Детали машин и основы конструирования Коническо-цилиндрические редукторы Зубчатые передачи Пример расчета волновой передачи Конструирование валов

Конструирование валов

Для редукторов общего назначения рекомендуется выполнять простые по конструкции гладкие валы одинакового номи­нального диаметра по всей длине; для обеспечения требуемых посадок деталей соответствующие участки вала должны иметь предусмотренные отклонения. Но если места посадок отдалены от конца вала, то установка деталей затрудняется. Поэтому для удобства сборки и разборки узла вала, замены подшипников и других насаживаемых деталей валы выполняют ступенчаты­ми. Пример такой конструкции представлен на рис. 8.4. На участках вала, предназначенных для неподвижных посадок дета­лей, указывают отклонения размеров вала типа s6, u7, r6 и п6 со скосами для облегчения монтажа. Размеры скосов и фасок, мм (места I и II), в зависимости от диаметра при­легающего участка вала, таковы:

d вала 15-30 30-45 45-70 70-100 100-150

с. . 1,5 2,5 2,5 3 4

а … 2 3 5 5 8

a° . 30 30 30 30 10

Для плотного прилегания торцов деталей к буртикам вала в месте III перехода делают галтели радиусом r в зависимости от диаметра d1, (размеры, мм:

d1 15-30 30-45 45-70 70-100 100-150

r. . 1,0 1,0 1,5 2,0 2,5

c … 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 Характерный признак чертежа общего вида — отсутстви спецификации, которая будет разрабатываться во второй, рабочей, части конструкторской документации для сборочного чер гежа изделия

Рис. 8.4. Конструкция вала редуктора

Рис. 8.5. Рабочий чертеж вала

В местах перехода от d к D, если детали здесь не устанав­ливают, предусматривают галтели с радиусом закругления R » 0,4 (D – d).

Правый конец вала длиной l одинакового номинального диаметра d2 = d3 имеет на участке длиной l1 отклонение k6 для посадки муфты или шкива. Участок левее, не сопрягаемый с деталями, показан с отклонением h11. Это позволяет умень­шить число ступеней вала.

Пример выполнения рабочего чертежа ступенчатого вала дан на рис. 8.5.

ШПОНОЧНЫЕ И ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Для соединения вала с деталями, передающими вращение, часто применяют призматические шпонки (табл. 8.9) из стали, имеющей sв ³ 600 МПа, например, из сталей 45, Ст6.

8.9.  Шпонки призматические (по ГОСТ 23360-78, 

с сокращениями)

Размеры, мм

Диаметр вала d

Сечение

b х h

Глубина паза

Фаска

s x 45о

вала t1

втулки t2

Св. 10 до 12

4x4

2,5

1,8

0,08 - 0,16

» 12 » 17

» 17 » 22

» 22 » 30

5 x 5

6 x 6

8 x 7

3,0

3,5

4,0

2,3

2,8

3,3

0,16 - 0,25

» 30 » 38

» 38 » 44

» 44 » 50

» 50 » 58

» 58 » 65

10 х 8

12 x 8

14 x 9

16 х 10

18 x 11

5,0

5,0

5,5

6,0

7,0

3,3

3,3

3,8

4,3

4,4

0,25 - 0,40 

» 65 » 75

» 75 » 85

» 85 » 95

» 95 » 110

20 x 12

22 x 14

25 x 14

28 x 16

7,5

9,0

9,0

10,0

4,9

5,4

5,4

6,4

0,40 - 0,60

Примечания: 1. Длину шпонки выбирают из ряда: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20;  25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200 … (до 500),

 2. Материал шпонок — сталь чистотянутая с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа.

 3. Примеры условного обозначения шпонок:

  исполнение 1, сечение b х h = 20 х 12, длина 90 мм:

Шпонка 20 х 12 х 90  ГОСТ 23360-78

То же, исполнение 2

Шпонка 2 - 20 х 12 х 90 ГОСТ 23360- 78

Длину шпонки назначают из стандартного ряда так, чтобы она была несколько меньше длины ступицы (примерно на 5—10мм). Напряжение смятия узких граней шпонки не должно превышать допускаемого, т. е. должно удовлетворяться условие

где Т – передаваемый вращающий момент, Н×мм; d — диаметр вала в месте установки шпонки; площадь смятия Асм = (h — t1) lр; lр — рабочая длина шпонки: для шпонки с плоскими торцами lр = l, при скругленных торцах lр = l — b; при стальной ступице и спокойной нагрузке допускаемое напря­жение смятия [s]cм £ 100 МПа; при колебаниях нагрузки следует снижать [s]cм на 20 — 25%; при ударной нагрузке снижать на 40-50%; для насаживаемых на вал чугунных деталей приве­денные значения [s]см снижать вдвое.

С учетом приведенных выше значений F и Асм формулу (8.21) приводят к виду

Если при проверке шпонки sсм окажется значительно ниже [s]см, то можно взять шпонку меньшего сечения — как для вала предыдущего диапазона диаметров, но обязательно проверить, ее на смятие.

Если же sсм окажется больше [s]см, то допускается установка двух шпонок под утлом 180о (предполагается, что каждая шпонка воспринимает половину нагрузки), однако рациональ­нее перейти на шлицевое соединение.

Для относительно тонких валов (диаметром примерно до 44 мм) допускается установка сегментных шпонок (табл. 8.10).

Соединение проверяют на смятие

а шпонку — на срез

Значения [s]см такие же, как к для призматических шпонок; [t]ср» 0,6[s]см.

Шлицевые соединения надежнее шпоночных, в особенности при переменных нагрузках; в них достигается более точная центровка деталей на валу, а распределение нагрузки по шлицам облегчает перемещение подвижных деталей вдоль по валу.

В табл. 8.11 приведены размеры прямобочных шлицевых соединений, в табл. 8.12. – размеры эвольвентных шлицевых соединений.

Выбранное соединение проверяют на смятие

Здесь Т – передаваемый вращающий момент; множитель 0,75 введен для учета неравномерности распределния давления по шлицам; z – числу щлицев; Асм – расчетная поверхность смятия,

где l – длина ступицы; Rср – 0,25 (D – d).

8.10. Шпонки сегментные (по ГОСТ 24071-80, с сокращениями)

Размеры, мм

Диаметр

вала D

Размеры

шпонки

b х h х d

Глубина паза

Фаска

s x 45o

вала t1

втулки t2

Св.

До

10

12

3 x 6, 5 x 16

5,3

1,4

0,08 – 0,16

12

14

16

18

20

22

25

14

16

18

20

22

25

28

4 x 6, 5 x 16

4 x 7, 5 х 19

5 x 6, 5 x 16

5 x 7 x 19

5 x 9 x 22

6 x 9 x 22

6 x 10 x 25

5,0

6,0

4,5

5,5

7,0

6,5

7,5

1,8

1,8

2,3

2,3

2,3

2,8

2,8

0,16 - 0,25

28

32

32

38

8 х 11 х 28

10 x 13 x 32

8,0

10,0

3,3

3,3

0,25 - 0,40

Примечания: 1. Материал шпонок — сталь чнстотянутая. sв ³ 590 МПа.

  2. В зависимости от принятой базы обработки на рабочем чертеже указывают размер t1 для вала (предпочтительный вариант) или D – t ; для втулки — размер D + t2..

8.11. Соединения шлицевые прямоточные

(по ГОСТ 1139-80, с сокращениями)

Размеры,  мм

Число зубьев z

d

D

b

d1

a

f

r, не более

Не менее

Легкая серия 

6

23

26

28

26

30

32

6

6

7

22,1

24,6

26,7

3,54

3,85

4,03

0,3

0,2



Продолжение табл. 8.11.

Число зубьев z

d

D

b

d1

a

f

r, не более

Не менее

8

32

36

42

46

36

40

46

50

6

7

8

9

30,4

34,5

40,4

44,6

2,71

3,46

5,03

5,75

0,4

0,3

8

52

56

62

72

82

92

58

62

68

78

88

98

10

10

12

12

12

14

49,7

53,6

59,8

69,6

79,3

89,4

4,89

6,38

7,31

5,45

8,62

10,08

0,5

0,5

Средняя серия

6

16

18

20

22

4

5

14,4

16,7

-

-

0,3

0,2

6

21

23

25

28

5

6

19,5

21,3

1,95

1,34

0,3

0,3

6

26

28

32

34

6

7

23,4

25,9

1,65

1,70

0,4

0,3

8

32

36

42

38

42

48

6

7

8

29,4

33,5

39,5

-

1,02

2,57

0,4

0,3

8

46

52

56

62

54

60

65

72

9

10

10

12

42,7

48,7

52,2

57,8

-

2,44

2,50

2,40

0,5

0,5

10

72

82

92

82

92

102

12

12

14

67,4

77,1

87,3

-

3,0

4,5

0,5

0,5

Тяжелая серия

z

d

D

b

d1

f

r

10

16

18

21

23

20

23

26

29

2,5

3,0

3,0

4,0

14,1

15,6

18,5

20,3

0,3

0,2

10

26

28

32

36

42

32

35

40

45

52

4,0

4,0

5,0

5,0

6,0

23,0

25,4

28,0

31,3

36,9

0,4

0,3

10

46

56

7,0

40,9

0,5

0,5

16

52

56

62

72

60

65

72

82

5,0

5,0

6,0

7,0

47,0

50,6

56,1

65,9

20

20

82

92

92

102

6,0

7,0

75,6

85,5

Примечание. Исполнение А дано для изготовления валов соединений легкой в средней серий методом обкатывания. Валы соединений тяжелой серии методом обкатывания не изготовляют.

8.12. Соединения шлицевые эвольвентные

(по ГОСТ 6033-80, с сокращениями)

Чертеж общего вида сборочной единицы должен иметь спецификацию всех деталей. В спецификации указывается позиция, наименование и количество деталей. Для стандартных деталей наименование их надо давать в соответствии с требованиями ГОСТов на эти детали и с указанием номеров ГОСТов.
Типовые задания на курсовое проектирование деталей машин