Домашнее задание по курсу «Детали машин» 4 «Проверочный расчет тихоходного вала редуктора»

Х 1. Расчет силовых нагрузок на вал и построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента: 1.1. Расчет силовых нагрузок: Расчетная схема вала редуктора: RARA RBRB A C BD FtFt FrFr FaFa FMFM T2T2 l1l1 l2l2 l3l3 d2d2

Тангенциальная сила, н: Радиальная сила, н: ­ угол наклона зубьев. соs = соs0 = 1 ­ для прямозубой передачи. угол зацепления;

Осевая сила, н: tgβ = tg0 = 0, поэтому при прямозубом зацеплении осевая сила отсутствует Сила реакции в муфте, н:

1.2. Построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента: Построение эпюр изгибающих моментов в вертикальной плоскости: Х RARA RBRB A C BD FrFr FaFa l1l1 l2l2 l3l3 d2d2

Проверяем правильность определения реакций: Определение опорных реакций от радиальной F r и осевой F a сил:

Х RARA RBRB A C BD FrFr FaFa l1l1 l2l2 l3l3 d2d2 МиyМиy Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от сил радиальной и осевой:

Построение эпюр изгибающих моментов в горизонтальной плоскости: Х RARA RBRB A C BD FtFt l1l1 l2l2 l3l3 d2d2

Определение опорных реакций от тангенциальной силы F t : Проверяем правильность определения реакций:

Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от тангенциальной силы: Х RARA RBRB A C BD FtFt l1l1 l2l2 l3l3 d2d2 М их

Построение суммарной эпюры изгибающего момента от действия тангенциальной, радиальной и осевой сил: Х A C BD FtFt FrFr FaFa l1l1 l2l2 l3l3 d2d2 МИМИ

Построение эпюры изгибающих моментов от действия силы F М : Х RARA RBRB A C BD l1l1 l2l2 l3l3 FМFМ На консольном участке вала находится полумуфта, которая нагружает вал дополнительно поперечной силой.

Определение опорных реакций от действия силы F М : Проверяем правильность определения реакций: Меняем направление реакции в точке В

Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от действия силы реакции в муфте: Х RARA RBRB A C BD l1l1 l2l2 l3l3 FМFМ М ИМ

Построение суммарной эпюры изгибающих моментов от действия всех сил: Х RARA RBRB A C BD FtFt FrFr FaFa FMFM l1l1 l2l2 l3l3 d2d2

Построение эпюры крутящего момента: Х A C BD T2T2 l1l1 l2l2 l3l3 Т2Т2

Сводная эпюра изгибающих и крутящих моментов

2. Уточненный расчет тихоходного вала редуктора Уточненный расчет выполняют, как проверочный для определения расчетного коэффициента запаса прочности: Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям: Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчетный коэффициент запаса прочностиопределяют в опасном сечении. Расчетный коэффициент запаса прочности определяют в опасном сечении. Опасным считается сечение вала, для которого коэффициент запаса прочности имеет наименьшее значение, оно может не совпадать с сечением, где возникают наибольший изгибающий и крутящий моменты, поэтому следует проверять все опасные сечения. Пределы выносливости материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения, если нет табличных данных, тогда для углеродистых сталей:

Опасные сечения в точках С и Е

2.1. Проверка прочности сечения в точке С: Дано: d з.к. = … М иС = … Т 2 = … b = … t 1 = … В =520МПа, т =280МПа, τ Т =170МПа, -1 =250МПа, τ -1 =150МПа

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому (пульсирующему) циклу:

Моменты сопротивления валов при изгибе W и.нетто и кручении W к.нетто в сечении ослабленном шпоночным пазом определяются:

Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе К и кручении К вала, ослабленного шпоночным пазом определяются:

Масштабные факторы при изгибе и кручении для углеродистых сталей определяются из таблицы, в соответствии с пределом прочности и диаметром вала в данном сечении.

Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется по таблице, для качественных поверхностей способ обработки шлифование:

Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем циклах напряжений ψ и ψ, выбирают в соответствии с маркой материала: Подставляем значения в формулы, расчетное значение коэффициента запаса прочности сравниваем с допускаемым, если условие выполняется, тогда прочность вала в данном сечении обеспечена. - легированная сталь, - углеродистая сталь, - углеродистая сталь σ в = 650…750 МПа, - углеродистая сталь σ в = 350…550 МПа,

2.2. Проверка прочности сечения в точке Е: Дано: d п = … r = М иЕ = … Т 2 = … В =520МПа, т =280МПа, τ Т =170МПа, -1 =250МПа, τ -1 =150МПа Х A C BD l2l2 М иЕ l ст.

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому (пульсирующему) циклу:

Моменты сопротивления валов при изгибе W и.нетто и кручении W к.нетто для сплошного круглого сечения определяются :

Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе К и кручении К вала, с галтелью определяются:

Масштабные факторы при изгибе и кручении для углеродистых сталей определяются из таблицы, в соответствии с пределом прочности и диаметром вала в данном сечении.

Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется по таблице, для качественных поверхностей способ обработки шлифование:

Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем циклах напряжений ψ и ψ, выбирают в соответствии с маркой материала: Подставляем значения в формулы, расчетное значение коэффициента запаса прочности сравниваем с допускаемым, если условие выполняется, тогда прочность вала в данном сечении обеспечена. - легированная сталь, - углеродистая сталь, - углеродистая сталь σ в = 650…750 МПа, - углеродистая сталь σ в = 350…550 МПа,

Предельные отклонения размеров отверстий и валов (по ГОСТ ) и колец подшипников качения класса точности О (по СТ СЭВ ).