4.2. Расчет на прочность промежуточного вала-червяка.

Силы в червячном зацеплении, Н:

Реакции в опорах (определены при

расчете подшипников), Н:

Плечи приложения реакций, мм:

Коэффициент перегрузки:

Вал изготовлен из стали 40Х с закалкой поверхности витков червяка.

Временное сопротивление, МПа:

Предел текучести, МПа:

Предел текучести при кручении, МПа:

Минимальный запас прочности по пределу текучести:

7.1.1. Определение внутренних силовых факторов.

Cечение I-I является наиболее опасным.

Изгибающие моменты, Н*м:

- в плоскости YOZ:

- в плоскости XOZ (слева от сечения):

- в плоскости XOZ (справа от сечения):

Суммарный изгибающий момент, Н*м:

Максимальный изгибающий момент, Н*м:

Осевая сила, Н:

Крутящий момент, Н*м:

7.1.2. Определение геометрических харакетристик опасного сечения.

Расчет ведем по сечению, ограниченному окружностью впадин зубьев червяка. Расчет по этому сечению идет в запас прочности.

Диаметр впадин зубьев червяка, мм:

Диаметр вершин зубьев червяка, мм:

Осевой момент инерции, мм⁴:

Моменты сопротивления при расчете, мм³:

- на изгиб:

- на кручение:

Площадь поперечного сечения, мм²:

7.1.3. Расчет вала на статическую прочность.

Напряжения в опасном сечении, МПа:

Общий коэффициент запаса по пределу текучести:

Вывод: Статическая прочность вала обеспечена, в наиболее опасном сечении I-I общий коэффициент запаса прочности больше допускаемого.

Консольная сила, Н:

Момент на тихоходном валу, Н*м:

Силы в червячном зацеплении, Н:

Реакции в опорах (определены при

расчете подшипников), Н:

Плечи приложения реакций и сил, мм:

Коэффициент перегрузки:

Вал изготовлен из стали марки 40X без поверхностного упрочнения.

Временное сопротивление, МПа:

Предел текучести, МПа:

Предел текучести при кручении, МПа:

Пределы выносливости, МПа:

- при изгибе:

- при кручении:

Коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения:

Минимальный запас прочности по пределу

текучести:

7.3.1. Определение внутренних силовых факторов.

При расчете вала считаем что вся осевая нагрузка передается на вал, т.е. рассматриваем предельный случай. В действительность основная часть осевой нагрузка приходится на втулки, надеваемые на вал для крепления червячного колеса.

Изгибающие моменты, Н*м:

- в плоскости YOZ:

- в плоскости XOZ (слева от сечения):

- в плоскости XOZ (справа от сечения):

Суммарный изгибающий момент, Н*м:

Момент от консольной силы, Н*м:

Максимальный изгибающий момент, Н*м:

Крутящий момент, Н*м:

Осевая сила, Н:

Сечение II-II.

Момент от консольной силы, Н*м:

Максимальный изгибающий момент, Н*м:

Крутящий момент, Н*м:

Осевая сила, Н:

Сечени III-III.

Крутящий момент, Н*м:

Cечение I-I.

Параметры шпоночного соединения,мм:

Моменты сопротивления при расчете, мм³:

- на изгиб:

- на кручение:

Площадь поперечного сечения, мм²:

Cечение II-II.

Диаметр вала, мм:

Моменты сопротивления при расчете, мм³:

- на изгиб:

- на кручение:

Площадь поперечного сечения, мм²:

Cечение III-III.

Параметры шпоночного соединения, мм:

Моменты сопротивления при расчете, мм³:

- на кручение:

Площадь поперечного сечения, мм²:

7.3.3. Расчет вала на статическую прочность.

Cечение I-I.

Напряжения в опасном сечении, МПа:

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса по пределу текучести:

Cечение II-II.

Напряжения в опасном сечении, МПа:

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса по пределу текучести:

Cечение III-III.

Напряжения в опасном сечении, МПа:

Частный коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Вывод: Статическая прочность вала обеспечена, в опасных сечениях общий коэффициент запаса прочности больше допускаемого.

7.3.4. Расчет вала на сопротивление усталости.

Cечение I-I.

Амплитуды напряжений и средние напряжения цикла, МПа:

Червячное колесо установлено на валу с натягом. Концентратор напряжения в сечении I-I - посадка с натягом.

Отношение коэффициентов для посадки с натягом:

Параметр шероховатости поверхности, мкм:

Поверхность вала - без упрочнения.

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения:

Коэффициенты снижения пределов выносливости:

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении, МПа:

Коэффициент влияния асимметрии цикла:

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Cечение II-II.

Амплитуды напряжений и средние напряжения цикла, МПа:

Внутренне кольцо подшипника качения установлено на валу с натягом. Концентратор напряжений в сечении - посадка с натягом.

Отношение коэффициентов для посадки с натягом:

Параметр шероховатости поверхности, мкм:

Коэффициенты влияния качества поверхности:

Поверхность вала - без упрочнения.

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения:

Коэффициенты снижения пределов выносливости:

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении, МПа:

Коэффициент влияния асимметрии цикла:

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении:

Cечение III-III.

Амплитуды напряжений и средние напряжения цикла, МПа:

Для передачи вращающего момента на консольном участке вала предусмотрена шпонка, которая и является концентратором напряжений.

Коэффициенты влияния абсолютных размеров:

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений:

Коэффициенты влияния качества поверхности:

Поверхность вала - без упрочнения.

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения:

Коэффициент снижения предела выносливости:

Предел выносливости вала в рассматриваемом сечении, МПа:

Коэффициент влияния асимметрии цикла:

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Вывод: сопротивление усталости вала обеспечено, во всех опасных сечениях коэффициент запаса прочности больше допускаемого.