Детали машин. Детали и узлы, обслуживающие передачи. Подбор подшипников качения.

Тема 3. 4Шпоночные соединения

Примечание: Образцы выполнения задач 1,2,3 - для выполнения практической работы (задачи 4,5,6 далее) по индивидуальным вариантам и защиты модуля 5.В каждой задаче выполнить эскизы шпоночных соединений задаче по имеющимся размером в масштабе 1:1.

Задача 1. Выбрать по ГОСТ 23360 – 78 призматическую шпонку первого исполнения для соединения зубчатого колеса с валом (длина ступицы зубчатого колеса l_ст = 50 мм, диаметр вала d = 40 мм). Проверить шпоночное соединение на прочность, если вращающий момент Т = 280 Нм, допускаемое напряжение смятия [σ_см ] = 150 МПа.

Решение: 1. Подобрать шпонку

По диаметру вала d = 40 мм определяем размеры шпонки b = 12 мм, h = 8 мм, t = 5 мм.

Предварительный расчет длины шпонки l = l_ст – (5-10) = 50 – 10 = 40 мм.

По стандарту принимаем l = 40 мм.

Рабочая длина шпонки l_р = l – b = 40 – 12 = 28 мм

2. Проверить шпоночное соединение на прочность

Фактическое напряжение превышает допускаемое, значит прочность шпоночного соединения не обеспечена.

Задача 2. Определить минимальную длину шпонки по ГОСТ 23360 - 78 для передачи соединением вращающего момента Т = 280 Нм, если диаметр вала d = 40 мм, допускаемое напряжение смятия [σ_см ] = 150 МПа.

Решение: 1. Подобрать шпонку

По диаметру вала d = 40 мм определяем размеры шпонки b = 12 мм, h = 8 мм, t = 5 мм.

2. Из условия прочности определить рабочую длину шпонки

3. Определить длину шпонки

l_р = l – b, откуда l = l_р + b = 31,1 + 12 = 43,1 мм, по стандарту l = 45 мм

Задача 3 Выбрать по ГОСТ 23360 - 78 призматическую шпонку первого исполнения для соединения зубчатого колеса с валом (длина ступицы зубчатого колеса l_ст = 50 мм, диаметр вала d = 40 мм). Определить, какой вращающий момент может передать шпоночное соединение, если допускаемое напряжение смятия [σ_см ] = 150 МПа.

Решение: 1. Подобрать шпонку

По диаметру вала d = 40 мм определяем размеры шпонки b = 12 мм, h = 8 мм, t = 5 мм.

Предварительный расчет длины шпонки l = l_ст – (5-10) = 50 – 10 = 40 мм.

По стандарту принимаем l = 40 мм.

Рабочая длина шпонки l_р = l – b = 40 – 12 = 28 мм

2. Из условия прочности определить вращающий момент

Задача 4 (для самостоятельной работы). Выбрать по ГОСТ 23360 – 78 призматическую шпонку первого исполнения для соединения зубчатого колеса с валом (длина ступицы зубчатого колеса l_ст = мм, диаметр вала d = мм). Проверить шпоночное соединение на прочность, если вращающий момент Т = Нм, допускаемое напряжение смятия [σ_см] = МПа.

1. Подобрать шпонку

2. Проверить шпоночное соединение на прочность

Задача 5 (для самостоятельной работы). Определить минимальную длину шпонки по ГОСТ 23360 - 78 для передачи соединением вращающего момента Т = Нм, если диаметр вала d = мм, допускаемое напряжение смятия [σ_см ] = МПа.

1. Подобрать шпонку

2. Из условия прочности определить рабочую длину шпонки

3. Определить длину шпонки

Задача 6 (для самостоятельной работы). Выбрать по ГОСТ 23360 - 78 призматическую шпонку первого исполнения для соединения зубчатого колеса с валом (длина ступицы зубчатого колеса l_ст = мм, диаметр вала d = мм). Определить, какой вращающий момент может передать шпоночное соединение, если допускаемое напряжение смятия [σ_см ] = 150 МПа.

1. Подобрать шпонку

2. Из условия прочности определить вращающий момент

Тема 3.8 Зубчатые передачи

Примечание: Образцы выполнения задач 7, 8 - для выполнения практической работы (задачи 9, 10 далее) по индивидуальным вариантам и защиты модуля 6.

Задача 7. Определить геометрические размеры колеса прямозубой цилиндрической передачи и усилия в зацеплении, если Т₁ = 200 Нм, z₁ = 22, u = 4, m_n = 5 мм.

Решение:

1. Геометрические размеры колеса определяем по числу зубьев z₂ , используя передаточное число , откуда z₂ = u·z₁ = 4·22 = 88, и для прямозубой передачи, учитывая, что β = 0, cos0 = 1:

1.1 Делительный диаметр d₂ = m_n∙z₂ = 5 ∙ 88 = 440 мм

1.2 Диаметр вершин d_a2 = m_n∙ (z₂ + 2) = 5 · (88 + 2) = 450 мм

1.3 Диаметр впадин d_f2 = m_n∙ (z₂ - 2,5) = 5 · (88 – 2,5) = 427,5 мм

2. Усилия в зацеплении определяем, зная что осевого усилия F_а нет, так как β= 0 , tg0 = 0.

2.1 Окружное усилие на шестерне Н,

где d₁ = m_n∙z₁ = 5∙22 = 110 мм

Окружное усилие на колесе определяем через равенство F_t2 = F_t1.

2.2 Радиальное усилие на шестерне F_r1 = F_t1∙ tg α = 3 600 ∙ tg 20^о = 1320 Н,

Радиальное усилие на колесеF_r2 = F_r1

Задача 8. Определить геометрические размеры шестерни косозубой цилиндрической передачи и усилия в зацеплении, если Р₁ = 5,4 кВт, ω₁ = 30 рад/с, z₂ = 48, β = 10º, u = 2, m_n = 3 мм.

Решение:

1. Геометрические размеры шестерни определяем по числу зубьев z₁, используя передаточное число , откуда

1.1 Делительный диаметр мм

1.2 Диаметр вершин мм

1.3 Диаметр впадин мм

2. Усилия в зацеплении определяем аналогично предыдущей задаче для шестерни и колеса только косозубой передачи, в которой есть осевое усилие F_а .

Нм.

2.1 Окружное усилие Н

F_t1 = F_t2

2.2 Радиальное усилие Н

F_r1 = F_r2

2.3 Осевое усилие Н

F_a1 = F_a2

Задача 9. (для самостоятельной работы) Определить геометрические размеры …

Задача 10. (для самостоятельной работы) Определить усилия в зацеплении …

Тема 3.14 Валы и оси