2.4 Расчет шпонки на прочность
Шпонка рассчитывается на прочность при смятии:
Шпонка рассчитывается на
прочность при смятии: 
(6), где
и lШ=Lст-10 (7),
где: σСМ-напряжение при смятии; dвала-диаметр вала двигателя; lР-рабочая длина шпонки; h-высота шпонки; t1-глубина паза в валу; lШ-длина шпонки;; [σсм]-допускаемое напряжение при смятии; T2- Момент вращения ведомого вала плоскоременной передачи;
Определим данные: dвала=31 мм [1, т. 5.1]; [σСМ]=60…100 МПа [из лек.];
Подставим известные значения в (7)→ (6)
lШ= Lст.-10мм=48-10=38 мм, округлим по ГОСТ lШ=40 мм [примечание к [1, т.4.1]]
и σСМ=
< 100 МПа
Найденное значение меньше допустимого
4 РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЗУБЧАТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
Передача является цилиндрической прямозубой.
4.1 Выбор материала шестерни и колеса
Шестерня [1, т. 11.6]
Марка стали 40ХН, улучшение
Твердость 295НВ
Допускаемое контактное напряжение [σк]2 540 МПа
Допускаемое напряжение изгиба [σи]2 270 МПа
Колесо [1, т. 11.6]
Марка стали 40ХН, нормализация
Твердость 250 НВ
Допускаемое контактное напряжение [σк]3 466 МПа
Допускаемое напряжение изгиба [σи]3 240 МПа
Общее допускаемое контактное напряжение σк]=[σк]3=466 МПа
4.2 Определение межцентрового расстояния
(9)
Обозначения: a-межцентровое расстояние; Ка-числовой коэффициент; U-передаточное отношение зубчатой передачи; T3-крутящий момент на ведомом валу зубчатой передачи; kβ-коэффициент учитывающий распределение нагрузки по зубьям; [σк]-общее контактное напряжение; ψbа-коэффициент ширины колес.
Определим данные: Ka=49.5 [из лек.]; U=4 [из п. 1.1.5]; T3=512 Н*м [из п. 1.1.7]; kβ = =1.07 [1, т. 9.11]; ψba=0.5 [1, т. 9.1].
Примечание: kβ выбирался с учетом ψbd=
=
Обозначения: ψbd-относительная ширина колес.
Подставим известные значения
в (9) 
168 мм
Округлим по ГОСТ а=180 мм [1, т. 9.2]
4.3 Модуль зацепления передачи
;
Округлим по ГОСТ m=3 [1, т. 5].
4.4 Назначение числа зубьев шестерни и колеса
z3=z2*U=24*4=96.
Обозначения: z2-число зубьев шестерни; z3-число зубьев колеса.
4.5 Назначение угла наклона зубьев
Т.к. передача прямозубая β=00-угол наклона зуба.
4.6 Определим основные размеры шестерни и колеса
1) Диаметр делительных окружностей
d2=m* z2 /cos β =3*24=72 мм
d3=m*z2/cos β =3*96=288 мм
2) Диаметр выступов зубьев
da2=d2+2m=72+2*3=78 мм
da3=d3+2m=288+2*3=294 мм
3) Диаметр впадин зубьев
df2=d2-2.5m=72-2.5*3=64.5 мм
df3=d3-2.5m=288-2.5*3=280.5 мм
4)Ширина венца зубчатых колес
b3=ψba*a=0.5*180=90 мм
b2=b3+5мм=95 мм
Обозначения: d2-средний делительный диаметр шестерни; d3-средний делительный диаметр колеса; b2-ширина зубчатого венца шестерни; b3-ширина зубчатого венца колеса; ψba-коэффициент ширины колес.
4.7 Определение окружной скорости передачи
Окружная скорость находится по
формуле 
=1.26 м/с
4.8 Назначение степени точности
Степень точности S=9 [1, т. 9.9], с учетом окружной скорости.
4.9 Проверочный расчет передачи на контактную прочность
(10),
где 
=487; 
=1;
=1.07;
Обозначения: σк-расчетное контактное напряжение; T3-крутящий
момент на ведомом валу зубчатой передачи; [σк]-допускаемое контактное напряжение; -коэффициент распределения нагрузки между зубьями; -коэффициент учитывающий распределение нагрузки по зубьям; d3-средний делительный диаметр колеса; b3-ширина зубчатого венца колеса; - коэффициент учитывающий механические свойства зубчатых
колес.
МПа < 466 МПа
Найденное значение меньше допустимого.
4.10 Найдем эквивалентное число зубьев:
zυ2=z2/cos3β=z2=24
zυ3=z3/cos3β=z3=96
Обозначения: zυ2-эквивалентное число зубьев шестерни; zυ3-эквивалентное число зубьев колеса; z1-число зубьев шестерни; z2-число зубьев колеса; β-угол наклона зубьев;
4.11 Определим наименее прочное колесо передачи по отношению [σи]/yF
Обозначения: yF-коэффициент формы зубьев; [σF]-напряжение изгиба.
Определим данные: yF2=3.9 [1, т. 9]; yF2=3.6 [1, т. 9];
[σи]2=270 МПа [из п. 3.1.1]; [σи]3=240 МПа [из п. 3.1.1].
Получим: [σи]2/yF2=270/3.9=69.2 МПа и [σи]3/yF3=240/3.6=66.66 МПа
Расчет ведем для шестерни, т.к. отношение имеет меньшее значение
4.12 Найдем расчетное напряжение изгиба:
(12)
Обозначения: σи-расчетное напряжение изгиба; [σи]-допускаемое напряжение изгиба ; yF-коэффициент формы зуба; yβ-коэффициент наклона зубьев(для прямозубых колес yβ=1); T3- крутящий момент на ведомом валу закрытого цилиндрического зубчатого редуктора; b2-ширина зубчатого венца шестерни; m-модуль зацепления зубчатой передачи.
Найденное значение меньше допустимого.
4.13 Основные геометрические размеры передачи
4.13.1 Толщина зубчатого венца
; принимаем 
;
4.16.2 Толщина диска
с=
; принимаем 
4.16.3 Диаметр вала:
;
Где Т3-крутящий
момент на ведомом валу закрытого цилиндрического зубчатого редуктора; 
- допускаемое напряжение при кручении
Диаметр вала принимаем dв = 
4.16.4 Диаметр ступицы колеса
;
Где dв- диаметр ведущего вала второй передачи.
4.16.5 Длина ступицы колеса
4.16.4 Фаска
Фаска под вал n=3 мм,
Фаска колеса 
.
Где m- нормальный модуль зубьев.
4.16.5 Диаметр расположения облегчающих отверстий
4.16.6 Диаметр облегчающих отверстий
4.16.6 Количество облегчающих отверстий
I=4
4.17.Выбор соединения с валом по ГОСТ-23360-78
Возьмем соединение шпоночное призматическое. Справочные данные:
Ширина шпонки b [1, т.4.1] 14 мм
Высота шпонки h [1, т.4.1] 9мм
Глубина паза в валу t1 [1, т.4.1] 5.5 мм
Глубина паза во втулку t2 [1, т.4.1] 3.8 мм
4.17.1 Расчет шпонки на прочность
Шпонка рассчитывается на прочность при смятии:
Шпонка рассчитывается на
прочность при смятии: 
(9), где
lР=lШ-b (10) и lШ=Lст-10 (11),
где: σСМ-напряжение при смятии; dвала-диаметр вала двигателя; lР-рабочая длина шпонки; h-высота шпонки; t1-глубина паза в валу; lШ-длина шпонки;; [σсм]-допускаемое напряжение при смятии; T3-крутящий момент на ведомом валу закрытого цилиндрического зубчатого редуктора.
Определим данные: dвала=47мм [1, т. 5.1]; [σСМ]=60…100 МПа [из лек.];
Подставим известные значения в (11)→(10)→ (9)
по ГОСТ lШ=90 мм [примечание к [1, т.4.1]]
lР=lШ-b=90-14=76 мм;
и 
< 100 МПа
Найденное значение меньше допустимого
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кузьмин А.В. Расчеты деталей машин: Справочное пособие.- 3-е изд. перераб. и. доп. –Минск.: Высшая школа, 1986.- 400 с.:ил.
2. Козлова С.Н. Детали машин/методические указания к курсовому проектированию./Саратов: Ротапринт. СГТУ.1997.
3. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Машиностроение, 1988.
4. Мовнин М.С. и др. Основы технической механики. Л.: Судостроение, 1969.
5. Чернин И.М. и др. Расчеты деталей машин. Справочное пособие.- Минск: Высшая школа, 1978.
6. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин: Учебник для техникумов.- 5-ое изд., перераб. И доп. – М.: Илекса, 1999.- 392 с.:ил.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.