1.* ГОСТ… предусматривает не менее четырех типоразмеров муфт для монтажа на: 1–цилиндрических концах валов длинных l₁₁ и коротких l₁₂ по ГОСТ 12080-66, и 2–на конических концах валов длинных l₂₁ и коротких l₂₂ по ГОСТ 12081-72:

d, мм	16,18,19	20,22,24	25,28	30,32,35,36,38	40,42,45,48,50,55,56	60,63,65,70,71,75
l11 /l12(21) -l22	40/28-16	50/36-22	60/42-24	80/58-36	110/82-54	149/105-70

2.** В таблице значения l_м для монтажа муфт на цилиндрических концах валов: длинных - числитель, коротких– знаменатель.

3. Допускается компоновать муфты из полумуфт разных типов и с разными значениями l_м и d_м в указанных ГОСТ… пределах.

4. Смещения полумуфт не более: радиальное - _r, угловое - 

- 6 -

2. Конструирование редукторов (эскизный проект).

2.1. Конструирование цилиндрического одноступенчатого редуктора (РЦ)

Исходные данные: размеры зубчатой передачи – a_w, d₁₍₂₎, b₁₍₂₎, m; размеры ступеней валов – d_B1(2), l_м1(2); типоразмер подшипников* (ПК) – (D_пк^xd_пк^xB)₁₍₂₎ и схема их установки.

Д ополнительно назначить: - толщины стенок литого корпуса  1,2^.4T_ВЫХ6мм и его крышки _ 0,9^.6мм,– зазоры между вращающимися колесами и корпусом ≥ (1…1,5)^. … и дном _д 4^.; – диаметр болтов* крепления крышки редуктора к корпусу d_БП 1,25^.3T_выхмм, и фундаментных болтов* редуктора d_БФ 1,2^.d_БП (класс прочности болтов не ниже6.6).

Цель проектирования – разработка конкурентоспособной экономически эффективной (надежной, компактной, технологичной…) конструкции. Для этого обосновать архитектуру РЦ (рис.10), соответствующую целесообразной компоновке узлов привода в составе конвейера.

Р
азрабатывать эскизный проект РЦ на миллиметровке в М1:1, предварительно ознакомившись с разными вариантами РЦ и его элементов [4] и выбрав целесообразные для реализации в последовательности, рассмотренной на примере РЦ по рис. 11.

Начать конструировать РЦ с проекции "вид сверху, крышка снята" (см. рис. 11.1).
- Нанести оси валов на расстоянии "а_w", начертить контур зубчатых колес и контур стенок корпуса, обеспечивая зазоры  и толщину  стенок.

- Начертить ПК*, заглубляя их в корпус на 1…3 мм (для доступа жидкой смазки).

- Начертить прилив (бобышку) корпуса для размещения ПК* и болтов* d_БП, соблюдая их условия завинчивания и изготовления. Рекомендации для этих размеров см. на рис11.1.

- Начертить крышку ПК и болты* её крепления к корпусу, ориентиру­ясь на стандартные крышки; начертить манжету* в сквозной крышке. Узлы ПК выполнить однотипными и симметричными.

- Прочертить фланец корпуса шириной 2,7^.d_БГ, соответствующей размещению болтов* d_БГ 0,8^.d_БП (служащих для герметизации плоскости разъема корпуса), фиксирующих крышку штифтов* d_шт 0,8^.d_БГ и резьбовых отверстий для разборки корпуса (под болты d_БГ).

- Вычертить конструкции ступенчатых валов и размещенных на них деталей, обеспечивая их осевую фиксацию, технологичность изготовления и сборки и минимальную концентрацию нагрузок.

- Предусмотреть регулировку ПК набором прокладок под торец глухих, крышек.

- Начертить лапки корпуса с отверстиями под d_БФ. Согласовать со 2-й проекцией.

Проекция РЦ "вид спереди" (см. рис. 11.2). Начертить: -оси колес, -контур колес и стенок корпуса, соблюдая размеры  и_, -конфигурацию бобышек под ПК* с болтами* d_БП крепления корпуса, -конфигурацию фланцев с болтами* герметизации плоскости разъема и со штифтами*, люк для заливки масла, маслоуказатель, маслоспускное отверстие, приспособления для транспортировки РЦ, при массе редуктора более 25кг, лапки под фундаментные болты*.

Разработанную конструкцию РЦ согласовать с консультантом, после чего выполнить проверочные расчеты валов, ПК, шпоночных соединений..., по результатам которых мо­жет потребоваться корректировка конструкции РЦ и повтор расчётов.

2.2 Конструирование червячного 1-ступенчатого редуктора (РЧ)

Конструирование РЧ проводят с соблюдением той же методики, аналогично определяя размеры основ­ных элементов конструкции. В архитектуре РЧ обычно предусматривают разъем корпуса по оси червячного колеса (рис.12.1), а при a_w  140мм возможно выполнение сплошного корпуса с торцевой крышкой, через отверстие для которой монтируют колесо (рис.12.2). Червяк монтируют через отверстие под узел его ПК*. Предусмат­ривают регулировки и ПК, и положения колеса для совмещения его оси с осью червяка. Пример конструкции РЧ - см. рис. 25.

*Размеры изделия стандартизированы.

- 8 -

3. Проверочные расчеты валов на прочность

З.1. Определение нагрузок на вал в характерных сечениях

Исходные данные: эскиз вала (см. рис.13-пример конструкции); Тв, Ft, Fr, Fa, FM*, d2, a, b, c, dв1…5. Составить рациональную схему нагружения вала (стремясь к равномерности нагрузки его сечений и ПК; для приве­денной конструкции см. рис. 14.1), пронумеровать характерные сечения 1…4, и определить сос­тавляющие реакций R1(2) **опор 1(2) от нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости – Ft, в вертикальной – Fr и Fa, и в пло­скости случайного направления - FM.

В горизонтальной плоскости (рис.14.2).

Составить уравнение равновесия вала отно­сительно опоры1:

M_г(1) = R_2г^.(a+b) - F_t^.a = 0, откуда R_2г =F_t^.a/(a+b).

Аналогично отно­сительно опоры 2:

M _г (2) = R_1г^.(a+b) -F_t^.b = 0, откуда R_1г = F_t^.b / (a+b).

Проверка по условию: F_г = R_1г - F_t + R_2г = 0.

Найти изгибающий момент в сечении 3: M_3г = R_1г^.a.

В вертикальной плоскости (рис.14.3).

Из M_в(2)=R_1в^.(a+b)-F_r^.b-F_a^.d₂/2=0 … R_1в=(F_r^.b+F_a^.d₂/2)/(a+b).

Из M_в(1)=R_2в^.(a+b)-F_r^.a+F_a^.d₂/2=0 … R_2в=(F_r^.a-F_a^.d₂/2)/(a+b),

(если R_2В - отрицательная, то изменить её нап­равление).

Проверка по условию: F_в = R_1в – F_r ± R_2в = 0.

Изгибающий момент в сечении 3 со стороны опоры 1: M_3в1 = R_1в ^. a ; и со стороны опоры 2: M_3в2 = R_2в ^. b.

В плоскости случайного направления - рис.14.4.
Из M_М(1) = F_M^.(a+b+c)-R_2М^.(a+b) = 0 … R_2М = F_M^.(a+b+c)/(a+b).

Из M_М(2) = F_M^.c – R_1М^.(a + b) = 0 … R_1М = F_M^.c / (a + b).

Проверка: F_М = R_1М - R_2М + F_M = 0. М_2М = F_M^.c; М_3М = R_1М^.a.

Эпюра крутящих моментов представлена на рис.14.5.

О пределить наибольшие значения нагрузок в характерных сечениях вала, полагая вектор результирующей нагрузки от составляющих в горизонтальной и вертикальной плоскостях совпадающим с вектором нагрузки случайного направления: M_i = M_i²_г + M_i²_в + M_iМ и R_j =  R_j ²_г + R_j ²_в + R_jМ

Анализируя нагрузки и размеры характерных сечений вала, найти опасные сечения (наиболее нагруженные и (или) тонкие, их обычно одно или два), для которых выполнить проверочные расчеты на прочность.

3.2. Расчет вала на усталостную прочность

Исходные данные: опасное сечение № ..-, M, T, d, наличие паза под шпон­ку сечением b^Хh; вид концентратора напряжений, чистота обработки поверхности, вид упрочнения поверхности.

Назначить материал вала и выписать его мех. характеристики: _в, _-1, _-1, _ -см.табл.1.

Оценить прочность вала, сопоставляя запасы выносливости: допускае­мый [n] и расчетный n_-1 запас, зависящий от запасов выносливости n_ - только при изгибе и n_ -только при кручении:

( [n] = 1,6…1,8)  n_-1 = n_^.n_/ , при n_=_-1/[(K_/K_d+K_RА-1)/К_y^._a],

n_=_-1/[(K_/K'_d+K_RА-1)/К_y^._a+_^._m];

где: _a(m) и_a(m) - амплитуды (средние значения) напряжений изгиба и кручения,

- для симметричного циклаa =и = M/Wи m = 0,	при Wи =		0,1.d3 - для круглого сечения, 0,1.d3- - для сечения с пазом под шпонку bxh, здесь  = b.h (2d-h.)2/(16.d);
- для отнулевого цик-лаa =m =k/2 =T/(2Wк)	при Wк =		0,2.d3 - для круглого сечения, 0,2.d3- - для сечения с пазом под шпонку bxh;

* Сила от муфты F_M  50 , Н; здесь Т_В - передаваемый крутящий момент в Нм. Силу F_M считать приложенной к оси вала посредине ступени соединения с полумуфтой.

** Силы R₁₍₂₎ считать приложенными к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок ПК, см. рис. 15...18.

- 9 -

K_и K_ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, см. табл. 2; если в сечении действует несколько концентраторов- принять наибольший;

K_d - масштабный фактор. - при изгибе углеродистых сталей; при изгибе высокопрочных легированных и кручении всех сталей значение K_d уменьшить в 1,15 раза;

K_RA - фактор чистоты поверхности; , где R_a – параметр шероховатости в мкм;

К_у - коэффициент упрочнения поверхности, - см. табл. 3. Таблица 1.

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Твердость не ниже, НВ	Механические характеристики в МПа					
			в	Т	Т	-1	-1
45	любой	200	560	280	150	250	150	0,06
	80	270	900	650	390	410	230	0,10
40Х	любой	200	730	500	280	320	200	0,09
	120	270	900	750	450	410	240	0,10
40ХН	любой	240	820	650	390	360	210	0,09
	200	270	920	750	450	420	230	0,10
20Х	120	197	650	400	240	310	170	0,07
12XНЗА		260	950	700	490	430	240	0,10
18XГТ		330	1150	950	660	500	280	0,12

Таблица 2.

в МПа	Шпоночный паз*		Шлицы, зубья эвольвентные		Посадка*** с натягом						Галтель****
					K/Kd при d мм			K/Kd при d мм			K при R/d		K при R/d
	K	K	K	K	30	50		30	50		0,02	0,05	0,02	0,05
500 900 1200	1,6 2,15 2,5	1,4 2,05 2,4	1,45 1,7 1,75	1,43 1,55 1,6	2,5 3,5 4,25	3,05 4,3 5,2	3,3 4,6 5,6	1,9 2,5 2,95	2,25 3,0 3,5	2,4 3,2 3,8	1,8 2,0 2,15	1,75 2,0 2,2	1,55 1,65 1,7	1,55 1,7 1,75

Таблица 3.

Вид упрочнения поверхности вала	коэффициент упрочнения Ку при:
	K	K1,5	K
Закалка ТВЧ Азотирование	1,3 ... 1,6 1,15...1,25	1,6 ... l,7 1,3 ...1,9	2,4…2,8 2,0…3,0
Накатка роликом Наклеп дробеструйный	1,2 ... 1,4 1,1 ... 1,3	1,5…1,7 1,4 ...1,5	I,8…2,2 I,6... 2,5

3.3 Расчет вала на статическую прочность

Исходные данные: опасное сечение № ...; _и; _k; К_п; _т.