4.2. Эскизная компоновка

Определение опорных реакций

Опорные реакции в горизонтальной плоскости:

знак - показал, что направление реакции выбрано неверно.

Опорные реакции в вертикальной плоскости:

Проверка:

реакции опор определены правильно.

4.3. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

Изгибающие моменты в сечении А (горизонтальная плоскость):

Изгибающий момент в сечении 1 (вертикальная плоскость):

Изгибающий момент в сечении А (вертикальная плоскость):

4.4. Уточненный расчет валов

Расчет вала на усталостную прочность

Экспериментально установлено, что наиболее вероятным видом разрушения вала является усталостное разрушение при действии переменных напряжений. Расчет вала на усталостную прочность заключается в определении коэффициента запаса прочности S и сопоставлении его с допускаемым значением:

Передача крутящего момента с тихоходного вала на вал исполнительного механизма осуществляется посредством муфты.

Консольная нагрузка от муфты, возникающая вследствие неизбежной несоосности соединительных валов, может быть определена:

([3], с.161)

Тогда:

Длины участков: расстояние между опорами , расстояние от точки приложения усилия со стороны зубчатого венца до левой опоры расстояние от точки приложения консольной нагрузки до левой опоры

Крутящий момент на валу = 166,37 Н·м; силы, приложенные со стороны зубчатого зацепления: окружная

распорная

осевая

Расчет вала в сечении 1

1. Определение нагрузок

В сечении действуют: изгибающий момент , крутящий момент и осевая сила

2. Геометрические характеристики сечения

Осевой момент сопротивления:

Полярный момент сопротивления:

3. Определение напряжений

Напряжение изгиба меняется по симметричному циклу с амплитудой:

Средние нормальные напряжения:

Касательные напряжения меняются по отнулевому циклу:

4. Пределы выносливости

Пределы выносливости углеродистых сталей при симметричном цикле изгиба и кручения определим по следующим формулам:

5. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты влияния размера поперечного сечения

Для посадки с натягом определим по ([1], табл. 7.5, с.114):

Значение вычислим по формуле:

6. Коэффициенты влияния шероховатости поверхности

Поверхность вала под подшипник получена чистовым шлифованием с По величине найдем ([1], табл. 5.5, с.113).

7. Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

8. Коэффициенты влияния упрочнения

На участке вала с опасным сечением упрочнение отсутствует, тогда

9. Коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределам выносливости детали

10. Коэффициенты запаса прочности

Значения определим по формулам:

([3], с.312)

Тогда коэффициенты запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности:

([3], с.312)

Тогда общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

Усталостная прочность вала в сечении 1 обеспечена, так как условие выполняется.

Расчет вала в сечении А

1. Определение нагрузок

Суммарный изгибающий момент:

В сечении также действует крутящий момент и осевая сила

2. Геометрические характеристики сечения

В сечении имеется шпоночный паз со следующими размерами:

b = 20 мм, ([1], табл. 8.5, с.115).

Осевой момент сопротивления:

Полярный момент сопротивления:

Площадь сечения:

3. Определение напряжений

Напряжение изгиба меняется по симметричному циклу с амплитудой:

Средние нормальные напряжения:

Касательные напряжения меняются по отнулевому циклу:

4. Пределы выносливости:

Пределы выносливости углеродистых сталей при симметричном цикле изгиба и кручения определим по следующим формулам:

5. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты влияния размера поперечного сечения

Для посадки с натягом определим по ([1], табл. 7.5, с.114):

Значение вычислим по формуле:

Для шпоночного паза эффективные коэффициенты концентрации напряжений определим методом линейной интерполяции по табл. 3.5 ([1], с.112):

Коэффициенты влияния размера поперечного сечения вычислим по формулам:

Для шпоночного паза:

Из двух полученных значений для дальнейшего расчета выбираем наибольшие значения:

6. Коэффициенты влияния шероховатости поверхности

Поверхность вала под подшипник получена чистовым шлифованием с По величине найдем ([1], табл. 5.5, с.113).

7. Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

.

8. Коэффициенты влияния упрочнения

На участке вала с опасным сечением упрочнение отсутствует, тогда

9. Коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределам выносливости детали:

10. Коэффициенты запаса прочности:

Значения определим по формулам:

([3], с.312)

Тогда коэффициенты запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности найдем по формуле:

([1], с.110, форм. 2.5).

где допускаемый коэффициент запаса прочности, рекомендуемое значение принимаем

Тогда:

Усталостная прочность вала в сечении А обеспечена.