Шаг нарезки канавки определяется по формуле:
.
5.3 Расчет валов [6]
Основными условиями, которым должна отвечать конструкция вала являются достаточная прочность, обеспечивающая нормальную работу зацеплений и подшипников; технологичность конструкции и экономию материала. В качестве материала для валов используют углеродистые и легированные стали.
Расчет вала выполняется в четыре этапа:
· Ориентировочный расчет на кручение (было проведено выше);
· Расчет на сложное сопротивление (кручение, изгиб);
· Расчет на выносливость.
За материал валов принимаем сталь 12ХН3А, с характеристикой:
- временное сопротивление разрыву;
- предел выносливости при симметричном цикле напряжений изгиба;
- предел выносливости при симметричном цикле напряжений кручения;
-коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений соответственно при изгибе и кручении.
5.3.1
Расчет
валов
на
сложное
сопротивление
Для расчета вала на сложное сопротивление необходимо составить его расчетную схему:
- разметить точки, в которых расположены условные опоры;
- определить величину и направление действующих на вал сил: окружной 
, радиальной 
, осевой 
. А также точки их приложения. Поскольку на валы не действуют осевые силы, то 
.
Расчет тихоходного вала:
Рис.4 – Расчетная схема тихоходного вала на сложное сопротивление
Длины расчетных участков находятся после предварительного проектирования:
Реакции опор для входного вала:
Определим реакции опор:
.
.
.
Построим эпюры моментов для тихоходного вала:
Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:
.
.
Рис.5 – Эпюра изгибающего момента в горизонтальной плоскости для тихоходного вала
Максимальный изгибающий момент действует в сечении III –
.
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости
.
.
Максимальный изгибающий момент действует в сечении II –
.
Рис.6 – Эпюра изгибающего момента в вертикальной плоскости для тихоходного вала
Построим эпюру крутящего момента для быстроходного вала
Рис.7 – Эпюра крутящего момента для тихоходного вала
Приведенный момент
Максимальный приведенный момент
;
.
Наиболее опасным является третье сечение
Рис.8 – Эпюра приведенного момента для тихоходного вала
Расчет промежуточного вала:
Рис.9 – Расчетная схема промежуточного вала на сложное сопротивление
Длины расчетных участков находятся после предварительного проектирования:
Реакции опор для промежуточного вала:
Определим реакции в опорах:
.
.
.
Построим эпюры моментов для тихоходного вала:
Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:
.
Рис.10 – Эпюра изгибающего момента в горизонтальной плоскости для промежуточного вала
Максимальный изгибающий момент действует в сечении III – 
.
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости
.
.
Максимальный изгибающий момент действует в сечении III –
Рис.11 – Эпюра изгибающего момента в вертикальной плоскости для промежуточного вала
Построим эпюру крутящего момента для быстроходного вала.
Рис.12 – Эпюра крутящего момента для промежуточного вала
Приведенный момент
Максимальный приведенный момент
;
.
Наиболее опасным является третье сечение
Рис.13 – Эпюра приведенного момента для промежуточного вала
5.3.2 Расчет валов на выносливость[1]
Для примера будем рассчитывать быстроходный и тихоходный вал.
5.3.2.1 Расчет быстроходного вала на выносливость
Определим коэффициент запаса прочности 
быстроходного (рис.14) вала двухступенчатого цилиндрического редуктора
Рис.14 – Расчетная схема быстроходного вала на выносливость
1. а) Проверяем запас прочности по пределу выносливости в сечении I-I. Концентрация напряжений в этом сечении обусловлена наличием шестерни. Находим эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении от шестерни. При
, 
;
масштабный коэффициент для вала 
; коэффициент состояния поверхности при шероховатости
.
Эффективный коэффициент концентрации напряжений для данного сечения вала при изгибе и кручении в случае отсутствия технологического упрочнения:
б) Находим запас прочности для касательных напряжений.
Напряжение кручения
Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения
.
Запас прочности для касательных напряжений 
2. Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении вала в сечении II-II, вызванные посадкой внутреннего кольца подшипника на вал. Для вала с 
, 
.
Определяем запас прочности для касательных напряжений:
,
здесьнапряжениекручения:
,
амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения
5.3.2.2 Расчет тихоходного вала на выносливость
Определим коэффициент запаса прочности
тихоходного (рис.15) вала двухступенчатого цилиндрического редуктора.
Рис.15 – Расчетная схема тихоходного вала на выносливость
1.а) Проверяем запас прочности по пределу выносливости в сечении I-I. Концентрация напряжений в этом сечении обусловлена наличием шпоночного паза. Находим эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении от шпоночного паза.
При
,
; масштабный коэффициент для вала 
; коэффициент состояния поверхности при шероховатости
. Эффективный коэффициент концентрации напряжений для данного сечения вала при изгибе и кручении в случае отсутствия технологического упрочнения:
б) Находим запас прочности для касательных напряжений.
Напряжение кручения
.
Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения
.
Запас прочности для касательных напряжений
.
2. Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении вала в сечении II-II, вызванные посадкой внутреннего кольца подшипника на вал. Для вала с
, 
.
Определяем запас прочности для касательных напряжений:
,
здесьнапряжениекручения:
,
амплитуда и среднее значениеноминальных напряжений кручения
.
5
.4
Расчет
подшипников
на долговечность
Основные критерии работоспособности подшипников качения – его динамическая и статическая грузоподъемности. Метод подбора по динамической грузоподъемности применяют в случаях, когда частота вращения кольца превышает 
.
Исходя из конструкции механизма, подбираем:
1) шариковый радиальный однорядный подшипник (дет.32) номер 206 ГОСТ 8338-75:
Необходимо обеспечить номинальную долговечность 
при условии, что 
а) Выбираем коэффициенты X и Y. Отношение
этому соответствует [7, табл. 12.26] 
.
Поскольку 
, то 
.
б) Определяем эквивалентную нагрузку
.
в) Определяем расчетную долговечность по формуле:
,
где 
- показатель степени: 
- для шарикоподшипников; 
- для роликоподшипников.
Такая расчетная долговечность приемлема
2) шариковый радиальный однорядный подшипник (дет.33) номер 210 ГОСТ 8338-75:
Необходимо обеспечить номинальную долговечность
при условии, что
а) Выбираем коэффициенты X и Y.
Отношение 
этому соответствует [7, табл. 12.26]
. Поскольку
, то .
б) Определяем эквивалентную нагрузку
.
в) Определяем расчетную долговечность по формуле:
,
где
- показатель степени:
- для шарикоподшипников;
- для роликоподшипников.
Такая расчетная долговечность приемлема
5.5 Расчет шпоночного соединения
Принимаем на быстроходном валу призматическую шпонку с размерами 
, длина шпонки 
по ГОСТ 23360-78 (дет.39). Выбранную шпонку проверяем на смятие:
,
где 
- передаваемый момент;
- диаметр вала;
- допускаемое напряжение на смятие: при стальной ступице и спокойной нагрузке 
; при чугунной – вдвое меньше. В случае неравномерной или ударной нагрузки 
на 25-40% ниже.
Проверим на смятие призматические шпонки на промежуточном валу.
а) призматическая шпонка с размерами 
, длина шпонки 
по ГОСТ 23360-78 (дет.36):
.
Проверим на смятие призматические шпонки на тихоходном валу.
а) призматическая шпонка с размерами 
, длина шпонки 
по ГОСТ 23360-78 (дет.37):
.
б) призматическая шпонка с размерами
, длина шпонки 
по ГОСТ 23360-78 (дет.38):
.
5
.
6
Проверочный
расчет предварительно затянутого
болтового
соединения фланцев крышек редуктора
Рис.16 – Схема болтового соединения корпуса редуктора
Исходя из конструктивных соображений, выбираем:
- резьба: 
;
- болт: 
;
- гайка: 
.
Для болта выбираем материал сталь 45 –
,
,
соединяемые детали изготовлены из СЧ 15-32 –
.
Определяем гибкость болта и детали по следующим зависимостям:
,
где
деформированная длина болта
,
Где
- площадь поперечного сечения эквивалентного цилиндра с наружным диаметром
,
и внутренним
.
Определяем ряд вспомогательных коэффициентов:
- коэффициент основной нагрузки
- коэффициент запаса усталостной прочности.
;
;
(резьба болта со срезом впадин по прямой).
- амплитудное напряжение в болте;
;
, 
;
Прочность болтового соединения обеспечена.
5.7 Расчет корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса редуктора:
для редукторов с силовой крышкой
.
Принимаем 
.
Толщина ребер жесткости в сопряжении со стенкой корпуса редуктора:
.
Диаметр фундаментных болтов крепления редуктора к раме:
.
Принимаем 
.
Толщина фундаментальных лап:
.
Количество фундаментальных болтов:
, но не менее 4,
где 
- длина редуктора,
- ширина редуктора.
Диаметр болтов (соединяющих крышки редуктора):
.
Принимаем 
.
Толщина фланцев корпуса редуктора: 
.
Расстояние от стенки корпуса до края фланца фундаментальных лап
.
Расстояние от края фланца до оси болта
.
Расстояние между осями болтов для крепления крышки редуктора к корпусу
.
Толщина подъемных ушей корпуса:
.
6. Компоновка и разработка чертежа редуктора
Размеры валов и подшипников в значительной мере определяются компоновочными размерами прямозубых цилиндрических передач, взаимным расположением агрегатов привода, заданными габаритными размерами привода.
Поэтому после расчета передач и установленных размеров их основных деталей приступают к составлению компоновочных чертежей узлов, агрегатов и всего привода.
Компоновка привода определяется его назначением, предъявленными к нему требованиями, зависит от компоновки отдельных агрегатов.
Заключение
В данной курсовой работе в соответствии с полученным заданием спроектирован двухступенчатый цилиндрический редуктор как составная часть привода тяговой лебедки для транспортирования ЛА по стартовой площадке.
В результате проектировочных расчетов получены конкретные параметры деталей механизма, участвующих в передаче движения, таких как: колесо, шестерня, тихоходный, промежуточный и быстроходный валы, крышки редуктора и т.д.
Детали корпуса изделия, крепления и другие элементы разработаны конструктивно. Произведен подбор стандартных деталей крепежа.
Список используемой литературы
1. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин, Х.: Основа, 1991, 276с.
2. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» (3 тома). М.,1980.
3. Бейзедьман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. ”Подшипники качения” (справочник),М. “Машиностроение”,1975, 574с.
4. Иванов М.Н. Детали машин. Учебн.М.: Высшая школа, 1984, 336с.
5. Чернин И.М., Кузьмин А.В., Ицкович Г.М. «Расчеты деталей машин» (справочное пособие). Издание 2-е, переработанное и дополненное. – Минск: «Высшая школа», 1978 – 472с.
содержание ..
396
397
398 ..
