Расчет шпоночного соединения

7 Расчет шпоночного соединения

Передача крутящего момента с третьего вала на четвертый , происходит с помощью зубчатого колеса Z, которое крепится на ступице шестерни Zс помощью призматической шпонки.

Диаметр ступицы для посадки зубчатого колеса составляет d = 55мм, для которого по ГОСТ 23360 – 78 выбираем призматическую шпонку с размерами:

Сечение шпонки

b=16мм – толщина шпонки,

h=10мм – высота шпонки,

K=4.3мм – выступ шпонки от шпоночного паза.

Длину шпонки примем  = 20 мм

Материал шпонки сталь 45 ГОСТ 1050 – 88, с допускаемым напряжением смятия [] = 90 МПа.

Принимая нагружение шпонки по длине равномерным, произведем расчет на смятие. Условие прочности на смятии имеет вид:

= < (65)

где , Нм – наибольший допускаемый вращающий момент,

=55 мм – диаметр вала под установку шпонки,

K=4.3мм – выступ шпонки от шпоночного паза.

L= 20мм – рабочая длинна шпонки,

T=216,4 кНм – крутящий момент на 4-ом валу,

[]=90 МПа - допускаемое напряжение смятия, тогда

== 0,5*55*4,3* 20*90*10^-3=212,85 Нм,

т.е. =291,6 Нм < T_IV=216,4 кНм

Таким образом, условие прочности выполняется.

8 Расчет шлицевого соединения

Для передачи вращения между валами с помощью зубчатых передач, необходимо обеспечить неподвижность зубчатых колес относительно валов в окружном направлении, то есть отсутствие вращения зубчатых колес независимо от вала с этой целью будем использовать прямобочные шлицевые соединения.

По ГОСТ 1139 – 80 примем размеры прямобочных шлицевых соединений средней серии:

для вала 3: =8, =32мм, =36мм, =6мм, =0.4мм, =0.3мм

где  - число зубьев шлицевого вала,

, мм - внутренний диаметр шлицев вала,

, мм - наружный диаметр шлицев вала,

, мм - толщина шлицев,

, мм - размер фаски,

, мм - размер закругления.

Для шлицевых соединений основным является расчет на смятие шлицев. Произведем расчет прочности шлицевого соединения 3–го вала. Условие прочности имеет вид:

= (66)

где , МПа – расчетное напряжение смятия

=216,4 к Нм – крутящий момент на 3-ем валу,

=0.85 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузок по рабочим поверхностям зубьев,

=, мм²/мм – (для прямоугольных зубьев) площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1мм длины,

где =8 - число зубьев шлицевого вала

=32 мм - внутренний диаметр шлицев вала,

=36 мм - наружный диаметр шлицев вала,

=0.4 мм - размер фаски,

=0.3 мм - размер закругления, тогда

=80 мм – (длина ступицы блока) рабочая длина зуба,

===17 – для прямоугольных зубьев,

[]=10…20 МПа – допускаемое напряжение смятия боковых поверхностей зубьев.

Тогда

===10,4 мм²/мм

===17,99 МПа

Таким образом, =17,99 МПа < []=10…20 МПа, то есть прочность соединения обеспечивается.