Курсовая работа: Редуктор двухступенчатый соосный двухпоточный
Учитывая, что геометрические
параметры быстроходной ступени незначительно отличаются от тихоходной,
выполнение проверочных расчетов нецелесообразно.
5 Проектный расчет валов редуктора
По кинематической схеме
привода составляем схему усилий, действующих на валы редуктора по закону
равенства действия и противодействия. Для этого мысленно расцепим шестерни и
колеса редуктора, при этом дублирующий вал не учитываем.
Схема усилий приведена на
рис.1.
Рис.2 Схема усилий,
действующих на валы редуктора.
Из табл.1,2,4 выбираем
рассчитанные значения:
Т1=3,4 Нм; Т2=8,5
Нм; Т3=42,5 Нм;
Ft1=166,7 Н; Ft2=1012 Н; Fr1=60,7 Н; Fr2=368
Н;
d1=39мм; d2=102мм; d3=14мм; d4=84мм.
Fm1 и Fm1
– консольные силы от муфт, которые равны [4, табл.6.2]:
; ;
Н; Н.
Rx и Ry – реакции опор, которые необходимо
рассчитать.
Так как размеры
промежуточного вала определяются размерами остальных валов, расчет начнем с
тихоходного вала.
5.1 Расчет тихоходного
вала редуктора
Схема усилий действующих
на валы редуктора представлена на рис.2.
Назначаем материал вала. Принимаем сталь 40Х, для которой [2,
табл.8.4] σв=730Н/мм2; Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2.
Определяем диаметр выходного
конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение [2,c.161]:
где [τк]=(20…25)МПа
Принимаем [τк]=20МПа.
; мм.
Принимаем окончательно с учетом
стандартного ряда размеров Rа20 (ГОСТ6636-69):
мм.
Намечаем приближенную конструкцию
ведомого вала редуктора (рис.3), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм, под
уплотнение допускается на 2…4мм и под буртик на 10мм.
Рис.3 Приближенная конструкция тихоходного
вала
мм;
мм – диаметр под уплотнение;
мм – диаметр под подшипник;
мм – диаметр под колесо;
мм – диаметр буртика;
b4=25мм.
Учитывая, что осевых нагрузок на валу
нет предварительно назначаем подшипники шариковые радиальные однорядные особо легкой
серии по мм подшипник №106, у
которого Dп=55мм; Вп=13мм [4,табл.К27].
Выбираем конструктивно остальные
размеры:
W=20мм; lм=20мм; l1=35мм; l=60мм; с=5мм.
Определим размеры для расчетов:
l/2=30мм;
с=W/2+ l1+ lм/2=55мм – расстояние от оси полумуфты до оси подшипника.
Проводим расчет тихоходного вала на изгиб с кручением.
Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников (см.
рис.4). Назначаем характерные точки 1,2, 3 и 4.
Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.
ΣМ2y=0; RFy·0,06-Fr2·0,03=0
RFy= 368·0,06/ 0,03;
RЕy= RFy=736Н.
Рис.4 Эпюры изгибающих моментов тихоходного вала
Определяем изгибающие моменты в характерных точках:
М1у=0;
М2у=0;
М3у= RЕy·0,03;
М3у =22Нм2;
М3у=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм2
(рис.3)
Определяем реакции в подшипниках в горизонтальной плоскости.
ΣМ4x=0; Fm2·0,115-
RЕx·0,06+ Ft2·0,03=0;
RЕx=( 814·0,115+ 1012·0,03)/ 0,06;
RЕx=2066Н;
ΣМ2x=0; Fm2·0,055-
Ft2·0,03+ RFx·0,6=0;
RFx= (1012·0,03- 814·0,055)/ 0,06;
RFx=-240Н, результат получился
отрицательным, следовательно нужно изменить направление реакции.
Определяем изгибающие моменты:
М1х=0;
М2= -Fr2·0,03
М2х=-368·0,03;
М2х=-11Нм;
М3хслева=-Fm2·0,085-RЕх ·0,055;
М3хслева==-814·0,085-240 ·0,03;
М3хслева=-76Нм;
М3х=- REх
·0,055;
М3х=- 2066 ·0,03;
М3х=- 62;
М4х=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Мх.
Крутящий момент
Т1-1= Т2-2= Т3-3= T3=42,5Нм;
T4-4=0.
Определяем суммарные радиальные реакции [4,рис 8.2]:
; ;
; Н;
; Н.
Определяем результирующий изгибающий
момент в наиболее опасном сечении (в точке 3) [4,рис 8.2]:
; ; Нм2.
Эквивалентный момент:
; ; Нм2.
5.2 Расчет быстроходного вала
редуктора
Схема усилий, действующих на быстроходный
вал представлена на рис.2.
Назначаем материал вала. Принимаем
сталь 40Х, для которой [2, табл.8.4] σв=730Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2.
Определяем диаметр
выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение [2,c.161]:
где [τк]=(20…25)Мпа
Принимаем [τк]=20Мпа.
; мм.
Принимаем окончательно с учетом
стандартного ряда размеров Rа5 (ГОСТ6636-69):
мм.
Намечаем приближенную конструкцию быстроходного
вала вала редуктора (рис.5), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм, под
уплотнение допускается на 2…4мм и под буртик на 10мм.
мм;
мм – диаметр под уплотнение;
мм – диаметр под подшипник;
мм – диаметр для заплечиков;
мм – диаметр вала-шестерни;
b1=22мм.
Учитывая,
что осевых нагрузок на валу нет предварительно назначаем подшипники шариковые
радиальные однорядные особо легкой серии по мм
подшипник №101, у которого Dп=28мм; Вп=8мм
[4,табл.К27].
Выбираем
конструктивно остальные размеры:
W=14мм; lм=16мм; l1=25мм; l=60мм.
Определим
размеры для расчетов:
l/2=30мм;
с=W/2+ l1+ lм/2=40мм – расстояние от оси полумуфты
до оси подшипника.
Проводим расчет быстроходного вала на
изгиб с кручением.
Рис.5
Приближенная конструкция быстроходного вала
Заменяем вал балкой на опорах в местах
подшипников (см. рис.6). Назначаем характерные точки 1,2, 3 и 4.
Определяем реакции в подшипниках в
вертикальной плоскости.
ΣМ2y=0; RАy·0,06-Fr1·0,03=0
RАy=
60,7·0,06/ 0,03;
RАy=
RВy=121Н.
Определяем изгибающие моменты в
характерных точках:
М1у=0;
М2у=0;
М3у= RАy·0,03;
М3у =3,6Нм2;
М3у=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Му,
Нм2 (рис.6).
Определяем реакции в подшипниках в
горизонтальной плоскости.
ΣМ4x=0; Fm1·0,1-
RАx·0,06+ Ft1·0,03=0;
RАx=
(130·0,1+ 166,7·0,03)/ 0,06;
RАx=300Н;
Рис.6 Эпюры изгибающих моментов быстроходного вала
ΣМ2x=0; Fm1·0,02-
Ft1·0,03+ RВx·0,06=0;
RВx=
(166,7·0,03- 130·0,02)/ 0,06;
RВx=40Н
Определяем изгибающие моменты:
М1х=0;
М2= -Fm2·0,04
М2х=-130·0,04;
М2х=-5,2Нм;
М3хсправа=-Fm1·0,1+RВх ·0,03;
М3хсправа==-130·0,1+40 ·0,03;
М3хсправа=-11,7Нм;
М3х=- RАх ·0,03;
М3х=- 300 ·0,03;
М3х=- 9;
М4х=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Мх.
Крутящий момент
Т1-1= Т2-2= Т3-3= T3=3,4Нм;
T4-4=0.
Определяем суммарные радиальные реакции [4,рис 8.2]:
; ;
; Н;
; Н.
Определяем результирующий изгибающий
момент в наиболее опасном сечении (в точке 3) [4,рис 8.2]:
; ; Нм2.
Эквивалентный момент:
; ; Нм2.
5.3 Расчет промежуточного вала
Назначаем материал вала. Принимаем
сталь 40Х, для которой [1, табл.8.4] σв=730Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2.
Определяем диаметр
выходного конца вала из расчёта на чистое кручение
;
где [τк]=(20…25)Мпа [1,c.161]
Принимаем [τк]=20Мпа.
; мм.
С учетом того, что выходной конец
промежуточного вала является валом-шестерней с диаметром выступов 24мм, принимаем
диаметр вала под подшипник 25мм.
мм.
Намечаем приближенную конструкцию промежуточного
вала редуктора (рис.7), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм
Рис.7 Приближенная конструкция промежуточного
вала
dст=30мм;
х=8мм;
W=20мм;
r=2,5мм;
dв=28мм.
Расстояние l определяем из суммарных расстояний тихоходного и
быстроходного валов с зазором между ними 25…35мм.
l=60+30+30=120мм.
l1=30мм; l2=30мм.
Предварительно назначаем подшипники
шариковые радиальные однорядные особо легкой серии по dп=25мм подшипник №105, у которого Dп=47мм; Вп=12мм [4, табл.К27].
Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников.
Рассматриваем вертикальную плоскость (ось у)
Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.
åМСу=0;
-RDу·0,09+Fr1·0,03+Fr2·0,12=0
RDy=(368·0,03+60,7·0,12)/ 0,09;
RDy==204Н.
åМDу=0;
RCy·0,09- Fr1·0,06+
Fr2·0,03=0;
RCy=(368·0,06-60,7·0,03)/ 0,09;
RCy=225Н.
Назначаем характерные точки 1, 2, 3, и 4 и определяем в них
изгибающие моменты:
М1у=0;
М2у=-RCy·0,03;
М2у=-6Нм;
М3услева=-RCy·0,09+Fr1·0,06;
М3услева=-16,6Нм
М3усправа= Fr2·0,03;
М3усправа= 11
М4у=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм (рис.8).
Определяем реакции в подшипниках в горизонтальной плоскости.
åМСх=0;
RDx·0,09-Ft1·0,03-Ft2·0,12=0;
RDx=( 166,7·0,03+ 1012·0,12)/0,09;
RDx=1404Н;
åМDх=0;
RCx·0,09+ Ft1·0,06-Ft2·0,03=0;
RCx=(1012·0,03+166,7·0,06)/ 0,09;
RCx=337Н.
Назначаем характерные точки 1, 2, 3 и 4 и определяем в них
изгибающие моменты:
М1x=0;
М2x=-RCx·0,03;
М2x=-10Нм;
М3xслева= -RCx·0,09-Ft1·0,06;
М3xслева=-91Нм;
М3xсправа= Ft2·0,03;
М3xсправа=5Нм;
М4у=0.
Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм (рис.8)
Рис.8 Эпюры изгибающих и крутящих моментов промежуточного
вала.
Крутящий момент
Т1-1=0;
Т2-2=-Т3-3=- T2/2=-4,3Нм;
Т4-4=0.
Определяем суммарные радиальные реакции [4,рис 8.2]:
; ;
; Н;
; Н.
Определяем результирующий изгибающий
момент в наиболее опасном сечении (в точке 3) [4,рис 8.2]:
; ; Нм.
Эквивалентный момент:
; ; Нм.
Все рассчитанные значения сводим в
табл.5.
Таблица 5 Параметры валов
|
R1, H
|
R2, H
|
MИ, Нм
|
MИэкв, Нм
|
Тихоходный вал |
2118 |
774 |
79 |
89 |
Быстроходный вал |
323 |
117 |
12 |
12,5 |
Промежуточный вал |
405 |
1419 |
92,5 |
93 |
6 Подбор и проверочный расчет шпонок
Выбор и проверочный расчет шпоночных
соединений проводим по [4]. Обозначения используемых размеров приведены на
рис.11.
Рис.9 Сечение вала по шпонке
6.1 Шпонки быстроходного вала
Для выходного конца быстроходного вала
при d=10 мм подбираем призматическую шпонку со скругленными торцами по
ГОСТ23360-78 bxh=3x3 мм2 при t=1,8мм (рис.9).
Страницы: 1, 2, 3, 4
|