Проектирование узла привода (КПД привода равен 0,9224; передаточное число привода - 13,64), страница 3

Допускаемое касательное напряжение кручения: [ τ_кр ] = 20…25 МПа = 22 МПа.

Диаметр консоли вала:

Принимаем стандартное значение диаметра вала:

Полярный момент сопротивления: мм³

Касательное напряжение кручения: τ_кр

При рекомендуемой высоте упорного заплечника: δ₁ = 2,5…3,5 мм = 2,5 мм

Cтандартный диаметр вала под манжетное уплотнение:

Принимаем диаметр вала для подшипников качения:

Диаметр вала под колесом: 

При высоте упорного бурта: δ₄ = 2,5…5 мм = 2,5 мм

диаметр бурта составляет:

Выбираем для вала с d_ПК =65 мм роликовые конические подшипники однорядные с углом α=15^o  - 7313 ГОСТ 333-79.

4.2. Основные размеры элементов узла привода и его конструктивная проработка.

Диаметр делительной окружности шестерни открытой передачи:

Ширина третий шестерни:

Стандартизированная ширина шестерни: b₃ = 60 мм

Количество зубьев третьей шестерни:

Уточненный диаметр открытой шестерни:

Окружная сила в зацеплении открытой передачи:

4.3 Проектные расчеты шпонок

Допускаемое напряжение смятия шпонки из стали 45 ГОСТ 1050 – 88  [σ_см] = 170 МПа.

Длина шпонки, установленной на валу, при d_К = 67 мм:

Длина шпонки, установленной на консольной части вала, при d_В = 60 мм:

Шпонка для установки зубчатого колеса на валу Шпонка 20 х 12 х 50 ГОСТ 23360-78

Шпонка для установки шестерни на консольной части вала Шпонка 18 х 11 х 50 ГОСТ 23360-78

4.4 Силовая схема

Рис. 2 Схема сил в зацеплениях привода

4.4. Определение опорных реакций.

Расстояния между точками приложения нагрузок, определяются из чертежа:

l1 = 95 мм

l2 = 54.5 мм

l3 = 54.5 мм

Моменты от осевых сил:

Рассмотрим плоскость XOZ:

Условие статического равновесия в плоскости XOZ относительно опоры 3:

Реакция четвёртой опоры в плоскости XOZ:

Условие статического равновесия в плоскости XOZ относительно опоры 4:

Условие статического равновесия сил в плоскости XOZ - выполняется:

Рассмотрим плоскость YOZ:

Условие статического равновесия в плоскости YOZ относительно опоры 3:

Реакция четвёртой опоры в плоскости YOZ:

Условие статического равновесия в плоскости XOZ относительно опоры 4:

Условие статического равновесия сил в плоскости YOZ - выполняется:

Полная реакция опоры 3:

Полная реакция опоры 4:

Построение эпюрМ_y

Построение эпюрМ_x

 

 

Построение эпюрМ_∑

 

678061

503205

 

4.4 Эпюры

5. Проверочные расчеты элементов узла привода

5.1 Проверочные расчёты вала

5.1.1 Расчёт вала на усталостную прочность

Проверяемое опасное сечение: место посадки колеса

Концентратор напряжений:  шпоночный паз

Предел прочности для стали Сталь 45, при цементации  σ_В = 600 МПа

Предел выносливости: σ_-1 = 0.5 σ_В = 300 МПа

Амплитудное значение напряжения под колесом: σ_a =

Эффективный коэффициент концентрации напряжений изгиба:  К_σ=1.7

Масштабный коэффициент, при d = 67 мм и Сталь 45 K_d = 0.63

Коэффициент шероховатости поверхности, при σ_В = 600 МПа K_F = 0.9

Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла ψ_σ = 0.1

Среднее напряжения (при R = -1): σ_m = 0

Запас сопротивления усталости по изгибу:

Предел выносливости по касательным напряжениям: τ_-1 = 0.3σ_В = 180 МПа

Амплитудное значение напряжения при кручении:  τ_a =τ_m =

Эффективный коэффициент концентрации напряжений кручения: K_τ = 1.4

Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла: ψ_τ = 0.05

Запас сопротивления усталости по кручению:

Коэффициент запаса сопротивления усталости:

Вывод: Условие работоспособности вала по критерию выносливости - обеспечивается: S = 4.6

5.1.2 Проверочный расчет вала на статическую прочность

Предел текучести для стали 45: σ_T=340 МПа

Максимальное эквивалентное напряжение:

Нормативный коэффициент запаса по статической прочности: [S_t] = 1,5…2,0

Расчетный коэффициент запаса по статической прочности:

Вывод: работоспособность вала по критериям циклической и статической прочности – обеспечивается.