Расчет вала на статическую прочность в рассматриваемом сечении

Nbsp; Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Севастопольский государственный университет»     РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА   Методические указания   к разделу курсового проекта по дисциплинам «Детали машин и основы конструирования» и «Прикладная механика» для студентов технических специальностей дневной и заочной форм обучения   Севастополь 2015 УДК 621.81.001.66 Расчет валов редуктора: Методические указания к разделу курсового проекта по дисциплинам «Детали машин и основы конструирования» и «Прикладная механика»/ Сост. В.И. Пахалюк– Севастополь: Изд-во СевГУ, 2015. – 32с.   Целью методических указаний является оказание помощи студентам в выполнении раздела курсового проекта по расчету валов редуктора. Излагаются в адаптированной форме современные научные и технические достижения и рекомендации последних стандартов в области расчета валов. Представлены примеры расчета валов ряда конструкций современных широко используемых редукторов в законченном числовом виде, даны рекомендации по конструированию валов. Наличие необходимого справочного материала позволяет практически без привлечения дополнительных источников выполнять все необходимые расчеты, и он может быть использован при подготовке исходных данных для расчета валов с помощью ЭВМ по разработанным на кафедре программам. Методические указания могут быть использованы в изучении дальнейших дисциплин при расчете, например, валов коробок скоростей станков и т.п.   Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры          «Техническая механика и машиноведение» 29 июня 2015 г., протокол № 6.   Допущено учебно-методическим советом Политехнического института СевГУ в качестве методических указаний.   Рецензенты: заведующий кафедрой «Технология машиностроения», профессор Братан С.М. доцент кафедры «Автомобильный транспорт» Сопин П.К.    

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………..………..3

1. Расчет валов……………………………………………………………….……..3

2. Кинематические схемы редукторов……………………………………………8

3. Примеры расчета валов………………….…………………………………..……8

Библиографический список…………………………………………………....23

Приложение А……………………………………………………………….….24

    

Введение

Валы предназначены для передачи крутящего момента, а также для поддержания вращающихся деталей машин: зубчатых, червячных колес, шкивов ременных передач, звездочек цепных передач и т.п.

Валы работают: на изгиб и кручение (несущие на себе детали, через которые передается крутящий момент); дополнительно на растяжение или сжатие (при действии на установленные детали осевых нагрузок).

Так как валы передают крутящие моменты, то в их поперечных сечениях возникают касательные напряжения. Кроме того, от усилий в зацеплениях, силы натяжения ремней и цепей, веса деталей и собственного веса в валах возникают нормальные напряжения.

По конструкции валы могут быть гладкими (одного диаметра), ступенчатыми, сплошными и полыми, коленчатыми и гибкими.

В настоящих методических указаниях приводятся рекомендации по расчету валов цилиндрических, конических и червячных редукторов с представленными конкретными примерами. При расчете учитывается воздействие на быстроходный либо тихоходный вал консольных кривошипных сил муфт или сил от гибких передач (ременных, цепных).

Целью курсового проекта является формирование у студентов навыков проектирования машин.

Расчет валов

Расчет валов на прочность

Расчет на прочность представлен с учетом рекомендаций стандарта [1]. Так как невозможно учесть все виды нагружений в одном расчете, то расчет на прочность проводят в три этапа.

1.1.1. Ориентировочный - с условием, что вал работает только на кручение.

1.1.2. Проверочный (расчет вала на статическую прочность) - с условием, что вал работает совместно на изгиб и кручение.

1.1.3. Уточненный (расчет на сопротивление усталости) - с условием, что вал испытывает переменные напряжения.

Расчет валов на жесткость

Необходимая жесткость валов при изгибе в основном определяется условиями правильной работы передач и подшипников.  Этот расчет выполняется вместе с расчетом валов на прочность только при использовании ЭВМ по программам, разработанным на кафедре согласно рекомендациям МГТУ им. Баумана [2, 3].

Расчет вала на прочность

Ориентировочный расчет вала

Расчет вала выполняется как проектный на стадии разработки компоновочного чертежа из условия работы вала на кручение и служит для определения минимального диаметра вала. Действие изгиба и прочих    факторов учитывается пониженными допускаемыми напряжениями кручения (касательными).

Диаметр вала определяется по формуле:

                                               ,                             (1.1)

где Т – крутящий момент, передаваемый валом, Нм;

[τ]= (0,025...0,030) , МПа – допускаемые касательные напряжения;

– временное сопротивление разрыву материала вала, МПа.

Здесь меньшие значения [τ] относятся к входным валам, а бóльшие – к выходным [4]. Механические характеристики вала берем из таблицы А.2. Полученные значения диаметра d следует округлять до значений согласно ГОСТ 6639–69 на нормальные линейные размеры, предпочтительнее по ряду  (таблица А.1).

По диаметру вала ориентировочно определяются подшипники, расстояние  между ними и составляется эскиз вала, что дает возможность выполнить проверочный расчет.

Расчет вала на статическую прочность в рассматриваемом сечении

Проверку статической прочности производят в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске).

Этим расчетом определяются коэффициенты запаса прочности по текучести в опасных сечениях вала и сравниваются с допускаемым коэффициентом запаса.

Последовательность расчета [1] .

1. По чертежу вала, полученному из эскизной компоновки редуктора, составляют расчетную схему, на которой наносят в аксонометрии все внешние силы, нагружающие вал, приводя плоскости их действия к двум взаимно перпендикулярным плоскостям (горизонтальной XOZ и вертикальной YOZ).

2. Затем определяют реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскости. В этих же плоскостях строят эпюры изгибающих моментов M_X , M_Y и крутящего момента T .

Примечание –В случае наличиямуфты строят отдельную эпюру изгибающего момента M _К от возникающей кривошипной силы муфты (таблица А.15), нагружающей вал консольно. Консольная кривошипная сила от муфты вращается вместе с валом, и такая схема расчета обеспечивает ее учет при самом опасном случае воздействия.

3. Предположительно устанавливают опасные сечения, исходя из эпюр моментов, размеров сечения и концентратора напряжений.

4. Определяют суммарные изгибающие моменты в опасных сечениях по формуле
                                                   ,                                  (1.2)

а при наличии муфты

                                               .                    (1.3)

Консольную силу от действия гибкой передачи (ременной или цепной) раскладывают на две составляющие по указанным плоскостям.

5. Определяют нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении вала по формулам

                        ,                        (1.4)

                                            ,                                   (1.5)

где – осевая сила, действующая на вал (для промежуточного вала – алгебраическая сумма осевых сил, действующих на вал); , , – площадь, осевой и полярный моменты сопротивления поперечного нетто – сечения вала в опасном его сечении, учитывая тип соединения (с посадкой, шпоночное или шлицевое).

          

Рисунок 1 – Формы поперечных сечений валов

– осевой момент сопротивления для сплошного круглого сечения диаметром d.         

– осевой момент сопротивления для полого круглого сечения,

где – коэффициент пересчета (таблица А.3). – осевой  момент  сопротивления  для  вала с одной призматической шпонкой.

Примечание – Значения моментов сопротивления приведены в таблице А.5.

– осевой момент сопротивления для                       шлицевого вала с прямобочными шлицами.

Примечание – Значения моментов сопротивления приведены в таблице А.4.

–  площадь поперечного сечения для сплошного круглого сечения диаметром d.        

–  площадь поперечного сечения для полого круглого сечения.                                     

–  площадь поперечного сечения для вала с одной призматической шпонкой.

–  площадь поперечного сечения для шлицевого вала с прямобочными шлицами.

– полярный момент сопротивления для сплошного круглого сечения диаметром d.                                                   

– полярный момент сопротивления для полого круглого сечения.                                                       

–  полярный момент сопротивления для вала с одной призматической шпонкой.

Примечание – Значения моментов сопротивления приведены в таблице А.5.

 – полярный момент сопротивления для шлицевого вала.

Для  вала – шестерни в сечении по зубьям геометрические характеристики поперечного сечения определяют как для сплошного сечения по начальному диаметру d_w, а для вала червяка – по диаметру впадин d_f .

6. Определяют частные коэффициенты запасов прочности по нормальным S_{Т s} и касательным S _{T τ} напряжениям

                             S_{Т s} = ; S _{T τ} = ,                                    (1.6)

,  – пределы текучести материала вала по нормальным и касательным напряжениям, МПа (таблица А.2).

7. Определяют общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести по гипотезе прочности максимальных касательных напряжений в опасных сечениях вала

                          ,                        (1.7)

1,3...2,0 – допустимые значения для коэффициента запаса прочности по текучести; – коэффициент перегрузки (из каталога на электродвигатель); – максимальный кратковременно действующий вращающий момент (момент перегрузки).

---

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 240; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!