,  (5.2)

где s _-1 и t _-1 – пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения, МПа;

   s_а, t_а и s_m, t_m – амплитуды и средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений, МПа;

   k_s и k_t – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и при кручении;

   e_s и e_t – масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений;

   y_s и y_t – коэффициенты, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность.

      Можно считать, что нормальные напряжения, возникающие в поперечном сечении вала от изгиба, изменяются по симметричному циклу, тогда:

       (5.3)

где М_изг. – суммарный изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении, Н×мм;

   W – момент сопротивления сечения при изгибе, мм³.

      Для круглого сечения вала:

       (5.4)

      Для круглого сечения со шпоночной канавкой:

       (5.5)

где b и t – ширина и высота шпоночной канавки, мм.

      Для сечения вала со шлицами:

       (5.6)

где x = 1,125 – для шлицев легкой серии;

   x = 1,205 – для шлицев средней серии;

   x = 1,265 – для шлицев тяжелой серии.

      Так как момент, передаваемый валом, изменяется по величине, то при расчете принимают для касательных напряжений наиболее неблагоприятный знакопостоянный цикл – отнулевой:

       (5.7)

где W_к – момент сопротивления вала при кручении, мм³.

      Для круглого сечения вала:

       (5.8)

      Для сечения вала со шпоночной канавкой:

       (5.9)

      Для сечения вала со шлицами:

       (5.10)

     5.3 Расчет на прочность шпонок и шлицевых соединений

      Условие прочности по смятию для призматической шпонки имеет вид:

       (5.11)

где z – число шпонок;

   s_см.– напряжение смятия, МПа;

   [s]_см. – допускаемое напряжение при смятии, МПа;

   l_p– рабочая длина шпонки, мм;

   d – диаметр вала, мм;

   h – высота шпонки, мм.

      Условие прочности из расчета на срез шпонки:

       (5.12)

где [t]_ср. – допускаемое напряжение при срезе, МПа.

      Расчет  шлицевых соединений условно производят на смятие втулки в месте ее соприкосновения с боковыми поверхностями зубьев.

       (5.13)

где y = 0,7¸0,8 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по зубьям;

   z – число зубьев;

   l– рабочая длина зуба вдоль оси вала, мм;

   h – рабочая высота  контактирующих зубьев в радиальном направлении, мм;

   r_ср. – средний радиус, мм.

 

Список  использованных источников

1. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков – М.: Машиностроение,1987. – 390 с.
2. Решетов Д.Н. Детали и механизмы металлорежущих станков – М.: Машиностроение, т. 1 и 2, 1972.
3. Орлов П.И. Основы конструирования – М.: Машиностроение, т. 1 и 2, 1998.
4. Кучер И.М. Металлорежущие станки – Л.: Машиностроение, 1969. – 720 с.
5. Кучер А.М., Киватицкий М.М., Покровский А.А. Машиностроительные станки – Л.: Машиностроение, 1972. – 308 с.
6. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов  и деталей машин : Учеб. Пособие для техн. спец. Вузов. – 5-е издание перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1998. – 447 с., ил.  
7. Перель Л.Я., Фролов А.А. Подшипники качения – М.: Машиностроение, 1992. – 543 с.
8. Скороходов Е.А. Общетехнический справочник – М.: Машиностроение, 1982. – 415.
9. Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки – Л.: Политехника, т. 1и 2, 1991.
10. Методические указания для студентов.

 

Приложение  А

(обязательное)

 

     Кинематический  расчет

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Наибольшая частота  вращения выходного вала (об/мин)                          600

Наименьшая частота  вращения выходного вала (об/мин)                            30

Частота вращения вала двигателя привода (об/мин)                                   955

Мощность двигателя  привода                                                                            3

Знаменатель ряда                                                                                             1,41

Код типа коробки  передач (коробка скоростей)                                              4

РЕЗУЛЬТАТЫ КИНЕМАТИЧЕСКОГО  РАСЧЕТА

Рекомендуемый конструктивный вариант:

3.0000,    3.0000,

Рекомендуемый кинематический вариант:

1.0000,    3.0000,

Результаты распределения  характеристики всей цепи по группам  передач:

Характеристика  всей цепи   10.0716

Характеристика  0 2.0716

Характеристика  1 4.0000

Характеристика  2 4.0000

Матрица передаточных чисел:

0    0.4908

1    0.2530    0.3567    0.5030

2    0.2530    0.7092    1.9881

Матрица чисел  зубьев:

0   36.00   18.00

1 79.00 20.00 73.00 26.00 66.00 33.00

2 71.00 18.00 52.00 37.00 30.00 59.00

Матрица частот вращения валов(об/мин):

Частота вращения входного вала коробки передач 468.6776

Частота вращения второго вала коробки передач

118.6525   166.9263   234.3388

Частота вращения третьего вала коробки передач

30.0809    42.3193    59.4098

84.4258   118.7744   166.7411

233.3500   328.2883   460.8663

Расчетная кинематическая цепь (об/мин)

955.0000  468.6776  234.3388   59.4098

Расчетные моменты  на валах (Н/м)

30.2909   59.8705  114.9873  435.5547

Ориентировочные диаметры валов (мм)

14.5966  18.3183   22.7700   35.4945

 

Приложение  Б

(обязательное)

 

Структурная сетка и график частот вращения коробки

скоростей

 

Приложение  В

(обязательное)

 

Расчет  прямозубой эвольвентной передачи 

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Мощность передачи, кВт                                                                            3

Частота вращения меньшего шкива (об/мин)                                         955

Передаточное  отношение                                                                         0,49

Ориентировочное межцентровое расстояние, мм                                 1000

Условное обозначение  станка или машины                                                1

РЕЗУЛЬТАТЫ  РАСЧЕТА

╔════╦════╦════════╦═══════╦═════╦══════╦════════╦════════╦═══════╦═══════╗

║ D1 ║ D2 ║    U   ║   V   ║ LPAC║ Z   ║   A2   ║   S    ║   P   ║   G   ║

║ ММ ║ ММ ║        ║  М/С  ║  ММ ║      ║   ММ   ║   Н    ║   Н   ║   Н   ║

╠════╬════╬════════╬═══════╬═════╬══════╬════════╬════════╬═══════╬═══════╣

║  ТИП РЕМНЯ-0, РАСЧЕТНАЯ ШИРИНА= 8.5 MM                                 ║

║  63║ 125║  0.5040║   3.15║ 2240║ 14.39║   971.9║   53.94║ 525.31║ 107.82║

║  71║ 140║  0.5071║   3.55║ 2240║ 12.72║   953.7║   53.94║ 466.12║ 107.81║

║  80║ 160║  0.5000║   4.00║ 2500║ 11.07║  1060.8║   53.94║ 413.68║ 107.79║

║  90║ 180║  0.5000║   4.50║ 2500║  9.74║  1037.0║   68.77║ 367.72║ 137.40║

║ 100║ 200║  0.5000║   5.00║ 2500║  8.67║  1013.2║   68.77║ 330.95║ 137.37║

║ 112║ 224║  0.5000║   5.60║ 2500║  7.64║   984.5║   68.77║ 295.49║ 137.32║

║ 125║ 250║  0.5000║   6.25║ 2500║ 6.75║   953.4║   68.77║ 264.76║ 137.27║

║  ТИП РЕМНЯ-A, РАСЧЕТНАЯ ШИРИНА= 11.0 MM                                 ║

║  90║ 180║  0.5000║   4.50║ 2500║  6.33║  1037.0║   98.07║ 367.72║ 195.93║

║ 100║ 200║  0.5000║   5.00║ 2500║  5.29║  1013.2║   98.07║ 330.95║ 195.89║

║ 112║ 224║  0.5000║   5.60║ 2500║  4.42║   984.5║   98.07║ 295.49║ 195.83║

║ 125║ 250║  0.5000║   6.25║ 2500║  3.75║   953.4║  125.03║ 264.76║ 249.58║

║ 140║ 280║  0.5000║   7.00║ 2800║  3.14║  1067.8║  125.03║ 236.39║ 249.46║

║ 160║ 315║  0.5079║   8.00║ 2800║  2.62║  1024.0║  125.03║ 206.84║ 249.32║

║ 180║ 355║  0.5070║   9.00║ 2800║  2.26║   975.9║  125.03║ 183.86║ 249.12║

║ 200║ 400║  0.5000║  10.00║ 2800║  1.99║   923.4║  125.03║ 165.47║ 248.83║

║ 224║ 450║  0.4978║  11.20║ 3150║ 1.72║ 1039.5║ 125.03║ 147.74║ 248.49║

║ 250║ 500║  0.5000║  12.50║ 3150║  1.52║   978.0║  125.03║ 132.38║ 248.14║

║  ТИП РЕМНЯ-Б, РАСЧЕТНАЯ ШИРИНА= 14.0 MM                                 ║

║ 125║ 250║  0.5000║   6.25║ 2500║  3.01║   953.4║  161.81║ 264.76║ 322.99║

║ 140║ 280║  0.5000║   7.00║ 2800║  2.42║  1067.8║  161.81║ 236.39║ 322.83║

║ 160║ 315║  0.5079║   8.00║ 2800║  1.96║  1024.0║  161.81║ 206.84║ 322.65║

║ 180║ 355║  0.5070║   9.00║ 2800║  1.64║   975.9║  206.31║ 183.86║ 411.04║

╚════╩════╩════════╩═══════╩═════╩══════╩════════╩════════╩═══════╩═══════╝

 

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Крутящий момент на шестерне                    59,87

Частота вращения шестерни (об/мин)         468

Допускаемое контактное напряжение (МПа) 600

Допускаемое изгибное напряжение (МПа)     195

Отношение ширины венца к начальному диаметру  0,2

Число зубьев шестерни                                     33

Число зубьев колеса                                           66

Степень точности передачи                                7

Код расположения передачи                               2

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Расчетный модуль по контактным напряжениям.. 2.386 ММ