Конструкции валов. 
Детали машин. 
Курсовое проектирование

Шпоночные пазы, резьбы под установочные гайки, поперечные сквозные отверстия под штифты или отверстия под установочные винты, канавки, а также резкие изменения сечений вала вызывают концентрацию напряжений, уменьшающих его усталостную прочность. Поэтому, но возможности, следует избегать элементов, вызывающих концентрацию напряжений.

При проектировании вала следует пользоваться рекомендациями, изложенными в разд. 5.3.4.

Входные (быстроходные) валы

5.З.5.1.1. Входные (быстроходные) валы-шестерни

Быстроходные валы-шестерни имеют входные концевые участки, участки для установки подшипников и участки, на которых нарезают зубья шестерен цилиндрических или конических зубчатых передач.

Обзор конструкций валов-шестерен приведен в разд. 3.2.3.6 и 3.2.4.5, а валовчервяков — в разд. 3.3.2.6.

Определение диаметров валов в местах установки подшипников и входных консольных участков рассмотрено в разд. 5.3.2.

Зубья не консольного вала-шестерни цилиндрической зубчатой передачи нарезают на среднем участке вала. Диаметр его чаще всего определяется размером </<sub>б|, величину которого находят из условия надежного контакта торцов вала и внутреннего кольца подшипника. Конструкция вала в этом месте зависит от передаточного числа и величины межосевого расстояния передачи.

При небольших передаточных числах и относительно большом межоссвом расстоянии диаметр окружности впадин шестерни больше диаметра </<sub>б1 вала (рис. 5.9, а).

При больших передаточных числах и относительно малом межосевом расстоянии диаметр с! _(] <</<sub>б1, тогда конструкцию вала выполняют, но одному из вари;

антов, показанных на рис. 5.9, б, в, г, предусматривая участки выхода фрезы, нарезающей зубья. Диаметр Д_}) фрезы принимают в зависимости от модуля т.

Длину участка /_вых определяют графически.

Иногда наружный диаметр А_а шестерни оказывается меньше диаметра */_б1. В этих случаях обтачивают вал в средней части по наружному диаметру шестерни (рис. 5.9, б, г). Участок выхода фрезы допускается распространять на торец вала, по которому устанавливается подшипник качения (рис. 5.9, г).

Рис. 5.9.

Компоновки узлов вала-шестерни цилиндрической внутреннего зацепления и конической передач достаточно часто выполняют, располагая шестерню консольно относительно подшипниковых опор (рис. 5.10, 5.11). Регулирование подшипников в этих случаях производят перемещением по валу подшипников:

• • перемещением по валу подшипников с помощью круглой шлицевой гайки (3) с последующим ее стопорением многолапчатой шайбой (4) (рис. 5.10);
• • изменением суммарной толщины регулировочных прокладок (1) (рис. 5.11). Изменением суммарной толщины регулировочных прокладок (2) в небольших

пределах регулируют осевое положение шестерни, что особенно важно при регулировании конического зацепления.

Для выхода резьбонарезного инструмента при нарезании резьбы на валу предусматривают канавки, размеры которых приведены в табл. П. 113. Основное применение имеют канавки по типу I. Канавки по типу II применяют при малой усталостной прочности вала.

Также на валу выполняют канавку под язычок стопорной шайбы (табл. П.127).

Рис. 5.11.

5.3.5.1.2. Входные (быстроходные) валы с насадной шестерней

Компоновки узлов быстроходных валов с насадной шестерней, находящейся между опорами, аналогичны компоновкам тихоходных валов (разд. 5.3.5.2).

Компоновки узлов шестерни конической передач выполняют аналогично схемам, представленным на рис. 5.10, 5.11, вводя дополнительное торцевое крепление шестерни. Другие варианты крепления представлены на рис. 5.12.

Возможно использование прорезной (корончатой) шестигранной гайки со шплинтом, характе.

Рис. 5.12.

ристики которых приведены в табл. П. 296. Пример выполнения подобного узла приведен на рис. 5.13.

Компоновка узла вала с насадной шестерней цилиндрической передачи внутреннего зацепления отличается от компоновки узла быстроходного вала с насадной конической шестерней тем, что в таких передачах с целью уменьшения консольного вылета тихоходного колеса торцевое крепление шестерни целесообразно компоновать внутри шестерни. Пример выполнения подобного узла приведен на рис. 5.14.

Рис. 5.13.

Рис. 5.14.

Выходные (тихоходные) валы

5.З.5.2.1. Выходные (тихоходные) валы с расположением колеса между подшипниками

Тихоходные валы имеют концевой участок, в средней части вала между подшипниковыми опорами размещают зубчатое колесо.

Типовые конструкции узлов с тихоходными валами представлены на рис. 5.15−5.19.

В сопряжении колеса с валом использована посадка с натягом (рекомендации по посадкам колес см. в разд. 2.4.3.1.3). Подшипники установлены до упора в торцы вала.

Между правым (по схемам) подшипником и колесом установлена дистанционная втулка.

На рис. 5.15−5.17 втулка установлена в соответствии с рекомендациями разд. 4.2.2.4 (рис. 4.6) по диаметру поверхности сопряжения вала с колесом.

Рис. 5.15.

На рис. 5.18 втулка установлена по диаметру поверхности сопряжения вала с подшипником.

Вариант по рис. 5.15−5.17 предпочтительнее по сравнению с вариантом на рис. 5.18, так как в этих случаях центровка колеса относительно вала при его монтаже значительно проще.

Рис. 5.16.

Рис. 5.17.

Валы следует конструировать по возможности с минимальным числом уступов. В этом случае достигается существенное сокращение расхода металла на изготовление вала, что особенно важно в условиях крупносерийного производства.

Для повышения технологичности конструкции радиусы галтелей и размеры фасок на одном валу желательно принимать одинаковыми.

Ширину канавок для выхода инструмента также нужно принимать одинаковой. Если на валу предусмотрено несколько шпоночных пазов, то для удобства фрезерования их располагают на одной образующей вала и выполняют одной ширины, выбранной по меньшему диаметру вала.

Для уменьшения номенклатуры шлицевых фрез и сокращения времени на их перестановку размеры шлицев на разных участках вала принимают одинаковыми.

Рис. 5.18.

5.З.5.2.2. Выходные (тихоходные) валы с консольным расположением колеса

В некоторых случаях, например, при применении цилиндрических передач с внутренним зацеплением или конических передач с небольшим значением передаточного числа не представляется возможным использовать схему вала с расположением выходного колеса между опорами. В этом случае приходится использовать консольное расположение колеса.

При конструировании таких узлов можно использовать рекомендации, приведенные в разд. 5.3.5.1.2.

Пример подобной конструкции приведен на рис. 5.19.

Рис. 5.19.