508

Моменты сопротивления:

WА-А = πd13 /32 – bt1(d1 – t1)2/(2d1) =

= π·363/32 – 10·5·(36 – 5)2/(2·36) = 3913 мм3; WБ-Б = WВ-В = πd13 /32 = π·363/32 = 4580 мм3;

WГ-Г = πd3f 1 /32 = π ·60,573/32 = 21816 мм3;

WД-Д = π ·303/32 = π ·302/4 = 2651 мм3.

Полярные моменты сопротивления:

WрА-А = πd13 /16 – bt1(d1 – t1)2/(2d1) =

= π·363/16 – 10·5·(36 – 5)2/(2·36) = 8494 мм3; WрБ-Б = WрВ-В = π·363/16 = 9161 мм3;

WрГ-Г = πd3f 1 /16 = π ·60,573/16 = 43632 мм3.

5)Характеристики материала вала: σ–1 = 410 МПа, τ–1 = 240 МПа, ψσ = 0,1; ψτ = 0,05 (см. табл. 28).

6)Коэффициент из [11]: β = 0,9;

А-А (шпоночная канавка): Кσ = Кτ = 1,9; εσ = ετ = 0,73;

Б-Б (напрессовка): Кσ/εσ = 4 (для посадки H7/s6); Кτ/ετ = 1 + + 0,6·4 = 3,4;

В-В (переходное сечение): при радиусе галтели rг = 2,5 мм и rг/d = 2,5/36 = 0,07, а также при отношении соседних диаметров D/d = 60,57/36 = 1,7 методом интерполяции найдем Кσ = 1,85; Кτ = 1,45; коэффициенты εσ = ετ = 0,73;

Г-Г (зубья): Кσ = 1,69; Кτ = 1,58; εσ = ετ = 0,68; Д-Д (переходное сечение и посадка с натягом): Кσ/εσ = = 3,8/1,15 = 3,3; Кτ/ετ = 1 + 0,6 · 3,3 = 2,98

(принято для напрес-совки).

7) Амплитудные и средние напряжения в сечении А-А:

σa = σè = M /W = 99400 / 3913 = 25,4 Ì Ï à; σm = σp(c) = Fa / A = 210 / 968 = 0,22 Ì Ï à.

Их значения в других сечениях, а также исходные данные и результаты расчётов сводятся в табл. 30.

Для уточнённого расчёта вала можно использовать модуль Shaft программного комплекса APM

WinMachine.

Для расчета вала в APM необходимо:

1.Запустить модуль Shaft.

2.Используя средства рисования «цилиндр» и «конус», нарисовать вал по размерам, определённым в приближённом расчёте.

3.На валу при помощи средств нанесения конструктивных элементов оформить по необходимости фаски, проточки, галтели, шпонки, шлицы, отверстия, резьбу.

4.При наличии напрессованных деталей, используя кнопку «Концентратор напряжений», указать точки концентрации напряжений (по краям ступиц зубчатых колёс, подшипников). Коэффициенты концентрации напряжений для напрессованных деталей принимать из [11].

5.Поставить опоры.

6.Нанести нагрузки, действующие на вал от элементов передач: крутящий момент Т; изгибающий момент М; окружную, радиальную, осевую силы; силу действующую на хвостовик вала от открытой передачи. Следует помнить, что крутящий момент необходимо прикладывать парно, т.е.

всечении А-А — одного направления, а в сечении Г-Г — противоположного. Осевые силы следует приложить на оси вала в точках 3 и 4 (см. рис. 37, б), посередине ступиц (на схеме это два сечения

— А-А и Д-Д) и противоположно результирующей осевой силе — на фиксированной опоре.

Таблица 30

Уточнённый расчёт промежуточного вала редуктора. Крутящий момент TII = 84 Н·м

101

Выводы. 1. Наиболее опасное сечение Б-Б — у края конического колеса, где коэффициент запаса минимальный.

2. Коэффициент запаса в опасном сечении превышает максимально рекомендуемый, что явилось следствием повышения диаметров вала в целях унификации подшипников быстроходного и промежуточного валов.

7.Из библиотеки материалов назначить сталь, из которой предполагается изготовить вал.

8.При выполнении всех вышеизложенных действий при нажатии правой кнопки мыши на нарисованном элементе (и нахождении в соответствующей этому элементу команде) высвечивается окно для ввода точного значения величины или её редактирования и удаления.

9.Произвести расчёт.

10.Вывести на экран окно выбора просмотра результатов расчета. Пометить знаком «галочка» пункт «Рисовать вал». Нажать кнопку «Усталостный расчёт», при этом на экране появится окно с результатом расчёта.

11.Проанализировать полученную кривую распределения коэффициента запаса усталостной прочности по длине вала.

На рис. 39 приведена распечатка графика коэффициентов запаса вала по исходным данным примера 21. Значения s > 20 на диаграмме не показываются.

102

Рис. 39. Результат уточнённого расчёта вала в модуле Shaft

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ

КЗАЩИТЕ ПРОЕКТА

1.Как определяются потребная мощность и частота вращения вала электродвигателя?

2.Как определяется общее передаточное отношение привода?

3.Как определяется общий КПД привода?

4.Как разбивается общее передаточное отношение по ступеням привода и редуктора?

5.Как выполняется технико-экономический расчёт?

6.Какова связь между крутящими моментами тихоходного и быстроходного валов?

7.По каким критериям рассчитываются зубчатая передача, червячная передача, ремённая передача, цепная передача (в зависимости от заданной схемы)? С каким видом отказа детали связан расчёт по каждому из критериев?

8.Почему для шестерни назначена более высокая прочность, чем для колеса?

9.Как принимается класс нагрузки и в каких расчётах он учитывается?

10.Какой был задан или принят в задании исполнительный механизм и как режим его работы учитывался в расчётах деталей?

11.Как определяются допускаемые напряжения в зубчатых передачах?

12.По какому циклу изменяются в зубчатых передачах:

—изгибные напряжения,

—контактные напряжения?

13.Что учитывает коэффициент концентрации нагрузки и как он зависит от твёрдости колёс?

14.От чего зависит величина коэффициента динамической нагрузки?

15.По каким нормам регламентируется степень точности изготовления зубчатых колёс?

16.Каков физический смысл коэффициента перекрытия?

17.Как влияет наклон зубьев на несущую способность зубчатых передач?

18.Из каких соображений назначается минимальный угол наклона зубьев?

19.Почему ширина цилиндрической шестерни больше ширины колеса?

20.Что такое модуль зацепления, почему он стандартизирован (или не стандартизирован)?

21.Перечислите причины, по которым коническая передача имеет более низкую нагрузочную способность, чем цилиндрическая.

22.В каких интервалах должны находиться числа зубьев червячной передачи?

23.Как изменяется КПД червячной передачи в зависимости от числа заходов червяка и почему?

103

24.С какой целью в червячной передаче принимают антифрикционные материалы?

25.В чем заключается тепловой расчёт червячного редуктора?

26.Как выполняется расчёт змеевика в червячном редукторе?

27.Какую роль для червяка играет его жёсткость?

28.Какие силы возникают в зацеплениях зубчатых и червячных передач?

29.Почему число звеньев цепи следует принимать чётным?

30.Что называется цапфой, шипом, шейкой, пятой?

31.В чём заключается расчёт валов:

—ориентировочный;

—приближённый;

—уточнённый?

32.По каким циклам изменяются нормальные и касательные напряжения в сечениях валов?

33.Почему тихоходный вал имеет больший диаметр, чем быстроходный?

34.Как определяется приведенный момент в расчётном сечении вала?

35.Как выбираются тип подшипников и схемы их расположения?

36.Какая опора принимается плавающей? Фиксированной?

37.Как определяются радиальные нагрузки на подшипники?

38.Обоснуйте целесообразность принятия типа подшипниковых крышек (накладных или врез-

ных).

39.Дайте обоснование конструкции вал-шестерня. Изложите достоинства и недостатки такой конструкции.

40.Дайте обоснование конструкции вала (ступенчатой, гладкой).

41.Как регулируют подшипники качения и коническое зацепление?

42.Как выбирают допускаемые напряжения в шпоночных соединениях?

43.Как влияет угол обхвата на тяговую способность ремённой передачи и каково его минимальное значение?

44.Как определяется толщина стенки корпуса и чем ограничивается её минимальное значение?

45.Как определяются диаметр и длина ступицы?

46.Дайте обоснование принятого материала: зубчатых колёс, валов, корпуса. Дайте расшифровку обозначения марки применённых материалов.

47.Какие термические обработки материалов приняты и как это повлияло на их механические свойства?

48.Какой принят угол профиля канавки клинового ремня и соответствует ли он углу профиля сечения ремня?

49.Для чего создаётся предварительное натяжение ремней?

50.Как производится регулировка натяжения ремённой передачи?

51.Чем обеспечивается равномерность распределения нагрузки по сателлитам планетарной пере-

дачи?

104

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Курс «Детали машин и основы конструирования» является базовой дисциплиной для специальных дисциплин, связанных с подъёмно-транспортными, строительными, путевыми и другими машинами. В курсовом проекте студент закрепляет теоретические знания в расчётах деталей машин, учится оформлять схемы и чертежи в соответствии с требованиями стандартов, пользоваться справочной литературой.

Всвоём первом конструкторском проекте студент самостоятельно назначает материалы деталей

итермическую обработку, точность изготовления и монтажа деталей, точность размеров и шероховатости поверхностей, получая таким образом возможность закрепить знания по другим дисциплинам: материаловедение, метрология и взаимозаменяемость, технология конструкционных материалов. Методики теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов и других учебных дисциплин широко используются в курсовом проектировании.

Использование компьютерных программных продуктов позволяет вести многовариантные расчёты и выбирать оптимальный вариант. Знание компьютерной графики позволяет качественно выполнять схемы, эскизы и чертежи. Выполнение технико-экономических расчётов вводит студента в область экономических знаний. Курсовой проект по деталям машин способствует качественному выполнению курсовых проектов по специальным дисциплинам.

105

Библиографический список

1.Алгоритмы к программам по теории механизмов и деталям машин: Метод. указ. / Сост. Б.В. Глухов, Б.Е. Татаринцев. Новосибирск, 1991. 97 с.

2.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 1–3. М., 2003.

3.Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. Л., 1983. 464 с.

4.Глухов Б.В. Курс теории механизмов и машин: Учеб. пособие. Новосибирск, 2006. 388 с.

5.Глухов Б.В. Курсовое проектирование по теории механизмов: Учеб. пособие. Новосибирск, 2008. 183 с.

6.Глухов Б.В., Игнатюгин В.Ю. Курс деталей машин: Учеб. по-собие. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2010. 320 с.

7.Детали машин: Учебник / Под ред. О.А. Ряховского. М., 2002. 544 с.

8.Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скобейда. Минск, 2001. 290 с.

9.Иванов М.Н. Детали машин: Учебник. М., 1991. 383 с.

10.Конструирование деталей машин: Метод. указ. / Сост. Б.В. Глухов. Новосибирск, 1996. 76 с.

11.Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие / С.А. Чер-навский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. М., 2005. 416 с.

12.Проектирование деталей машин: Метод. указ. / Сост. Б.В. Глухов. Новосибирск, 1995. 64 с.

13.СТО СГУПС 1.01 СДМ.01–2007. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению. 59 с.

14.Чуфистов Е.А. Расчёт деталей и узлов транспортных и технологических машин: Учеб. пособие. Пенза, 2009. 352 с.

106

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

107

Приложение Б

Технические данные двигателей АД серии АИР

108

Окончание прил. Б

109

Приложение В

110