Проверочный расчет тихоходного вала редуктора на усталостную выносливость

Проектный расчет валов

Произведём расчёт быстроходного вала:

Определим выходной конец вала [6]:

мм, (4.1)

где МПа

T-крутящий момент на валу, Нм;

d _дв =32мм.

Определяем диаметр входного конца вала:

=17,2мм.

Принимаем d=18 мм.

Рассчитаем промежуточный вал:

=23,6мм.

Принимаем d=25 мм.

=59,4мм.

Принимаем d=60 мм.

=59 мм.

Принимаем d=60 мм.

Назначаем материал сталь 45: МПа, МПа

Термообработка: улучшение.

Определяем длины вала:

Рисунок 2. Схема вала

c=107мм

l=а+б=148 мм.

В качестве материала вала выбираем сталь 45, улучшенную, =750 МПа,

=450 МПа, диаметр шестерни dк=200 мм., dвала=65 мм., Т=838,2 Нм.

Составляем расчётную схему.

Определяем силы в зацеплении червячной передачи:

Н, (4.2)

Н, (4.3)

Н. (4.4)

Определяем силу в месте посадки муфты:

Н. (4.5)

Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости. Сначала определим реакции опор (составим сумму моментов относительно опоры А):

(4.6)

Н.

Для определения реакции в опоре A составим сумму сил на вертикальную ось:

(4.7)

Н.

Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.

Рассмотрим горизонтальную плоскость.

Запишем сумму моментов относительно опоры А:

(4.8)

Запишем сумму сил на горизонтальную ось:

(4.9)

Н

Определим суммарные моменты

(4.10)

Нм.

Нм.

Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.

Строим эпюру суммарных изгибающих моментов.

Строим эпюру крутящих моментов.

Строим эпюру крутящих моментов.

Рисунок 3 - эпюры действующих на вал моментов

Расчет будем производить по суммарному изгибающему и крутящему моментам в наиболее опасном сечении. Опасным сечением будет, сечение I-I под подшипником: =774,5Н^.м, Т=838,2Н^.м. Проверим прочность вала в этом сечении.

Напряжение изгиба:

МПа. (4.11)

Напряжение кручения:

МПа. (4.12)

Определим пределы выносливости:

МПа. (4.13)

МПа. (4.14)

МПа. (4.15)

Определим запасы на сопротивление усталости по формулам (15.3, с.299, [2]):

(4.16)

(4.17)

где и - амплитуды переменных составляющих,

и - амплитуда постоянных составляющих,

и - масштабные коэффициенты,

и - эффектные коэффициенты концентрации напряжений,

По графику 15.5, с. 301, [2], кривая 2 находим =0,7,

По графику 15.6, с. 301, [2], кривая 1 находим =1 МПа,

По таблице 15.1, с. 300, [2] получаем =2,4 МПа и =1,8 МПа,

Принимаем

; МПа. (4.18)

МПа. (4.19)

.

.

По формуле 15.3, с.299, [2] определим суммарный коэффициент запаса:

. (4.20)

Условие прочности выполняется.

Дата добавления: 2015-06-28