Расчет вала на сопротивление усталости (выносливость)

Опыт эксплуатации показывает, что для валов основной причиной выхода из строя является усталостное разрушение и поэтому для валов расчет на сопротивление усталости является одним из основных.

Расчет выполняют в форме проверки коэффициента запаса прочности S, который должен удовлетворять неравенство:

 

,

 

 

где S_σ – коэффициент запаса по нормальным напряжениям изгиба;

S_t - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения;

[S] – допустимый коэффициент запаса усталостной прочности, выбирается равным 2,5; при условии выполнения специального расчёта вала на жёсткость допускается снижение до 1,7.

,

.

1.1. Рассмотрим два опасных сечения (там, где располагаются шпонки). Соответственно и . Так как была выбрана реверсивная передача, то и . Из таблиц учебника “Курсовое проектирование ДМ” [4, с. 163] находим значения всех коэффициентов.

– эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

— амплитуда нормального напряжения;

— коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности;

— масштабный фактор для нормальных напряжений;

— предел выносливости стали при симметричном цикле кручения; ;

- амплитуда нормального напряжения;

; .

 

1.2. Определим запас прочности для первого сечения ():

,

,

 

,

.

 

Находим запас прочности:

=1,5….2,5.

1.3. Аналогично определим запас прочности для второго сечения ():

 

,

,

 

,

.

 

Находим запас прочности:

=1,5….2,5.

 

Расчет вала на выносливость на ЭВМ

1. Строим вал материал сталь 45, делаем шпонки и гантели.

2. Коэффициент запаса прочности не достаточный S < 2,5.

 

 

 

 

3. Изменяем материал на сталь легированная 40Х.

4. Минимальный коэффициент запаса прочности на выходе равен 3,2, в остальном больше 3-х.

5. Заменяем шпонку на эвольветный шлиц (длина 43 мм; радиус 12,5; число зубьев 24; глубина 1,1; модуль 1).

 

Использование эвольветного шлица, позволяет достичь наиболее оптимального коэффициента запаса прочности, при расчете вала на усталостную прочность.

 

Вывод

 

В данном расчётно-графическом задании мы рассчитали закрытую цилиндрическую косозубую передачу. В результате получили, что шестерни 7-го класса точности имеют делительные диаметры 46 и 271 мм, число зубьев соответственно: шестерни 24 и колеса 80, с углом наклона зуба 12°75′ при модуле равном m = 3 мм, фактическое передаточное число равное 3.33 (отклонение от фактического 1,45%), отклонение действительного контактного напряжения в рамках допустимого составляет -3,62% при заданных условиях работы.

Провели расчёт ведомого вала, определили его геометрические размеры, усталостное напряжение, определились в допусках и посадках, что наглядно отразилось на чертеже.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Чернавский С.А. Проектирование механических передач. М.: Машиностроение, 1984. 421 с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие.– 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 416 с.

3. Чернин И.М., Кузьмин А.В., Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин.– 2-е изд., перераб. и доп.– Минск: Вышэйш.шк., 1978. – 472 с.

4. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие.– Минск: УП «Технопринт», 2001. – 290 с.