9.2. Расчет валов на усталостную прочность.

1. Определение напряжений в опасных сечениях вала, .

Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба :

,

где – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Н·м;

– осевой момент сопротивления сечения вала, мм³.

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения :

,

где – крутящий момент Н·м;

– полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³.

Для 3-й ступени быстроходного вала:

;

;

;

;

Для 2-й ступени быстроходного вала:

;

;

;

;

Для 3-й ступени тихоходного вала:

;

;

;

;

Для 2-й ступени тихоходного вала:

;

;

;

;

2. Определение коэффициентов концентрации нормальных и касательных напряжений.

,

где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений (1/табл.11.2); - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (1/табл.11.3); - коэффициент влияния шероховатости (1/табл.11.4);

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения (1/табл.11.5).

Для валов без поверхностного упрочнения:

3-я ступень быстроходного вала:

Т.к. концентратором напряжений являются шлицы, то , , , .

;

;

2-я ступень быстроходного вала:

Для ступенчатого перехода с галтелью:

, , , ; ; ;

Для посадки подшипника с натягом:

и

Учитываем наиболее опасный концентратор напряжений, т.е. посадку с натягом.

; ;

3-я ступень тихоходного вала:

Для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой: ; ; ;  ; ;

Для посадки колеса с натягом:

; и ;

Учитываем наиболее опасный концентратор напряжений, т.е. посадку с натягом.

; ;

2-я ступень тихоходного вала:

Для ступенчатого перехода с галтелью:

; ; ;  ; ;

Для посадки подшипника с натягом:

и ;

Учитываем наиболее опасный концентратор напряжений, т.е. посадку с натягом.

; ;

3. Определение пределов выносливости в расчетном сечении вала.

;

,

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, .

2-я ступень быстроходного вала:

;

;

3-я ступень быстроходного вала:

;

;

2-я ступень тихоходного вала:

;

;

3-я ступень тихоходного вала:

;

;

4. Определение коэффициентов запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

; ;

2-я ступень быстроходного вала:

; ;

3-я ступень быстроходного вала:

;

2-я ступень тихоходного вала:

3-я ступень тихоходного вала:

;

5. Определение общего коэффициента запаса прочности в опасных сечениях.

2-я ступень быстроходного вала:

;

3-я ступень быстроходного вала:

;

2-я ступень тихоходного вала:

;

3-я ступень тихоходного вала:

- нет напряжений изгиба.

Список литературы

1. Шейнблит А.Е. «Курсовое проектирование деталей машин». Калининград, 1991.

2. Иванов М.Н., Финогенов В.А. «Детали машин» М., 2002.

36