Выбор опасного сечения. В качестве опасного сечения рассмотрим сечение, в котором имеются концентраторы напряжений

В качестве опасного сечения рассмотрим сечение, в котором имеются концентраторы напряжений. К такому сечению относится сечение 1, для которого концентратором напряжений является посадка с натягом насадной шестерни, и сечение 2, для которого концентраторами напряжений является посадка с натягом зубчатого колеса и шпоночного паза.

4. Расчёт вала на усталостную прочность

Расчёт вала в сечении 1

4.1. Определение нагрузок

Суммарный изгибающий момент

В сечении также действует крутящий момент и осевая сила

4.2. Геометрические характеристики сечения

В сечении 2 имеется шпоночный паз со следующими размерами: b=10 мм,

Осевой момент сопротивления

полярный момент сопротивления

площадь сечения

4.3. Определение напряжений

Напряжение изгиба меняется по симметричному циклу с амплитудой

Средние нормальные напряжения

Касательные напряжения меняются по отнулевому циклу

4.4. Пределы выносливости

Пределы выносливости углеродистых сталей при симметричном цикле изгиба и кручения определяется по формулам:

4.5. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты влияния размера поперечного сечения

Для посадки с натягом определим методом линейной интерполяции Значит вычислим по формуле

Для шпоночного паза эффективные коэффициенты концентрации напряжений определим методом линейной интерполяции

Коэффициенты влияния размера поперечного сечения вычислим по формулам

Для шпоночного паза

Из двух полученных значений для дальнейшего расчёта выбираем наибольшие значения

4.6. Коэффициент влияния шероховатости поверхности

Примет, что поверхность вала под подшипником получена чистовым шлифованием с По величине найдём .

4.7. Коэффициент чувствительности к асимметрии цикла

4.8. Коэффициент влияния упрочнения

Примем, что на участке вала с опасным сечением упрочнение отсутствует.

Тогда .

4.9. Коэффициенты перехода от перепадов выносливости образца к пределам выносливости детали

4.10. Коэффициенты запаса прочности

Общий коэффициент запаса прочности

Усталостная прочность вала в сечении 2 обеспечена.

Расчёт вала в сечении 2

4.1. Определение нагрузок

Суммарный изгибающий момент

В сечении также действует крутящий момент и осевая сила

4.2. Геометрические характеристики сечения

В сечении 2 имеется шпоночный паз со следующими размерами: b=12 мм,

Осевой момент сопротивления

полярный момент сопротивления

площадь сечения

4.3. Определение напряжений

Напряжение изгиба меняется по симметричному циклу с амплитудой

Средние нормальные напряжения

Касательные напряжения меняются по отнулевому циклу

4.4. Пределы выносливости

Пределы выносливости углеродистых сталей при симметричном цикле изгиба и кручения определяется по формулам:

4.5. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты влияния размера поперечного сечения

Для посадки с натягом определим методом линейной интерполяции Значит вычислим по формуле

Для шпоночного паза эффективные коэффициенты концентрации напряжений определим методом линейной интерполяции

Коэффициенты влияния размера поперечного сечения вычислим по формулам

Для шпоночного паза

Из двух полученных значений для дальнейшего расчёта выбираем наибольшие значения

4.6. Коэффициент влияния шероховатости поверхности

Примет, что поверхность вала под подшипником получена чистовым шлифованием с По величине найдём .

4.7. Коэффициент чувствительности к асимметрии цикла

4.8. Коэффициент влияния упрочнения

Примем, что на участке вала с опасным сечением упрочнение отсутствует.

Тогда .

4.9. Коэффициенты перехода от перепадов выносливости образца к пределам выносливости детали

4.10. Коэффициенты запаса прочности

Общий коэффициент запаса прочности

Усталостная прочность вала в сечении 2 обеспечена.

Расчёт тихоходного вала на усталостную прочность

Исходные данные: крутящий момент на валу ; силы, приложенные к валу со стороны зубчатого зацепления: окружная , распорная , осевая ;

Передача крутящего момента с вала осуществляется посредством цепной передачи. Консольная нагрузка от передачи Длины участков вала показаны на схеме вала:.

Диаметр участка вала под подшипник , под колесо Материал вала и колеса сталь 45, термообработка для колеса нормализация.