Эскизная компоновка редуктора
Компоновка редуктора (рис.4.1) позволяет приближенно установить расположение деталей, необходимое для определения расстояний между линиями действия сил и опорных реакций.
Предварительно назначим подшипники лёгкой серии, габариты которых выберем по диаметру вала в месте посадки и вычертим контуры подшипников по размерам, в соответствии со схемой их установки.
Габариты подшипников:
№ d, мм D, мм В, мм С, кН
206 30 62 16 19,5
№ d, мм D, мм В, мм С, кН
207 35 72 17 25,5
Проверочный расчет валов
Эта схема выполняется в следующей последовательности:
1. Проводим координатные оси XYZ (под углом 120о).
2. Изображаем в этой системе в произвольных размерах (соблюдая пропорции) зубчатые колёса, валы, подшипниковые опоры.
3. Определяем направление вращения быстроходного и тихоходного валов редуктора.
4. Изображаем векторы сил в зацеплении и реакции подшипниковых опор.
5. Определяем направление сил в зацеплении зубчатой пары в соответствии с выбранным направлением вращения валов.
6. Определяем направление радиальных реакций в подшипниках.
Схема изображена на рис. 4.2
Расчётная схема валов
При вычислении изгибающих моментов следует помнить, что силы в зацеплении действуют в разных плоскостях и поэтому при расчёте их обычно раскладывают по двум взаимно перпендикулярным плоскостям: окружная сила 
расположена в горизонтальной плоскости, радиальная 
– в вертикальной плоскости. В этих плоскостях определим изгибающие моменты 
и 
и для нахождения суммарного изгибающего момента сложим их геометрически, т. е.
. (38)
Эквивалентный момент
(39)
По характеру эпюр изгибающего и вращающего моментов определим опасное сечение и для него вычислим диаметр 
, мм:
, (40)
где 
– эквивалентный момент, Н-мм; 
– допускаемое напряжение в расчёте на выносливость при изгибе, принимаем 
.
Аналогично определим суммарные радиальные реакции опор подшипников вала в горизонтальной плоскости 
и в вертикальной плоскости 
от действия на него нагрузок и саму радиальную нагрузку:
, (41)
, (42)
, (43)
где 
и 
– суммарные радиальные реакции опор А и В, Н; 
и 
–радиальные реакции опор А и В в горизонтальной плоскости, Н; 
и 
–радиальные реакции опор А и В в вертикальной плоскости, Н.
Консольная сила, Н:
; (44)
Н.
Расчет:
Определение реакции в подшипниках для быстроходного вала
1.Вертикальная плоскость
∑Mв= RАУ×2а-Fr×а =0
∑MА=Fr×а- RВУ×2а=0
RВУ= Fr/а=560,66/2=280,33 Н
RАУ= Fr/а 560,66/2=280,33 Н
1 участок: МСЛ=-RАУ×Z
Z1=0; MСЛ=0;
Z1=а; МСЛ=-RАУ×а=-280,33×0,029=-8,13 Н-м
2 участок: МСПР=- RВУ×Z2
Z2=0; MСПР=0;
Z2=а; МСПР=-RВУ×а=-280,33×0,029=-8,13 Н-м
2.Горизонтальная плоскость
∑MВ=FМ1×(2а+е)-2a× RАХ - Ft×2a=0
∑MА=FМ1×е+a×Ft-RВХ×2a=0
RВХ= (FМ×е+a×Ft)/2a=(1001,87×0,050+0,029×1540,41)/(2×0,029)= 1633,89Н
RАХ = (FМ1(2а+е)-a×Ft)/2а=(1001,87(0,058+0,050)-1540,41×0,029)/0,058=1095,35Н
Проверка: - FМ1+ RАХ + Ft- RВХ=0; -1001,87+1095,35+1540,41-1633,89=0
1 участок: MСЛ=- FМ1×Z1
Z1=0; MСЛ=0;
Z1=е; MСЛ=- FМ1×е=1001,87×0,050=-50,09Н-м.
2 участок: MСЛ=- FМ1×Z2+ RАХ(Z2- е)
Z2=е; MСЛ=- FМ1× е=-1001,87×0,050=-50,09 Н-м;
Z2= е+a;MСЛ=- FМ1×(е+a)+RАХ×а=-1001,87·0,079+1095,35·0,029=-47,38 Н-м
3 участок: МСПР=- RВХ×Z 
Z =0; MСПР=0;
Z =а; МСПР=-RВХ×а=-1633,89×0,029=-47,38 Н-м
3. Определение суммарных реакций
RА= 
= 1130,65Н =FrА
RВ= 
= 1657,76 Н =FrB
4. Определение суммарного изгиба
МИ= 
=50,09 Н-м
МЭ= 
=81,46 Н-м
5. Определение опасного сечения и вычисление для него диаметра
мм
Данный диаметр меньше выбранного ранее, следовательно условие прочности выполняется.
Определение реакции в подшипниках для тихоходного вала
1. Вертикальная плоскость
∑MВ=Fr×a-RАУ×а=0
∑MА=-Fr2×a+RВУ×2а=0
RВУ= Fr/а =560,66/2=280,33 Н
RАУ= Fr/а =560,66/2=280,33 Н
1 участок: MСЛ=RАУ×Z1
Z1=0; MСЛ=0;
Z1=а; MСЛ=RАУ×а=280,33×0,029=8,13 Н-м
2 участок: MСПР=RВУ×Z2
Z2=0; MСПР=0;
Z2=а1; MСПР=RВУ×а=280,33×0,029=8,13 Н-м
2Горизонтальная плоскость
∑MВ=FМ2×f- RАХ×2а + Ft×a=0
∑ MА=-Ft×а-RВХ×2а+ FМ2×(2а+f)=0
RВХ= ( FМ2(f+2a)- Ft×a )/2а=(1422,04(0,067+0,058)/0,058=2294,54 Н
RАХ= (Ft×a+ FМ2×f)/2а=(1540,4×0,029+1422,04×0,067)/0,058=2412,9 Н
Проверка: -1422,04+2412,9+1540,4-2294,54=0
1 участок: MСЛ=RАХ×Z1
Z1=0; MСЛ=0;
Z1=а; MСЛ=RАХ×а=2412,9×0,029=69,97 Н-м
2 участок: MСЛ= RАХ×Z2- Ft(Z2-а)
Z2=а; MСЛ= RАХ×а=2412,9×0,029=69,97 Н-м;
Z2=2а; MСЛ=RАХ×2а- Ft×а =2412,9×0,058-1540,41×0,029=95,28 Н-м
3 участок: MСПР= FМ2×Z
Z3=е; MСПР= FМ2×f=1422,04×0,067=95,28 Н-м;
Z3=0; MСПР=0
3. Определение суммарных реакций
RА= 
=2429,13 Н =FrА
RВ= 
=2311,6 Н =FrВ
4. Определение суммарного изгиба
МИ= 
=95,28 Н-м
МЭ= 
=160,71 Н-м
5. Определение опасного сечения и вычисление для него диаметра
мм
Данный диаметр меньше выбранного ранее, следовательно условие прочности выполняется.
Эпюры изображены на рис. 4.3.