Практическое занятие №4 Расчет шпоночных и шлицевых соединений
Дополнительный справочный материал
6.03M
Категория: МеханикаМеханика

Расчет шпоночных и шлицевых соединений. Практическое занятие №4

1. Практическое занятие №4 Расчет шпоночных и шлицевых соединений

Калужский филиал
ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический
университет им. Н.Э. Баумана»
Практическое занятие №4
Расчет шпоночных и шлицевых
соединений

2.

РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЕЙ
Призматическая шпонка
Расчет на смятие
Ft
2T
см
см
Aсм d k l р
Расчет на срез
Ft
2T
ср
ср
Aср d b l р
где T – крутящий момент,
d – диаметр вала,
h – высота шпонки,
k =h-t1 – глубина врезания шпонки в ступицу,
t1 -глубина паза на валу,
lр – рабочая длина шпонки,
b – ширина шпонки

3.

ПАРАМЕТРЫ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ ШПОНОК
Таблица 1 (ГОСТ 23360-78)
Длину шпонки выбирают в указанных пределах из ряда:
14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,125,140,160…

4.

ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Стандартные шпонки изготовляют из специального сортамента
(ГОСТ 8787-68 и 8786-68) среднеуглеродистой чистотянутой стали:
Ст5, Ст 6, 45, 50, 55, 60.
Допускаемые напряжения на смятие:
При изготовлении шпонок из стали по ГОСТ 8787 — 68 принимают
• [σсм] =80...150 МПа (меньшее значение для ступиц из чугуна и
алюминиевых сплавов).
• [σсм] = 20 МПа - для ступиц из текстолита и древеснослоистых
полимеров
Для редукторов при изготовлении шпонок из стали 45 принимают:
• [σсм] = 50...70 МПа - при непрерывном использовании редукторов с
полной нагрузкой;
• [σсм] = 130...180 МПа – при среднем режиме использования
редукторов;
• [σсм] = 260 МПа – при предельных статических перегрузках.
Допускаемые напряжения на срез 60…90 МПа.

5.

Задача 1
Цилиндрическое зубчатое колесо закреплено на
валу призматической шпонкой. Подберите и
проверьте шпонку на прочность при следующих
условиях:
Крутящий момент Т= 400 Нм
Диаметр вала d=45мм.
Материал соединяемых деталей сталь-сталь.
Материал шпонки Ст5. [ ]см=130МПа, [ ]ср=80МПа.
ПРИМЕЧАНИЕ:
1. По конструктивным особенностям выбирают вид шпонки для
шпоночного соединения.
2. По диаметру вала по ГОСТ назначают размеры шпонки b и h.
Длина шпонки не определена (таблица 1 или 2).
3. По напряжениям смятия определяют расчетную длину шпонки, так
как размеры сечения шпонок по ГОСТ подобраны таким образом, что
если шпонка выдерживает смятие, то она выдерживает и срез.
4. При необходимости определяют полную длину шпонки (для
призматической шпонки Исполнение 1 и 2) и округляют в большую
сторону до ближайшего стандартного значения. При округлении
обращают внимание на размер ступицы.

6.

РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЕЙ
Сегментная шпонка
Расчет на смятие
Расчет на срез
Ft

см
см
Aсм z k l d
Ft
2T
ср
ср .
Aср z b l d
где Т – крутящий момент;
z – число шпонок; d – диаметр вала;
k – высота выступающей части шпонки;
l – длина шпонки; b – ширина шпонки.

7.

ПАРАМЕТРЫ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ ШПОНОК
Таблица 2 (ГОСТ 24071-97)

8.

Задача 2 (ТДЗ шпонки)
Чугунный шкив клиноременной
передачи соединен с валом
сегментной шпонкой. Подберите
шпонку и проверьте ее на прочность,
при следующих условиях:
Усилие натяжения ремня F*
Диаметр вала d*,
Диаметр шкива D*.
Материал шпонки Ст6:
[ ]см=150МПа, [ ]ср=90МПа.
ПРИМЕЧАНИЕ:
1. * Исходные данные по группам
см. прилагаемый файл.
2. В случае недостаточной
прочности рекомендуется заменять
сегментную шпонку на
призматическую.

9.

ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

10.

УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
2T
см
см ,
z dср h l
где Т - крутящий момент на валу;
Ψ=0,75 - коэффициент неравномерности распределения нагрузки;
z - число зубьев (выбирают в
зависимости от d );
h - высота поверхности контакта
зубьев;
l - рабочая длина зубьев;
dcp - средний диаметр соединения;
Для прямобочных
шлицев
Для эвольвентных
шлицев
Для треугольных
шлицев
h 0,5 D d 2 f
h m
d ср D 1,1m
dср d mz
d ср 0,5 D d
где f - величина фаски зуба,
D – наружный диаметр зубьев вала,
d – внутренний диаметр зубьев втулки (ступицы),
m – модуль зубьев,
Θ=1,0 при центрировании по боковым поверхностям,
Θ=0,9 при центрировании по наружному диаметру.
h 0,5 D d

11.

Параметры прямобочных шлицев
Таблица 3 (ГОСТ 1139-80)

12.

Продолжение таблицы 3

13.

Задача 3
Подобрать и проверить на прочность подвижное шлицевое
соединение вала коробки передач при следующих условиях:
Крутящий момент Т= 400 Нм
Длина ступицы 55мм.
Условия эксплуатации средние, перемещение втулки без нагрузки,
центрирование по наружному диаметру, [ ]см=45 МПа
Расчет провести для 2-х вариантов:
1. Шлицевое прямобочное соединение, диаметр вала d=28мм.
2. ТДЗ шлицы: Эвольвентное шлицевое соединение, исходные
данные по группам см. прилагаемый файл

14. Дополнительный справочный материал

Калужский филиал
ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический
университет им. Н.Э. Баумана»
Дополнительный справочный материал
English     Русский Правила