Расчётно-графическая работа
по дисциплине «Детали машин»
Тема:
«Расчет вала и разработка конструкции вала»
Постановка задачи
Для заданной схемы нагружения вала:
- рассчитать реакции подшипников;
- построить эпюры изгибающих и крутящего моментов;
- определить диаметры и разработать конструкцию вала;
- выбрать подшипники качения;
- сравнить их долговечность с их минимально допустимым значением.
Исходные данные:
-угол наклона зубьев; - угол профиля зубьев; n1
=1200об./мин
Силы:
;
;
;
-диаметр
;
-расстояние
1 Определим силы реакций в подшипниках из условий равновесия:
; ; ; ; ;;
для подшипника №1 в плоскости YZ:
;
;
кH;
- для подшипника №2 в плоскости YZ:
;
;
кH;
проверим условие равновесия
;
Условие равновесия выполняется.
- для подшипника №1 в плоскости XZ:
;
;
кН;
- для подшипника №2 в плоскости XZ:
;
;
кН
проверим условие равновесия
;
,
Условие равновесия выполняется.
2.
Определяем эпюры на сжатых волокнах.
Эпюра :
;
.
Эпюра :
;
Н мм
Н мм
.
3. Эпюра крутящих моментов :
Н мм
Изобразим эпюру графически на Рис. 2
Рис. 2 – Эпюра крутящих моментов.
4.
Определим суммарные реакции в п
кН
кН
5. Определим
dmin
вала из расчета на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению (без изгиба) по формуле 8.16:
,
где - допускаемое напряжение на кручение, в соответствии с указанием [1, c.161],
- крутящий момент;
тогда мм
По стандартному ряду [1, c.162] принимаем мм
Назначаем . Выбираем подшипники по таблице П6 [1, c.399], шарикоподшипники радиально-упорные, (поскольку есть осевая сила), особолегкой серии, , №36105.
Нагрузочная способность:
- динамическая ;
- статическая .
Выполним эскиз вала:
Рис. 3. Эскиз вала
6. Определяем грузоподъемность подшипника по наиболее нагружнной опоре 1 и его долговечность.
Определим эквивалентную нагрузку действующую на подшипник по формуле 9.3
,
где - температурный коэффициент при ;
- коэффициент условий работы подшипника по таблице 9.19 [1, c.214];
- коэффициент при вращении внутреннего кольца;
- коэффициенты радиального и осевого нагружения.
Определим отношение и сравним со значением ;
по таблице из соотношения значит е
=0,3;
Тогда
= ,
поэтому принимаем X=0,45 и Y=1,62.
Тогда
кН
7. Определяем долговечность подшипника в миллионах оборотов по формуле
;
где С=11800 Н
– динамическая грузоподъемность;
Р=677 Н
- эквивалентная нагрузка;
р
- показатель степени, для шарикоподшипников р=3.
Тогда
Определим долговечность подшипника по формуле 9.2 [1, c.211]
.
Для зубчатых редукторов минимальная долговечность подшипников по ГОСТ 16162-85
73540>10000 - долговечность и работоспособность подшипников выполнена.