Выходной вал

Проверяем запас прочности по пределу выносливости в сечении 1, которое проходит одновременно через посадочное место для ступицы и шлицы.

Значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений при наличии эвольвентных шлицев находим по табл.11 [5]: К_σ=1,75 К_τ=1,6 .

Масштабный фактор при изгибе для вала диаметром D=82 мм по табл.14 [5]: 0,64. Коэффициент качества поверхности при чистоте обработки 6 класса согласно табл.16 [5], принимаем .

По табл.13 [5] определяем коэффициенты концентрации напряжений в вале, вызванной посадкой ступицы зубчатого колеса по напряженной посадке: К_σ=4,08 К_τ=2,71 .

Определяем момент сопротивления изгибу и кручению:

Момент сопротивления изгибу и кручению:

W_и = мм³,

W_к =2∙W_и = 91631 мм³.

Среднее напряжение цикла .

Амплитуда изгибных напряжений:

σ_а = МПа .

Средние напряжения кручения:

МПа

Амплитуда цикла при кручении:

МПа

Определяем запас усталостной прочности в сечении 1 по шлицам.

Коэффициент запаса прочности при изгибе

Коэффициент запаса прочности при кручении

Общий запас прочности по усталости:

>1,6

Определяем запас усталостной прочности в сечении 1 по посадочному месту.

Коэффициент запаса прочности при изгибе

Коэффициент запаса прочности при кручении

Общий запас прочности по усталости:

< 1,6

Проведем упрочняющую операцию ( наклеп ) вследствие которой S_II(2) станет равной S_II(3)= 1,47·1,5 =2,2 > 1,6

Проверяем запас прочности по пределу выносливости в сечении 2, где концентратором напряжений напрессовка.

Значение эффективных коэффициентов концентрации напряжений находим по табл.13 [5]. Для диаметра D=80 мм определяем методом интерполяции K_σ=4,64, K_τ=3,2.

Масштабный фактор при изгибе для вала диаметром D=80 мм по табл.14 [5]:

0,67. Коэффициент качества поверхности при чистоте обработки 6 класса согласно табл.15 [5], принимаем .

Момент сопротивления изгибу будет:

W_и = мм³,

Среднее напряжение цикла .

Амплитуда изгибных напряжений:

σ_а = МПа

Коэффициент запаса прочности при изгибе

W_к =2∙W_и = 72756 мм³.

Средние напряжения кручения:

МПа

Амплитуда цикла при кручении:

МПа

Коэффициент запаса прочности при кручении

Общий запас прочности по усталости:

>1,6

4.6 Расчет шлицевых соединений

Боковые поверхности зубьев шлицевого соединения работают на смятие , а основание их - на изгиб и срез . Решающее значение имеет расчёт на смятие. При расчете на смятие должно выполняться условие:

.

Здесь ; - коэффициент неравномерности нагрузки, .

По ГОСТ 21425 .

Произведем расчет на прочность шлиц входного вала (D x z x m =40 x 20 x 2,

l = 40 мм):

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Произведем расчет на прочность шлиц промежуточного вала (D x z x m =55 x 28 x 2, l = 50 мм)

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Произведем расчет на прочность шлиц выходного вала (D x z x m =88 x 25 x 3, l = 70 мм):

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Работоспособность шлицевых соединений обеспечена.