Исходные данные: М2=215,11 (Нм)

m=5

1. Расчет выходного окончания ведомого вала.

Условие прочности на кручении: τ = Mкр/Wp < [τ]

Wp=0,2d3=14817,6 (мм)

[τ] = 15 – 20 (мПа)

db2> М2 / [τ] *0,2 = 38,6 (мм)

db2= 42 (мм)

τ =13,663 < [τ]

2. Расчет ступицы колеса.

dст= (1,6 – 1,8) db2= 71,4 (мм)

lст= (1,4 – 1,6) db2= 63 (мм)

3. Расчет и выбор шпонки.

Для соединения вала с деталями передающими крутящий момент применяются призматические шпонки из стали, имеющие δ13>600(мПа).

lшп= lст-(5 – 10)

lшп=53 – 58 = 56 (мм)

Расчет усилий, действующих на шпонку.

Рсм=2М/d

Fсм=(h-t1) lраб

lраб=l – b

δсм= Рсм /Fсм=2М2 /(h-t1) (l – b) d2< [δсм] =80 (мПа)

δсм=76,515 < [δ] (мПа)

Проверка на недогрузку

[δсм] - δсм / [δсм] = 4,356% < 15%

Проверка на срез.

Площадь среза: Fср= bl

τср=2М2 / l b db2 < [τср]

[τср] =0,6 [δсм] =48(мПа)

τср=14,346 (мПа)

τср < [τср]

4. Подбор подшипников.

Будем использовать радиально-упорные однорядные шарикоподшипники. Радиально-упорные однорядные шарикоподшипники воспринимают комбинированные радиальные и осевые нагрузки. Осевая грузоподъем – ность зависит от угла контакта.

α=12, 26, 360

С увеличением α этого угла осевая нагрузка возрастает за счет радиальной. Эти подшипники способны воспринимать осевые нагрузки только в одном направлении, поэтому для фиксации вала в обе стороны их устанавливают попарно.

Принимаем подшипники 36210

3 – α=12

6 – характер восприятия нагрузки; радиально-упорный

2 – серия легкая

10 – d=10 5 = 50 (мм)

5. Расчет и конструирование крышек подшипников.

Крышки закрывают подшипниковый узел и припятствуют попадания в него масла из редуктора и грязи.

Основным критерием выбора крышки под подшипник является dкрыш=Dподш.

Используем крышки прижимные низкие с канавкой под уплотнительное кольцо и прижимные под манжетное уплотнение.

6. Расчет толщены стенок корпуса редуктора.

В корпусе редуктора размещаются детали зубчатых и червячных передач.

При его конструировании должны быть обеспечены прочность и жесткость исключающие перекосывалов.

Толщена стенок δ = 0,07* аw +2=12,5 (мм)

Материал из которого изготовляются стенки корпуса редуктора СЧ15

Толщена фланца: δфл =1,5* δ =18,75 (мм)

Ширина фланца: lфл =3* δ = 37,5 (мм)

В местах крепления крышек и корпуса и в месте установки пробки маслосливного отверстия обеспечивают приливы высотой 6 мм.

7. Расчет усилий в червячном зацеплении.

Условно-пространственная схема редуктора.

Исходные данные: M1 = 16,8 (Н*м)

d1 = 50 (мм)

M2 = 172 (Н*м)

d2 = 250 (мм)

Pr – сила, направленная по радиусу к центру колеса (радиальное усилие)

Pa – сила, направленная параллельно оси вала (осевое усилие)

Pt – сила, направленная по касательной к делительной окружности (окружное усилие)

Pt1 =Pa2=2M1/d1= 2*16800/50=672 (H)

Pt2 =Pa1=2M2/d2=2*172000/250=1376 (H)

Pr1 = Pr2 = 2M2/d2*tgα=500,82 (H)

8. Расчет ведомого вала на выносливость.

Исходные данные: Pa2=672 (H)

Pt2 =1376 (H)

Pr2 =500,82 (H)

Требуется расчитать ведомый вал на выносливость, определив коэффициент запаса прочности.

1. Сначала повернем ведомый вал на 900 против часовой стрелки, совместим с осью z. Приведем усилие зацепления в точку С. Силу Pr2 перенесем по линии действия, а силы Pa2 и Pt2 приводим к точке С.

Действие силы Pa2 – растяжение вала (в расчетах не учитывается)

М(Pa2) = Pa2*0,5d2= 672*0,5*250=84000(Н*мм) – растяжение вала

М(Pt2) = Pt2*0,5d2= 1376*0,5*250=172000(Н*мм)

Действие момента – изгиб в плоскости yz

Действие от момента Pt2 – кручение в плоскости xy

Действие от силы Pr2 – изгиб в плоскости yz

Исследуем напряженное состояние вала в плоскости yz:

a=50 – 80

b=80 – 110

c=90 – 110

MA= - М(Pa2) - Pr2*a = - 84000 – 500,82*65= - 116553,3 (Н*мм)

Исследуем напряженное состояние вала в плоскости xz:

MA= Pt2*a= 1376*65=89440 (Н*мм)

xy – кручение

Мкр=М2=172000 (Н*мм)

dподш=50(мм)

Wизг= 0,1d3подш=12500 (мм3)

Wкр= 0,2d3подш=25000 (мм3)

МSизг= М2А + М2А = 146915,572 (Н*мм)

3. Определим суммарные напряжения:

δmax= МSизг /Wизг=11,75 (мПа)

τmax= Мкр /Wкр=6,88 (мПа)

4. Характеристики циклов напряжений.

Предполагаем, что нормальные напряжения меняются по симметричному циклу, а касательные по отнулевому.