Расчет шатунных болтов

Из расчета кривошипной головки шатуна имеем: максимальная сила инерции, растягивающая кривошипную головку и шатунный болт P_jp=0,0122МH

Принимаем:

номинальный диаметр болта d=11 мм

шаг резьбы t=1 мм

количество болтов i_б=2

материал болта Сталь 40Х ГОСТ4543 – 71

Для указанной стали имеем:

 

σ_в = 800 МПа

σ_т = 700 МПа

σ_-1р = 260 МПа

α_σ = 0,12

 ;

 ;

 

Сила предварительной затяжки

 

 ;

 

Суммарная сила, растягивающая болт

 

, Н;

 

где х = 0,2 – коэффициент основной нагрузки резьбового соединения

 

;

 

Максимальное и минимальное напряжение, возникающее в болтах:

 

Среднее напряжение и амплитуда цикла

 

 ;

 ;

т.к. ,

 

то запас прочности определяется по пределу текучести

 

 

 

Расчет коленчатого вала на прочность

 

Коленчатый вал – наиболее сложная в конструктивном отношении и наиболее напряженная деталь двигателя, воспринимающая периодические нагрузки от сил давления газов, сил инерции и их моментов.

Исходные данные:

Радиус кривошипа R=44,7мм

Наружный диаметр коренной шейки

Длина коренной шейки

Наружный диаметр шатунной шейки

Длина шатунной шейки

Для стали 50Г имеем:

Предел прочности

Предел усталости при изгибе

Предел текучести ,

Расширение-сжатие

Предел усталости при кручении

Коэффициент приведения цикла при изгибе a_σ=0,18

Коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии a_σ=0,14

Коэффициент приведения цикла при кручении

При изгибе:

 

 

При растяжении-сжатии:

 

 

При кручении:

 

Расчет коренной шейки

Момент сопротивления коренной шейки кручению

 

Максимальное и минимальное касательное напряжения знакопеременного цикла для наиболее нагруженной 3-й коренной шейки (см. табл. 2.4)

 

 

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

 

-

 

коэффициент концентрации напряжений

 

-коэффициент поверхностной чувствительности

– масштабный коэффициент

q=0.71- коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений

 

то запас прочности коренной шейки определяют по пределу усталости:

 

 

Расчет шатунной шейки

Момент сопротивления кручению шатунной шейки

 

 

Максимальное и минимальное касательное напряжения знакопеременного цикла для наиболее нагруженной 3-й шатунной шейки (см. табл. 2.3)

 

 

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

 

-

коэффициент концентрации напряжений

 

-коэффициент поверхностной чувствительности

– масштабный коэффициент

q=0.71- коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений

 

то запас прочности коренной шейки определяют по пределу усталости:

 

 

Моменты, изгибающие шатунную шейку однопролётного коленчатого вала в плоскости, перпендикулярной плоскости кривошипа:

 

где

 

Масляное отверстие на шатунной шейке целесообразно сделать в горизонтальной плоскости (φм=45˚)

 

 

расчет моментов приведен в табл.3.1.

Максимальные и минимальные нормальные напряжения ассиметричного цикла в шатунной шейке:

 

где

 

Таблица 3.1.

φ	МТ	Мz	Мφм
0	330,29	-628,77	-211,33
30	941,63	-397,87	384,12
60	840,91	-51,86	557,69
90	603,44	-38,34	399,40
120	588,32	-220,89	259,59
150	270,26	-328,38	-41,27
180	268,22	-347,61	-56,31
210	682,74	-328,38	250,28
240	351,12	-228,25	86,72
270	-33,05	-49,52	-58,39
300	-46,51	-22,70	-48,94
330	2,44	-162,15	-112,98
360	-109,17	-37,41	-103,63
390	688,86	864,01	1098,10
420	672,44	160,21	588,63
450	617,49	-162,42	321,57
480	1134,37	-417,83	506,23
510	729,89	-525,43	144,22
540	452,81	-439,70	9,02
570	199,00	-344,15	-102,79
600	-157,90	-228,21	-273,04
630	-245,75	-41,32	-202,93
660	836,05	-48,97	556,30
690	703,98	-389,74	221,89
720	330,29	-628,77	-211,33
min			-273,04
max			1098,10

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

 

 

- коэффициент концентрации напряжений

 

-коэффициент поверхностной чувствительности

– масштабный коэффициент

q=0,71- коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений

 

Запас прочности шатунной шейки от нормальных напряжений определяется по пределу усталости:

 

 

Общий запас прочности шатунной шейки:

 

 

Расчет щеки.

Проверка необходимости расчета щеки. Если выполняется условие:

,

 

то проводить проверочный расчет щеки нет необходимости:

 

,

 

55,5 мм > 41,05 мм

 

→ значит проверять щеки на прочность нет необходимости.

Список использованной литературы

 

1. Воробьев В.И. Автомобильные двигатели. Расчет и конструирование автомобильного двигателя. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов дневной формы обучения специальности 1505 "Автомобили и автомобильное хозяйство"- Брянск БИТМ – 1990 – 42 с.

2. Колчин А.И. Демидов В.П. Расчет автотракторных двигателей. М, "Высшая школа" 1979, 345 с.

3. Ховак М.С. Маслов Т.С. Автомобильные двигатели изд. 2-е пер. и доп. М "Машиностроение", 1971, 4456 с.

 

Приложения

 

Приложение 1. Развёрнутая диаграмма износа шатунной шейки