Конструирование валов редуктора

Расчет диаметров валов

Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение:

 

d = ,

 

где [τ]_k – допускаемые напряжения кручения, определяемые механическими свойствами материала вала.

 

[τ]_k = 0,1σ_т

 

Ведущий вал выполним за одно целое с шестерней. В качестве материалов валов возьмем: сталь 45 с термообработкой улучшением.

Тогда для ведущего вала:

 

[τ]_k = 0,1σ_т = 0,1 · 440 = 44 МПа

 

d_В1 =  = 15,8 мм

 

Так как диаметр вала двигателя d_дв = 38 мм, то окончательно берем d_В1 = 38 мм. Диаметр вала под подшипники принимаем 50 мм.

Для ведомого вала:

 

[τ]_k = 0,1σ_т = 0,1 · 440 = 44 МПа

 

d_В2 =  = 20,3 мм

 

Принимаем: выходной диаметр Ø25 мм, под подшипники – Ø35 мм, под колесо - Ø45 мм.

Расчет шпоночных соединений

Размеры призматических шпонок выбираем по диаметру вала:

Ведущий вал:

 

d_В1 = 38 мм, берем шпонку: 10х8, t₁ = 5 мм.

 

Ведомый вал:

 

d_В2 = 25 мм, берем шпонку: 8х7, t₁ = 4 мм.

d_В2.1 = 45 мм, берем шпонку: 14х9, t₁ = 5,5 мм.

 

Длину призматической шпонки выбираем из стандартного ряда в соответствии с расчетом на смятие по боковым сторонам шпонки:

 

l_р ≥ (2 · Т · 10³)/(d(h – t₁) · [σ_см])

 

Допускаемые напряжения смятия:

 

[σ_см] = σ_т / [s],

 

где [s] – допускаемый коэффициент запаса.

 

Для шпонок из чистотянутой стали 45Х принимаем σ_т = 400 МПа. Принимаем: [s] = 2,3

 

[σ_см] = 400 / 2,3 = 173,9 МПа

Ведущий вал:

 

l_р1 = (2 · 34,43 · 10³)/(38 · (8 – 5) · 173,9) = 3,47 мм

 

l₁ = l_р1 + b = 3,47 + 10 = 13,47 мм

 

Окончательно берем: l₁ = 20 мм

Ведомый вал:

 

l_р2 = (2 · 73,65 · 10³)/(25 · (7 – 4) · 173,9) = 11,3 мм

 

l₂ = l_р2 + b = 11,3 + 8 = 19,3 мм

 

Окончательно берем: l₂ = 20 мм

 

l_р3 = (2 · 73,65 · 10³)/(45 · (9 – 5,5) · 173,9) = 5,4 мм

 

l₃ = l_р3 + b = 5,4 + 14 = 19,4 мм

 

Окончательно берем: l₃ = 20 мм

Ширина колеса 40 мм – шпонка подходит.

 

Расчет зубчатой муфты

 

В приводе будем использовать зубчатую муфту. Выбор муфты производится в зависимости от диаметра вала и передаваемого крутящего момента по критерию:

 

Т_расч = k · Т_дл. ≤ Т_табл.

 

Принимаем k = 1, тогда:

 

Т_расч = Т₁ = 34,43 Н·м

 

Диаметр муфты:

 

d_М ≥ 10  = 10  = 35 мм

 

q_M = 0,2 – 0,25

k_М = 4 – 6 – при твердости 40-50 HRC

 

Выбираем зубчатую муфту d_М = 60 мм, Т = 4000 Н · м.