Расчет вала на сопротивление усталости

Определение точек приложения, направления и величин сил, нагружающих вал (рис.3,а).

2.4.1 Определяем допускаемую радиальную нагрузку на выходном конце вала, полагая, что редуктор может быть использован как редуктор общего назначения

.

2.4.2 Определяем силы в зацеплении

· окружная сила

(2.1)

· радиальная сила

, (2.2)

где - угол зацепления зубьев.

2.4.3 Вычисляем реакции и в опорах вала в вертикальной плоскости (рис.2, б)

(2.3)

(2.4)

Рис.3 Расчетная схема вала

Из уравнения (2.4) находим

Из уравнения (2.3):

2.4.4 Вычисляем реакции и в опорах вала в горизонтальной плоскости (рис.2, в)

(2.5)

(2.6)

Из уравнения (2.6) находим

При этом

2.4.5 Вычисляем реакции и в плоскости смещения валов (рис. 2, г):

(2.7)

(2.8)

Отсюда

6123,72 · (160+110)/160 = 10333,78 H,

тогда

Определяем максимальные реакции в опорах

(2.9)

2.4.6 Определяем изгибающие моменты в характерных точках вала с

построением эпюры изгибающих моментов в вертикальной плоскости (рис. 3,б)

.

2.4.7 Определяем изгибающие моменты в характерных точках вала с построением эпюры изгибающих моментов в горизонтальной плоскости (рис. 3,в)

2.4.8 Определяем изгибающие моменты в характерных точках вала с построением эпюры изгибающих моментов в плоскости смещения валов (рис. 3,г)

2.4.9 Вычисляем суммарные изгибающие моменты в опасных сечениях вала 1-1,11-11

2.4.10. Представляем эпюру крутящих моментов T, передаваемых валом (рис.3, д).

Т = 600 Н·м;

2.4.11. Анализируя характер эпюр, а также принятые размеры вала определяем, что наиболее опасным является сечение 11-11 под подшипником. Проверяем его прочность.

2.4.12. Для выбранного сечения 11-11 вала концентратором напряжений в сечении является посадка с натягом и по табл.3 определяем интерполированием значения отношений

и

2.4.12 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяется по формуле (14)

,

где - предел выносливости при изгибе;

- коэффициент снижения предела выносливости при изгибе (формула 15), – коэффициент влияния качества поверхности (таблица 5); - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 6);

.

2.4.13 Коэффициент запаса по касательным напряжениям определяется по формуле (17)

,

где - предел выносливости;

- коэффициент снижения предела выносливости вала в рассматриваемом сечении при кручении, где - коэффициент влияния качества поверхности (табл.5); - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 6);

Амплитуды переменных и постоянных составляющих циклов напряжений

.

- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений, по таблице 1.

.

2.4.14 Общий запас сопротивления усталости S по формуле (19)

.

Условие выполнено.

2.5 Расчет вала на статическую прочность

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок по формуле (20)

,

где - коэффициент перегрузки;

;

Предельное допускаемое напряжение

.

Условие выполнено.

2.6 Расчет вала на жесткость

По условиям работы зубчатого зацепления опасным является прогиб вала под колесом. Для определения прогиба используем табл.15,2[1]. Средний диаметр на участке (см.рис.1) принимаем равным _.

Тогда

(2.10)

Прогиб в вертикальной плоскости от силы

(2.11)

Прогиб в горизонтальной плоскости от силы

Прогиб от силы в плоскости смещения валов

(2.12)

Суммарный максимально возможный прогиб

(2.13)

Допускаемый прогиб

Аналогично проверяются углы поворота в опорах. Учитывая большой запас прочности и жесткости вала по его прогибу нет необходимости проверять углы поворота в опорах.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Образец титульного листа курсовой работы

Рис.4 Образец титульного листа курсовой работы

Рис. 5 Основная надпись для первого или заглавного листа

Рис. 6 Основная надпись для последующих листов

В графах основной надписи (номера граф указаны в скобках на рис.5,6) приводят:

1 – наименование изделия (механизма, сборочной единицы, детали), например: Редуктор цилиндрический;

2 – обозначение чертежа по схеме, указанной в разделе “Спецификация”;

3 – обозначение материала детали (графу заполняют только на чертежах детали), например: Сталь-45 ГОСТ 1050-74;

4 – литеру документа (в учебных проектах в левой клетке пишут букву У);

5 – массу изделия (кг) (в учебных проектах графу заполняют только в чертежах деталей);

6 – масштаб, в котором выполнены основные виды чертежа;

7 – порядковый номер листа (на документах, состоящих из одного листа, графу не заполняют);

8 – общее количество листов документа (заполняют только на первом листе);

9 – сокращенное название вуза и группы, например: ТюмГНГУ АТХ-04-1;

10, 11, 12, 13 – в строке “Разраб.” – фамилию студента, его подпись и дату, в строке “Пров.” - фамилию преподавателя, его подпись и дату.

Остальные строки оставляют свободными.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов/ Дунаев П.Ф., Леликов О.П. – 8-е изд. перераб. и доп.– М.: Издательский центр «Академия», 2003.– 496 с.

2. Иванов М.Н. Детали машин: учебник для студ. высших техни. учебных заведений/ Иванов М.Н., Финогенов В.А..– 8-е изд. испр. – М.: Высшая школа, 2003.– 408 с.

Дополнительная литература

3. Детали машин: учебник для вузов/ под ред. О.А.. Ряховского.-2-е изд.,перераб. – М: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2004.- 520 с.

4. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: cправочное учебно-методическое пособие/ Курмаз Л.В., Курмаз О.Л. - М.: Высшая школа, 2007, - 456 с.

5. Чернилевский Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: учебное пособие для студентов вузов/ Д.В. Чернилевский. - М.: Машиностроение, 2004.- 560 с.

Поиск по сайту: