Технічне завдання на проект (стр. 4 из 7)

s_Fmax = s_F (T_1max /T_1F )£ [s]_Fmax

[s]_Fmax1 = 97.05*2 = 194.1 < 685 МПа.

[s]_Fmax1 = 86.11*2 = 172.22 < 630,2 МПа.

6.6 Розрахунок параметрів зубчатої передачі (ст 311[1]).

h_a – висота головки зубця;

h_f = 1.25 Mn = 1.25*4.5 = 5.625 – висота ніжки;

h = 2.25 Mn = 2.25*4.5 = 10.125 – висота зубця;

с = 0.25 Mn = 0.25*4.5 = 1.125 – радіальний зазор;

a_n = 20⁰ кут профілю зубів.

Розміри вінців зубчастих коліс:

d₁ = 98.77; d₂ = 301.23 – ділильні діаметри;

dа₁ =d₁ + 2Mn = 98.77 + 2*4.5 = 107.77 мм;

dа₂ =d₂ + 2Mn = 301.23 + 2*4.5 = 310.23мм;

df₁ =d₁ – 2.5Mn = 98.77 - 2*4.5 = 87.52 мм;

df₂ =d₂ – 2.5Mn = 301.23 - 2*4.5= 289.98мм;

Розрахунок сил у зачепленні зубців передачі :

F_t = 8156.16 H;

F_r = F_t tg a_n /cos b = 8156.16 tg 20/0.91 = 3257.72 H;

F_a = F_t tgb = 8156.16 tg 24.3213 = 3686.3 H.

7. Розрахунок валів

7.1 Складання компоновочного креслення.

Визначення орієнтовних значень діаметрів валів за формулою:

d = ³ÖT/0.2[t]_кр, мм;

де [t]_кр = 35 МПа – приблизне значення допустимого напруження кручення;

d₁ = ³ÖT/0.2[t]_кр= ³Ö34327/0.2*35 = 16.9 мм – приймаю d₁ = 20 мм;

d₂ =³Ö131149/0.2*35 = 26.5мм – приймаю d₂ = 30 мм;

d₃ = ³Ö402792/0.2*35 = 38,6мм – приймаю d₂ = 40 мм;

d₄ = ³Ö1198466/0.2*35 = 55,5мм – приймаю d₂ = 60 мм;

Виходячи з компоновочного креслення знаходимо відстані між точками прикладання зусиль на валах. Для виготовлення валів приймаємо сталь 45, термообробка – нормалізація.

[s]₃₂^II = 125 МПа – допустимі напруження згину при другому роді навантаження;

[s]₃₂^III = 95 МПа – при третьому роді навантаження;

[s]_кр^I = 115 МПа – допустиме напруження кручення;

a = [s]₃₂^III /[s]₃₂^II = 95/125 = 0,76 – коефіцієнт впливу напружень кручення на зведений момент при наявності згинального моменту;

7.2 Розрахунок вхідного вала. Вал І.

а) Знаходимо реакції опор в вертикальній площині:

SM_Ax = o;

R_Bx = Ft*b/(b + c) = 1716*50/(50 + 50) = 858 H;

R_Ax = R_Bx = 858 H;

b) Згинальні моменти:

M_Cx = M_Ax = o;

M_Dx = R_Bx *c = 858 *0.05 = 42.9 H*м;

c) Знаходимо реакції опор в горизонтальній площині:

SM_Ay = o;

R_By = Fr1b – Fa1* (dw₁ /2)/(b + c) = (657*50 – 564*20)/(50 + 50) = 216 H;

SM_By = o;

R_Ay = Fr1c – Fa1* (dw₁ /2)/(b + c) = (657*50 + 564*20)/(50 + 50) = 441 H;

d) Згинальні моменти:

M_Dⁿ _y = - R_By * c = -216*0.05 = -11 Н*м;

M_D^л _y = M_Dⁿ _y- Fa1* (dw₁ /2) = -11 – 564*0,02 = 22 Н*м;

Епюра сумарних згинальних моментів :

M_Sⁿ_D =Ö42,9² + 11² = 44 Н*м;

M_S^л_D =Ö42,9² + 22² = 48 Н*м;

Епюра крутних моментів : на вал від точки С до точки D діє крутний момент Т = 34,3 Н*м;

Епюра приведених моментів :

М_пр = Ö M_S²+ (aТ)² ;

M_прⁿ_D = 44 Н*м;

M_пр^л_D =Ö48² + (0,76*34,3)² = 54,6 Н*м;

М_прС = М_прА = Т = 34,3 Н*м;

Знаходимо діаметри вала :

d_c = d_A = ³ÖT/0.2[t]_кр= ³Ö34.3*10³ /0.2*115 = 11 мм – приймаю d_c = 22 мм; d_A = 25 мм.

d_D = ³Ö M_прD /0.1[s]₃₂^III =³Ö54.6*10³ /0.1*95 = 17.9 мм – приймаю d = 28 мм;

d_B = ³Ö44*10³ /0.1*95 = 16.6 мм – приймаю d = 25 мм;

7.3 Розрахунок проміжного вала. Вал ІІ.

а) Знаходимо реакції опор в вертикальній площині:

SM_Вx = o;

R_Аx = Ft₂*b – Ft₃*с /(b + а) = 1716*50 – 3035*50/(50 + 50) = - 659 H;

SM_Аx = o;

R_Вx = Ft₂*а+ Ft₃*(a + b + с)/(b + а) = 1716*50 + 3035*(50 +50 + 50) /(50 +50) = 5410 H;

b) Згинальні моменти:

M_32Вx = - Ft₃*с = 3035*0,05 = -152 Н*м;

M_32Сx = - Ft₃*(b +с) + R_Вx *b = 3035*(0,05+ 0.05) + 5410*0.05 = -33 Н*м;

с) Знаходимо реакції опор в горизонтальній площині:

SM_Ay = o;

R_By = Fr₃ (a +b +c) – Fa₃* (dm₃ /2) – Fr₂*a - Fa₂* (dw₂ /2)/(a + b) = 1053(50 + 50 + 50) – 331*43 – 657*50 – 564* 80/ (50 + 50) = 657 H;

SM_By = o;

R_Ay = Fr₃ *c – Fa₃* (dm₃ /2) + Fr₂*b - Fa₂* (dm₂ /2)/(a + b) = 1053*50 – 331*43 + 657*50 – 654* 80/ (50 + 50) = 189 H;

б) Згинальні моменти:

M_32Dy = - Fa₃*d_m3 /2 = 331*0.043= -14 Н*м;

M_32Вy = Fr₃*с - M_32Dy = 1053*0,05 - 14 = 38 Н*м;

M₃₂ⁿ_Cy = - R_By* b + Fr₃ (b +c) - M_32Dy = - 657*0.05 + 1053*(0.05 + 0.05) - 14 = 58 Н*м;

M₃₂^л_Cy = M₃₂ⁿ_Cy - Fa₂* (dm₂ /2) = 58 - 564*0.08 = 13 Н*м;

Епюра сумарних моментів:

M_SD = M_32Dy =14 Н*м;

M_SB =Ö152² + 38² = 156 Н*м;

M_Sⁿ_C =Ö33² + 58² = 67 Н*м;

M_S^л_D =Ö33² + 13² = 35 Н*м;

Епюра крутних моментів :

На вал від точки С до точки D діє крутний момент Т = 131.1Н*м

Епюра приведених моментів :

M_{пр D} =Ö14² + (0,76*131.1)² = 100,6 Н*м;

М_прB = Ö156² + (0,76*131.1)² = 185 Н*м;

М_прⁿ _C = Ö67² + (0,76*131.1)² = 120 Н*м;

M_пр^л_C = 35 Н*м;

Знаходимо діаметри вала :

d_D = ³Ö100600/0.1*95 = 21.9 мм – приймаю d_D = 24 мм;

d_B = ³Ö185000/0.1*95 = 24.9 мм – приймаю d = 25 мм;

d ⁿ _C = ³Ö120000/0.1*95 = 23.2 мм – приймаю d = 30 мм;

d^л _C = ³Ö35000/0.1*95 = 15.4 мм – приймаю d = 25 мм;

7.4 Розрахунок проміжного вала. Вал ІІI.

а) Знаходимо реакції опор в вертикальній площині:

R_Ax = (Ft₄ (b + c) + Ft₅ c)/(a + b + c) = 3035.8*(75 + 75) + 8156*75 / (60 + 75 + 75) = 5081.3 H;

R_Bx = (Ft₅ (a + b) + Ft₄ a)/(a + b + c) = 8156*(60 + 75) + 3035.8*60 / (60 + 75 + 75) = 6110.5 H;

b) Згинальні моменти :

M_32Dx = - R_B *c = - 6110.5*0.075 = - 458.3 H*м;

M_32Cx = Ft₅ *b - R_Bx *(b +c) = 8156 * 0.075 - 6110.5*(0.075 +0.075) = - 304.8 H*м;

с) Знаходимо реакції опор в горизонтальній площині:

R_By = Fa₄ * (dm₄ /2) + Fa₅* (dw₅ /2) + Fr₅* (a +b) - Fr₄ *a/(a + b + c) = 1053*136 + 3686.3*49 + 3257.7*(60 + 75) - 331.8*60 / (60 + 75 + 75) = 3541.5 H;

R_Ay = Fa₄ * (dm₄ /2) + Fa₅* (dw₅ /2) + Fr₄* (b +c) - Fr₅ *c/(a + b + c) =1053*136 + 3686.3*49 + 331.8*(75 + 75) - 3257.7*75 / (60 + 75 + 75) = 615.6 H;

Згинальні моменти:

M_32Dⁿ _y = - R_By * c = 3541.5 * 0.075= -265.6 Н*м;

M_32D^л _y = - R_By * c + Fa₅* (dw₅ /2) =3541.5 * 0.075 + 3686.3*0.049 = -84.9 Н*м;

M₃₂ⁿ_c = Fr₅ *b- R_By * (b +c) + Fa₅* (dw₅ /2) =3257.7 * 0.075 - 3541.5*(0.075 + 0.075) + 3686.3*0.049 = - 106.2;

M₃₂^л_c = M₃₂ⁿ_c + Fa₄* (dm₄ /2) = -106.2 + 1053*0.136 = 37 Н*м;

Епюра сумарних згинаючих моментів :

M_Sⁿ_D =Ö458,3² + 256.6² = 529.7 Н*м;

M_S^л_D =Ö458,3² + 84.9² = 466 Н*м;

M_Sⁿ_C =Ö304.8² + 106.2² = 322.7 Н*м;

M_S^л_C =Ö304.8² + 37² = 307 Н*м;

Епюра крутних моментів : на вал від точки С до точки D діє крутний момент Т = 402.7 Н*м;

Епюра приведених моментів :

M_прⁿ_D = M_Sⁿ_D = 529.7 Н*м;

M_пр^л_D =Ö466² + (0,76*402.7)² = 557 Н*м;

М_прⁿ_С = Ö322.7² + (0,76*402.7)² = 444.7 Н*м;

M_пр^л_C = M_S^л_C = 307 Н*м;

Знаходимо діаметри вала :

d_B = d_A = d ^л_С = ³Ö307000/ 0.1*95 = 31.8 мм – приймаю d = 35 мм;

d ⁿ_С = ³Ö444700 / 0.1*95 = 36 мм – приймаю d = 36 мм;

d ^л_D = ³Ö 557000 / 0.1*95 = 38.8 мм – приймаю d = 40 мм;

d ⁿ_D = ³Ö529.7*10³ /0.1*95 = 38.2 мм;

7.5 Розрахунок вихідного вала. Вал ІV.

а) Знаходимо реакції опор в вертикальній площині:

R_Ax = Ft₆ *b /(a + b) = 8156*30 / (135 + 80) = 3034.8 H;

R_Bx = Ft₆ *a/(a + b) = 8156* 135 / (135 + 80)= 5121.2 H;

b) Епюри згинальних моментів :

M_32Dx = - R_Bx *b = 5121.2 * 0.08 = 409.7 H*м;

с) Знаходимо реакції опор в горизонтальній площині:

R_By = Fr₆ * a - Fa₆* (dw₆ /2) /(a + b) = 3257.7*135- 3686.3 * 150 / (135 + 80) = - 526.3 H;

R_Ay = Fr₆ * b + Fa₆* (dw₆ /2) /(a + b) = 3257.7*80 + 3686.3 * 150 / (135 + 80) = 3784 H;

Згинальні моменти:

M_32Dⁿ _y = - R_By * b = 526.3 * 0.08 = 42.1Н*м;

M_32D^л _y = 42.1 - Fa₆ (dw₆/2) =42.1 - 3686.3*0.15 = -510.8 H*м;

Епюра сумарних моментів :

M_Sⁿ_D =Ö409.7² + 42.1² = 411.8 Н*м;

M_S^л_D =Ö409.7² + 510.8² = 654.8 Н*м;

Епюра крутних моментів : на вал від точки С до точки D діє крутний момент Т = 1198.46 Н*м;

Епюра приведених моментів :

М_пр = Ö M_S²+ (aТ)² ;

M_прⁿ_D = M_Sⁿ_D = 411.8 Н*м;

M_пр^л_D =Ö654.8² + (0,76*1198.46)² = 1121.7 Н*м;

М_прA = M_прC = 1198.46 Н*м;

Розраховую діаметри вала :

d_c = d_A = ³ÖTс/0.2[t]_кр= ³Ö1198600 / 0.2*115 = 37 мм – приймаю d_c = 40 мм ; d_A = 50 мм;

d_D = ³Ö M_прD /0.1[s]₃₂^III =³Ö1121.7*10³ /0.1*95 = 49 мм – приймаю d = 55 мм;

d ⁿ_D = ³Ö411.8*10³ /0.1*95 = 35 мм– приймаю d = 50 мм;

7.6 Розрахунок тихохідного вала на витривалість:

Матеріал валу - сталь 45, нормалізована за такими характеристиками:

s_b = 610 Мпа – тимчасовий опір розриву;

s_-1 = 270 Мпа – границя витривалості при симетричному циклі напружень згину;

t_-1 = 150 Мпа - границя витривалості при симетричному циклі напружень кручення;

y_s = 0,1; y_t = 0,05 – коефіцієнти чутливості матеріалу до асимерії циклу напружень відповідно при згині і крученні;

Сумарні згинальні моменти в небезпечних перерізах:

М_{31 І-І} = 654.8 10³ Н м;

М_{31 ІІ-ІІ} = 0;

М_{31 ІІІ-ІІІ} = 0;

Т = 1198,6 * 10³ Н мм;

[n] = 1.8;

7.6.1. Концентрація напружень в перерізі І – І зумовлена шпоночним пазом і посадкою ступиці на вал.

1) К_s = 1,76 К_t = 1,56 - маштабні коефіцієнти для сталі 45 при даному діаметрі – табл. 5.12 (ст.184 [2]);

Е_s= 0,79; Е_t= 0,69 - коефіцієнти стану – табл. 5.16 [2];

R_a = 2.5мкм;

К_s^п = К_t^п = 1,23 - табл. 5.14 [2];

К_sD = (К_s + К_s^п- 1)/ Е_s = (1.76 + 1.23 – 1)/ 0.79 = 2.52;

К_tD = (К_t + К_t^п- 1)/ Е_t = (1.56 + 1.23 – 1)/ 0.69 = 2.59

2) По таблиці 5,15 при s_b = 610 МПа і посадці Н7/К6 і d_b = 55мм.

К_sD = 2,55 – беремо К_sD = 2,55; К_tD = 2,59;