Моменты и силы в опасном сечении

 

2. Суммарный изгибающий момент

M= = =  Нм

 

где M_Z- изгибающий момент в горизонтальной плоскости, M_Z=67.7 Н×м; M_Y - изгибающий момент в вертикальной плоскости M_Y = 98.2 Н×м.

Осевая сила F_a =0.659кН

2. Геометрические характеристики опасного сечения

Значения площади поперечного сечения A, осевого  и полярного  моментов сопротивлений для типовых поперечных сечений определяют по формулам.

Для сплошного круглого вала

A = , = , = ;

 

Для сечения с одним шпоночным пазом:

A = , = – , = – ,

 

где b – ширина; t₁ – глубина шпоночного паза на валу (табл. 8 [2]),

b = 14 мм t₁= 5,5 мм

 

A = = мм

= – = мм

= – = =16557 мм

 

4. Суммарный коэффициент запаса прочности

Определяем по формуле (2) [2]:

S =

 

где  и - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Условие прочности вала имеет вид

S [S]

где [S] – допускаемый коэффициент запаса прочности.

Рекомендуемое значение [S] =2…2.5.

Значения  и  определяют по формулам

 

=

=

 

где и  – пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения;  и - амплитуды напряжений цикла; и - средние напряжения цикла,  и  – коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределам выносливости детали,  и - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла.

Значения  и  равны:

= 0.02 (1+0.01 ) =0,02 (1+0,01*890)=0,198

= 0.5 =0,5*0,198=0,099

Пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения определяются по следующим формулам:

для углеродистых сталей = 0.43 =0,43*890=382,7 МПа

= 0.58 =0,58*382,7=222 МПа

При вычислении амплитуд и средних напряжений цикла принимают, что напряжения изгиба меняются по симметричному циклу, а касательные по наиболее неблагоприятному отнулевому циклу. В этом случае

 

= =  МПа

= =  МПа

= = =  МПа

 

5. Коэффициенты

 

= ( +K_F -1)/K_V, = ( +K_F -1)/K_V,

 

Для посадки с натягом  определяется методом линейной интерполяции по (табл7,5 [])

 

=4,5;

где  и  – эффективные коэффициенты концентрации напряжений

и - коэффициенты влияния размера поперечного сечения вала;

K_F – коэффициент влияния шероховатости поверхности, определяется по табл. 5,5 [2] в зависимости от , примем что поверхность вала под зубчатое колесо получена чистовым обтачиванием тогда:

=3,2 мкм K_F =1,25

K_V – коэффициент влияния упрочнения.

При отсутствии упрочнения поверхности рассчитываемого участка вала принимают K_V =1.

В результате расчета получили:

 

= ; =

= ; =

 

Тогда общий коэффициент запаса прочности будет равен:

 

S =

 

Шпоночное соединение

 

Длину шпонки назначают из стандартного ряда, принимая ее на 5…10 мм меньше длины ступицы. Размеры шпонки в поперечном сечении, а также размеры шпоночных пазов на валу и ступицы определяются диаметром вала по (табл. 1,8 [2])

Исходные данные

Диаметр вала d_в=45 мм

Ширина шпонки b=14 мм

Высота шпонки h= 9 мм

Глубина паза на валу t₁=5,5 мм

На ступице t=3,8 мм

Крутящий момент T₃=332 Нм

1. Расчет призматических шпонок выполняется как проверочный на смятие по формуле

 

 

Где Т₃ – крутящий момент на участке вала со шпоночным пазом, Нм

h – высота шпонки; t₁ – глубина паза на валу; l_р – рабочая длина шпонки;

[ ] – допускаемое напряжения смятия.

l_р=l – b = 31 мм

где l – длина шпонки; b – ширина шпонки.

Тогда

Для стальных ступиц при нереверсивном приводе =150МПа при реверсивном =120 МПа

 

 

Заключение

 

В конструкторской части проекта рассчитана двухступенчатая зубчатая передача с межосевым расстоянием первой (быстроходной) ступени 180 мм, передаточным числом первой ступени 5,6, межосевым расстоянием второй (тихоходной) ступени 225 мм, передаточным числом второй ступени 3,55.

Расчеты передач, валов удовлетворяют условиям прочности, чем подтверждается работоспособность конструкции.

В проектной части выполнены чертежи общего вида редуктора, рабочие чертежи тихоходного вала, колеса и корпусной детали. Для сборочного чертежа составлена спецификация.

Данный проект является учебным. Полученные знания по расчету проектирования будут использованы при изучении спец дисциплин и выполнении выпускной квалификационной работы.

 

 

Список литературы

 

1 Курсовое проектирование деталей машин / Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкович Г.М., Козинцов В.П. – 3-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 416 с.

2 Баранов Г.Л. Расчет деталей машин. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. – 172 с.

3 Березовский. Детали машин.

4 Эйдинов М.С. Конспект лекций по деталям машин

5 Иванов. Детали машин