![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Введение
- •1.Расчёт детали на усталостную прочность
- •1.1. Техническое задание
- •1.2. Расчёт коэффициента запаса прочности
- •2. Расчет напряженного резьбового соединения
- •2.1 Проектировочный расчет болта
- •2.2 Проверочный расчёт болтового соединения на прочность.
- •3. Расчёт узла привода
- •3.1. Энерго-кинематический расчёт узла привода
- •3.2 Расчет косозубой цилиндрической передачи
- •3.2.1 Проектировочный расчет передачи по контактной выносливости зуба
- •3.2.2. Проверочный расчет зубьев на контактную выносливость
- •3.2.3 Проверочный расчет зубьев на изгибную выносливость
- •3.2.4 Проверочный расчет зубчатой передачи при перегрузке
- •3.3 Расчёт размеров шестерни прямозубой цилиндрической передачи.
- •3.4 Расчёт и проектирование промежуточного вала на опорах качения.
- •3.4.1 Проектировочный расчёт вала.
- •3.4.2. Выбор и проверочный расчет подшипников качения
- •3.4.3. Выбор и проверочный расчёт шпонок
- •3.4.4. Проверочный расчет промежуточного вала
- •Список литературы
3.4.3. Выбор и проверочный расчёт шпонок
Задачей раздела является выбор стандартных призматических шпонок со скруглёнными концами и проверка их напряжениям смятия узких боковых граней.
Критерий расчёта – статическая прочность на смятие.
Выбираем стандартные призматические шпонки ГОСТ 23360-78 [3, с.56]:
1) Под колесо – Шпонка 16х10x70;
2) Под шестерню – Шпонка 14х9х45.
Условие прочности
(3.66)
Примем
равное
= 100 Н/
[4,
с.170]. Для расчёта фактических напряжений
составим расчётную схему.
Расчётная схема шпоночного соединения
Рис. 3.5
Фактическое
напряжение смятия
определяется как
=
(3.67)
Сила
смятия
определяется по формуле
=
(3.68)
Площадь
поверхности смятия
равна
=
(3.69)
Тогда
равно
=
(3.70)
Определим
и
согласно формуле (3.70)
=
= 110 Н/
=
= 37,8 Н/
Условие
прочности шпонки под колесом выполняется
-
= 37,8 Н/
= 100 Н/
Оставляем
шпонку Шпонка 16х10х70 ГОСТ
23360-78.
Условие
прочности шпонки под шестерней не
выполняется -
= 110 Н/
= 100 Н/
Поскольку
200 Н/
,
установим две шпонки Шпонка 16х10х45 ГОСТ
23360-78 под углом
.
3.4.4. Проверочный расчет промежуточного вала
Задачей раздела является определение фактического коэффициента запаса прочности в опасном сечении и принятие решения об окончательном выборе материала вала.
Критерий расчета вала – усталостная прочность при кручении и изгибе.
Условие прочности
(3.71)
Принимаем
равное
[4,c.
162].
Фактически коэффициент запаса прочности S найдем по формуле
(3.72)
где
–коэффициент запаса прочности по
нармальным напряжениям;
– коэффициент запаса прочности по
касательным напряжениям.
определяем
по формуле [4, c.
162]
=
(3.73)
где
– предел выносливости стали при
симметричном цикле изгиба,
;
– эффективный коэффициент концентрации
нормальный напряжений;
– масштабный фактор для нормальных
напряжений;
– коэффициент, учитывающий влияние
шероховатости поверхности;
– амплитуда цикла нормальных напряжений,
;
– коэффициент, корректирующий влияние
постоянной составляющей цикла напряжений
на сопротивление усталости;
– среднее напряжений цикла нормальных
напряжений,
.
определим
по формуле [4, c.
164]
=
(3.74)
где
– предел выносливости стали при
симметричном цикле кручения,
;
– эффективный коэффициент концентрации
касательных напряжений;
– масштабный фактор для касательных
напряжений;
– амплитуда цикла касательных напряжений,
;
– коэффициент, корректирующий влияние
постоянной составляющей цикла напряжений
на сопротивление усталости;
– среднее напряжений цикла касательных
напряжений,
.
Предварительно
выбираем материал вала среднеуглеродистую
Сталь45, для которой
[4, c.
34]. Тогда
[4, c.
162],
[4, c.
164],
[4, c.164],
[4, c.
166].
Считаем, что напряжения в любой точке вала изменяется по следующим циклам (рис. 3.6).
Циклы изменения напряжений для вала.
t
t
=
Рис.3.6
Из
рассмотрения рис. 3.6 следует, что
=
,
= 0 (из рассмотрения симметричного цикла
на рисунке),
=
=
/2.
и
определяются по формулам
=
(3.75)
=
где
-
суммарный изгибающий момент, Н
мм;
–момент
сопротивления при изгибе,
;
– момент сопротивления при кручении,
.
Для
нахождения
и
найдем опасное сечение.
Из рассмотрения рис.3.7 следует, что опасным сечением является сечение А-А, так как в нем действуют значительный изгибающий и крутящий моменты, а также сечение содержит концентратор напряжения в виде шпоночного паза и оно ослаблено шпоночным пазом.
=
0,76 [4,c.166],
= 0,65 [4,c.166],
= 0,95 [4,c.162],
коэффициенты
и
равны 1,8 и 1,7 [4,c.165]
соответственно.
Моменты
и
равны
=
= 4120
=
288000 Н
мм
=
+
= (-800)
70 +753
= 35900 Н
(3.76)
Тогда суммарный момент в сечении А-А будет равен
=
=
= 290000 Н
мм
(3.77)
Исходя
из опасного сечения, определим
и
[4,c.165]
=
-
=
-
= 29500
(3.78)
=
-
=
=
-
= 30530
(3.79)
Подставляя в выражение (3.75) численные значения, получаем
=
= 13,7 Н/
=
= 6,45 Н/
Определим
коэффициент запаса прочности по
нормальным напряжениям-
и коэффициент запаса прочности по
касательным напряжениям -
, по формулам (3.73) и (3.74) соответственно
=
= 9,81
=
= 10,7
Подставляя в выражение (3.72) численные значения, получаем
=
= 9,81
Таким
образом, условие (3.67) S=
9,81
[S]
= 2,5 выполняется. То есть, при изготовлении
вала из стали Сталь45 по указанным
размерам, будет обеспечено отсутствие
усталостной поломки в течение срока
эксплуатации детали. Следовательно,
оставляем сталь Сталь45
в
качестве материала вала.