предел контактной выносливости зубчатого зацепления при базовом числе циклов для колес, выполненных из углеродистых сталей, вычисляется по приближенной формуле

МПа

где - предел контактной выносливости зубчатого зацепления при базовом числе циклов (МПа).

Допускаемые контактные напряжения при расчете на выносливость зубчатого зацепления рассчитываются по формуле

рад/c

где - допускаемое контактное напряжение(МПа); - коэффициент долговечности; - коэффициент безопасности.

2.3. Определяем межосевое расстояние передачи.

Приближенная оценка межосевого расстояния зубчатой передачи может быть получена из стандартной формулы путем усреднения входящих в нее коэффициентов по материалам средней прочности

мм

где - межосевое расстояние передачи (мм); и - передаточное число; - размерный коэффициент, для прямозубой передачи =495(МПа) ; Т- крутящий момент на валу (Нм); - коэффициент неравномерности нагрузки на венец зубчатого колеса; - допускаемое контактное напряжение в зубчатом зацеплении колеса (МПа); - коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Полученный в миллиметрах результат округляем до 225 мм.

2.4. Определяем делительный диаметр колеса.

мм

где - делительный диаметр колеса (мм); - межосевое расстояние передачи (мм); и - передаточное число.

2.5. Определяем ширину колеса и длину распорной втулки.

мм, мм,

где - ширина колеса (мм); - коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния; - длина распорной втулки.

3.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Конструирование вала

3.1. Определяем диаметр и длину консольной части вала.

Предварительная оценка диаметра выходной (консольной) части вала под элемент открытой передачи или под полумуфту выполняется по напряжениям кручения с заниженными допускаемыми напряжениями

где - диаметр консольной части вала (мм); =20 МПа - допускаемое касательное напряжение (МПа); Т- крутящий момент на валу (Нм).

Полученный результат округляем до 60 мм.

Длина консольной части вала

мм

где - длина консольной части вала (мм).

Принимаем =90 мм.

3.2. Определяем диаметр вала под подшипник и длину ступени вала в месте посадки подшипника.

мм мм

где , - диаметр вала под подшипник и длина ступени вала в месте посадки подшипника (мм); - высота ступеньки вала (мм).

Принимаем диаметр вала под подшипник 70 мм. Длину ступени вала в месте посадки подшипника примем равной 90 мм.

3.3. Определяем диаметр вала под колесом.

мм

где - диаметр вала под колесом (мм); - координата фаски подшипника или распорной втулки (мм).

Принимаем 85 мм.

3.4. Определяем диаметр и длину упорного буртика для колеса.

мм

где -диаметр упорного буртика (мм); - величина фаски ступицы колеса (мм).

Длина упорного буртика (мм) определяется по формуле

мм

где - ширина колеса (мм).

Диаметр упорного буртика примем 95 мм. Длину упорного буртика примем равной 14 мм.

3.5. Определяем ширину подшипника.

Для радиальных однорядных шарикоподшипников средней серии ширина подшипника В (мм) выбирается в зависимости от диаметра вала. При диаметре вала 70 мм ширину подшипника В принимают равной 24 мм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

3.6. Определяем галтели ступенек вала.

При переходе от консольной части вала к участку вала под подшипник детали не устанавливают и радиус закругления галтели выбирается пропорционально высоте ступеньки

мм

мм

мм

мм

4.

Изм.

Лист

№ докум.№

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КРО. 140604.

Расчет шпоночного соединения

4.1. Определяем консольную силу от муфты.

Величина консольной силы от муфты определяется равенством

Н

где - консольная силы от муфты (Н); Т- крутящий момент на валу (Нм); - размерный коэффициент (Н/м) .

4.2. Определяем силы в зацеплении зубчатой передачи.

Н

Н

где - окружная сила (Н); Т- крутящий момент (Нм); - делительный диаметр колеса (мм); - радиальная сила (Н); =20- угол зацепления.

4.3. Определяем геометрические параметры расчетной схемы нагрузки вала.

- расстояние между точками приложения консольной силы и реакции опоры подшипника 1; а - расстояние между точками приложения реакции опоры подшипника 1 и сил зацепления зубчатой передачи, отнесенных к оси вала.

мм

мм

мм

Вертикальная плоскость

;

Н;

; ;

Н;

Проверка:

Горизонтальная плоскость

;

Н

; ;

Н

Проверка:

О. 140604. 2012. 0008. КР

Величина суммарного изгибающего момента в сечениях

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Дата добавления: 2015-06-04