Расчетный анализ вала конического редуктора. Расчет и выбор посадки с гарантированным натягом. Расчет калибров. Анализ размерной цепи

Задание на курсовое проектирование.

Тема: «Расчетный анализ вала конического редуктора»

Таблица А1 – Исходные данные для расчета (Вариант №12).

Сопряжения
а					б	в	г
d, мм	d2, мм	l, мм	Mкр, Нм	P Кн	d, мм	соединение	Номер подшип.	R, кН	Класс
45	100	65	45	1,1	50	Шпонка призматическая, соединение нормальное	7310	17,0	0

* Примечания:

1. Нагрузка  с ударами, перегрузки до 150%

2. Материал вала – Сталь 20

3. Материал втулки – Сталь 45

Таблица А2 – Исходные данные для расчета размерной цепи.

А1	A2, А3	А4	А5	А6	А0
100h9	27h7	8h9	40p6	2f8	0.1-0.3

Замыкающее звено  А₀ – зазор между крышкой подшипника и наружным кольцом подшипника.
Содержание

1. Анализ конструкционного узла……………………………………………...3

2. Расчет и выбор посадки с гарантированным натягом………………..…….4

3. Выбор посадки шпоночного соединения………………………...………….9

4. Выбор параметров центрирования посадок шлицевых соединений…….10

5. Расчет и выбор посадок колец подшипника качения…………………….10

6. Расчет калибров……………………………………………………………...13

7. Анализ размерной цепи……………………………………………………..15

8. Библиографический список………………………………………………..18

Библиографический список

1.  Байделюк В.С. Основы взаимозаменяемости: учебное пособие для студентов специальности 030500 всех форм обучения и учащихся техникумов и колледжей. – Красноярск: СибГТУ,2001. – 124 с.

2.  ГОСТ 25346-89. Основные нормы взаимозаменяемости ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.

3.  ГОСТ 24853-81. Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски.

4.  ГОСТ 23360-78. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечения пазов. Допуски и посадки

 

1  Анализ конструкции входного вала конического редуктора

Конические редукторы используются в различных приводах механизмов и машин, где необходимо передавать вращательное движение под углом. Для нормальной работы конической зубчатой передачи необходимо обеспечить определенный боковой зазор и правильность зацепления (пятно контакта) в конической паре, а также обеспечить регулирование осевого и радиального зазоров в подшипниках качения.

В рассматриваемой конструкции входной вал конического редуктора установлен на двух конических роликовых подшипниках в стакане. Зазор в подшипниках (между крышкой подшипника и наружным кольцом подшипника) регулируется набором прокладок между фланцем стакана и крышкой подшипника.

Стакан собирается как отдельная сборочная единица, устанавливается в корпус редуктора и крепится к нему болтами. Перемещая стакан в осевом направлении, регулируют правильность зацепления и зазор в конической паре редуктора.

Исходя из назначения и конструкции рассматриваемого входного вала конического редуктора можно сделать заключение: редуктор общего назначения; при расчетах целесообразно использовать квалитеты средней точности.

2 Расчет и выбор посадки с натягом

2. 1 Требования, предъявляемые к посадке  с натягом

Посадки с натягом  в механизмах и машинах применяют для соединения деталей и передачи крутящего момента. Прилагаемый крутящий момент должен передаваться за счет сил  трения, возникающих на сопрягаемых поверхностях деталей под воздействием натяга. При выборе посадки для конкретного сопряжения необходимо выдержать два условия:

1)  При наименьшем натяге должна обеспечиваться передача внешнего момента, осевой силы и их совместного действия.

2)  При наибольшем натяге выбранная посадка не должна разрушать сопрягаемые детали.

2. 2 Расчет посадки с натягом

Для расчета предложено соединение вал редуктора – коническая шестерня. По заданию на сопряжение действует крутящий момент и осевая сила, поэтому расчет посадки с натягом будем вести для условия совместного действия крутящего момента и осевой силы.

Условия выбора посадки:

                              

где [N _min], [N _max] – допустимый минимальный и максимальный натяги в сопряжении;

N _min, N _max – минимальный и максимальный натяги выбранной посадки.

Величина удельного контактного эксплуатационного давления определяется по формуле:

                                                                           (2. 2. 1)

Где: M_кр - крутящий момент, M_кр =45Нм;

d, l - номинальные диаметр и длина соединения, d=45, l=65 мм;

n - коэффициент запаса прочности соединения на возможные перегрузки, n=1,5 – 2; (Учитывая наличие шпонки в соединении, примем n=1)

f - коэффициент трения (см. прил. А2 [1]), для сталей f=0,15.

Р – осевая сила, Р =1100 Н.

                  

Определим наименьший натяг, предварительно определив коэффициенты Ляме С₁ и С₂:

                                                                               (2. 2. 2)

                                                                                       (2. 2. 3)

Где: d – номинальный диаметр соединения, d=45 мм;

d₂ – диаметр кольца, d₂=100мм;

d₁ = 0, т. к. вал цельный;

m_{1 ,} m₂ – коэффициенты Пуассона для металлов (сталей) вала и отверстия, m_1, m₂= 0,3 (прил. А1 [1]).

     

Определяем величину наименьшего натяга по формуле:

                                                                            (2.2.4.)

Где: Е₁, Е₂ – модули упругости материалов соединяемых деталей (прил. А1[1]),

Для стали Е= (1,9 – 2,2)×10¹¹ Па; примем Е=2∙10¹¹Па

Определим минимальный натяг [N _min], обеспечивающий передачу заданного крутящего момента и осевой силы:

                         (2. 2. 5)

Где: U = 2K(Rz1+Rz2) – поправка, учитывающая смятие неровностей поверхностей деталей при запрессовке;

К – коэффициент смятия неровностей (прил. А. 4, [1]);

К = 0,3 для деталей из одинакового материала; сборка со смазкой;

Rz1 и Rz2 – высота микронеровностей поверхностей вала и отверстия (прил