Проектирование узла нереверсивного привода, состоящего из вала II и его опорных частей (узлов) на подшипниках качения, страница 4

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [S]. Условие прочности имеет вид

                                                                                       

В этой формуле коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям  вычисляется следующим образом

,

где  - предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;  - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;  - масштабный фактор для нормальных напряжений;  - коэффициент влияния шероховатости поверхности, принимаем его равным 1.2;  - амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба  в рассматриваемом сечении;  - среднее напряжение цикла нормальных напряжений;  - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла для нормальных напряжений.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям вычисляется следующим образом:

,

где  - предел выносливости стали при симметричном цикле кручения;  - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;  - масштабный фактор для касательных напряжений;  - амплитуда цикла касательных напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба  в рассматриваемом сечении;  - среднее напряжение цикла касательных напряжений;  - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла для касательных напряжений.

Для углеродистых конструкционных сталей , коэффициент ., .

Предел выносливости стали при симметричном цикле кручения для конструкционных сталей принимают . Коэффициент .  

Значения  и  определяют в предположении, что вследствие колебания крутящего момента  напряжения кручения изменяются по отнулевому циклу.

,

где  - максимальное напряжение цикла;  - момент сопротивления сечения кручению.

Эскиз узла привода

Производим расчёт по сечению Б – Б. Выписываем коэффициенты  и  для вала с галтелью(мм, мм, мм),  и

,

где  - максимальный изгибающий момент в сечении Б – Б, Н∙м;  - момент сопротивления сечения вала изгибу, м³.

Вычисляем момент сопротивления:

м³

Максимальный изгибающий момент в сечении Б – Б находим по формуле.

МПа

Найдём момент сопротивления сечения вала кручению:

м³

По формуле

МПа

Подставляем полученные значения:

Вычисляем коэффициент запаса прочности:

Вывод: условие прочности  в сечении Б – Б выполняется:

Рассмотрим сечение В – В. В этом сечении концентратором напряжений является шпоночная канавка. Выписываем необходимые коэффициенты (диаметр вала мм):

Момент сопротивления сечения изгибу вычисляется по формуле:

,

где  - ширина шпонки, м;  - глубина посадки шпонки на валу, м;  - диаметр вала в м.

Таким образом,

м³

Н×м

Таким образом,

МПа

Момент сопротивления сечения вала кручению определяется следующим образом:

Подставляем численные значения:

м³

По формуле

МПа

По формуле

МПа

Подставляем полученные значения:

Вычисляем коэффициент запаса прочности:

Вывод: условие прочности в сечении В – В выполняется:

Таким образом, вал прошел проверку на прочность.

ЛИТЕРАТУРА

1.	В.А.Жуков, Ю.К.Михайлов. Механика. Основы расчета и проектирования деталей машин, 2006
2.	В.А.Жуков. Методическое указание к курсовой работе «Узел привода»,2008
3.	Ю.Н.Макаров. РМ-85. Руководящие материалы по курсовому проектированию,1985
4	М.Н.Иванов, В.А.Финогенов. Детали машин, 2005