Определение геометрических размеров и расчет на прочность выходного вала

5.1. Определяем силы действующие в зацеплении конической прямозубой передачи:

окружная

радиальная = 612 Н,

осевая  = 1530 Н.

5.2 Выбираем материал для вала по таблице 3.2 (3). Это сталь 45 улучшенная, со следующими механическими характеристиками:

допускаемое напряжение на кручение

5.3. Ориентировочно определяем геометрические размеры каждой ступени вала:

- диаметр выходной части

Принимаем d₁= 45 мм.

Исходя из этого принимаем диаметр под подшипником d₂ = 50 мм.

5.4. Выбираем предварительно подшипники качения. По таблице 7.2 (3) для конической передачи при n<1500 об/мин применяется подшипник роликовый конический однорядный. Выбираем типоразмер подшипника по величине диаметра внутреннего кольца, равного диаметру d₂= 50мм. Это подшипник легкой широкой серии 7510: d = 50мм, D = 90мм, Т = 25 мм, угол контакта 16⁰, C_r=62 kH.

5.5. Вычерчиваем ступени вала по размерам, полученным в ориентировочном расчете и определяем расстояния между точками приложения реакций подшипников.

5.6. Вычерчиваем схему сил в зацеплении конической передачи.

5.7. Определяем реакции опор:

а) вертикальная плоскость

 

б) строим эпюру изгибающих моментов в характерных сечениях A, B, C (рис. 5.1)

 

в) горизонтальная плоскость,

Проверка:

г) строим эпюры изгибающих моментов в характерных сечениях A, B, C (Рис.5.1)

M_YC = 0,

M_YB = F_t * l₁ = 4580 * 52 = 238160 Нмм,

M_AY = 0,

д) строим эпюры крутящих моментов(Рис.5.1)

 

5.8. Определяем суммарные реакции опор

 

5.9. Определяем суммарные изгибающие моменты  в  наиболее нагруженном сечении В

5.10. Определяем приведенный момент

 

5.11. Определяем диаметр вала исходя из третьей теории прочности

где  = 160 Мпа - допускаемое значение напряжений для стального вала.

Полученное значение вала под подшипником округляем до ближайшего стандартного

d = 40 мм.

В результате расчета уменьшим диаметр вала под колесом до 45 мм.

5.12.Рассчитываем шпонку на срез и смятие.

Для закрепления на валах колес применяют шпонки. Размеры призматических шпонок выбираем в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 23360-78, b*h = 14*9 мм, 1 = 38 мм.

5.13. Условие прочности при деформации смятия проверяется по формуле

где T - передаваемый валом крутящий момент;

- допускаемое напряжение на смятие по табл. 3.2 (3) 260 Н/мм²

 

        

5.14. Условие прочности при деформации среза проверяется по формуле

где - допускаемое напряжение на срез по табл. 3.2 (3) 80 Н/мм²