11. Уточненный расчет валов

1.1 Материалы валов

Материал вала шестерни выбираем сталь 45:

Механические характеристики сталь 45

11.2 Опасные сечения вала

Эквивалентные напряжения в сечениях вала

Изгибающие моменты находим по эпюре суммарных изгибающих моментов

в сечении 4:

Крутящие моменты в намеченных сечениях вала определяем по эпюре крутящих моментов:

Моменты сопротивления сечений вала при изгибе и кручении:

в сечении 4 участок вала диаметром ослаблен канавкой глубиной h=0,25мм.

Номинальные напряжения изгиба и кручения в сечениях вала:

Эквивалентные напряжения в сечениях вала по четвертой (энергетической) теории прочности:

11.3 Расчет вала на сопротивление пластическим деформациям

Расчет вала на сопротивление пластическим деформациям выполняем по сечению 4, в котором возникает наибольшее эквивалентное напряжение.

Напряжение в опасном сечении вала при кратковременной перегрузке(Кп=2,2):

Коэффициент запаса по пределу текучести материала вала:

Допускаемое значение коэффициента по пределу текучести определяем по пластичности ( ) материала вала, применяя линейную интерполяцию:

Условие прочности вала по сопротивлению пластическим деформациям выполняется:

Опасные по усталости сечения вала.

Для расчета вала на сопротивление усталости выбираем сечения 4.

Выбор сечения 4 обусловлен тем, что большие номинальные напряжения в нем сочетаются с концентрацией напряжений от ступенчатого перехода с канавкой.

Расчет вала на сопротивление усталости сечения вала

Средние напряжения цикла и амплитуды напряжений:

Коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения диаметром d=24,5мм(табл.3.3):

Эффективные коэффициенты концентраций напряжений в ступенчатом переходе с радиусом закругления r=2 мм, t=2,2 мм (табл. 3.4)

Для

при изгибе

при кручении

Отношение коэффициентов, учитывающих снижения сопротивления усталости вала:

при изгибе:

для давления в посадке

при кручении:

Коэффициент влияния шероховатости поверхности канавки:

при изгибе:

при кручении:

Коэффициент влияния среднего напряжения цикла соответственно при изгибе и кручении:

Пределы выносливости гладких образцов из стали 45 при изгибе и кручении с симметричными циклами по таблице 3.1:

Коэффициент запаса прочности:

по нормальным напряжениям

по касательным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по усталости при совместном действии напряжений изгиба и кручения:

Допускаемое значение коэффициента запаса прочности по усталости

Условие прочности сечения 4 по сопротивлению усталости выполняется:

12. Расчет тихоходного вала на прочность

определяем опорные реакции:

Реакции опор в горизонтальной плоскости

Проверка:

Вертикальная плоскость:

Проверка:

;