Расчётно-графическая работа
по дисциплине «Детали машин»
Тема:
«Расчет вала и разработка конструкции вала»

Постановка задачи
Для заданной схемы нагружения вала:
- рассчитать реакции подшипников;
- построить эпюры изгибающих и крутящего моментов;
- определить диаметры и разработать конструкцию вала;
- выбрать подшипники качения;
- сравнить их долговечность с их минимально допустимым значением.

Исходные данные:

-угол наклона зубьев; - угол профиля зубьев; n₁=1200об./мин
Силы:
      
;
;
;

-диаметр
;
-расстояние


1 Определим силы реакций в подшипниках из условий равновесия:
; ; ; ; ; ;
для подшипника №1 в плоскости YZ:
;
;
кH;
- для подшипника №2 в плоскости YZ:
;
;
кH;
проверим условие равновесия

;

Условие равновесия выполняется.
- для подшипника №1 в плоскости XZ:
;
;
кН;
- для подшипника №2 в плоскости XZ:
;
;
кН
проверим условие равновесия
;

,
Условие равновесия выполняется.
2.     Определяем эпюры на сжатых волокнах.
Эпюра :

;
.
Эпюра :
;
Н мм
Н мм
.
3.     Эпюра крутящих моментов :
Н мм
Изобразим эпюру графически на Рис. 2


Рис. 2 – Эпюра крутящих моментов.
4.     Определим суммарные реакции в подшипниках.
кН
кН
5. Определим d_min вала из расчета на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению (без изгиба) по формуле 8.16:
,

где - допускаемое напряжение на кручение, в соответствии с указанием [1, c.161],
- крутящий момент;
тогда мм
По стандартному ряду [1, c.162] принимаем мм
Назначаем . Выбираем подшипники по таблице П6 [1, c.399], шарикоподшипники радиально-упорные, (поскольку есть осевая сила), особолегкой серии, , №36105.
Нагрузочная способность:
- динамическая ;
- статическая .
Выполним эскиз вала:


Рис. 3. Эскиз вала
6.                Определяем грузоподъемность подшипника по наиболее нагружнной опоре 1 и его долговечность.
Определим эквивалентную нагрузку действующую на подшипник по формуле 9.3
,
где - температурный коэффициент при ;
- коэффициент условий работы подшипника по таблице 9.19 [1, c.214];
- коэффициент при вращении внутреннего кольца;
- коэффициенты радиального и осевого нагружения.
Определим отношение  и сравним со значением ;
по таблице из соотношения  значит е=0,3;
Тогда
  = ,
поэтому принимаем X=0,45 и Y=1,62.
Тогда
кН
7.                Определяем долговечность подшипника в миллионах оборотов по формуле
  ;
где С=11800 Н – динамическая грузоподъемность;
Р=677 Н - эквивалентная нагрузка;
р- показатель степени, для шарикоподшипников р=3.
Тогда


Определим долговечность подшипника по формуле 9.2 [1, c.211]
.
Для зубчатых редукторов минимальная долговечность подшипников по ГОСТ 16162-85
73540>10000 - долговечность и работоспособность подшипников выполнена.