- •Курсовой проект по дисциплине «Прикладная механика»
- •1 Исходные данные
- •2 Определение скоростей точек и звеньев механизма методом плана
- •3 Определение ускорений точек и звеньев механизма методом плана
- •4 Силовой анализ механизма
- •4.1 Силовой анализ механизма по группам Ассура
- •4.2 Метод жесткого рычага Жуковского
- •5 Предварительный расчет зубчатой передачи
- •6 Конструирование вала
- •7 Проверка прочности шпоночного соединения
- •8 Расчетная схема вала. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
- •9 Проверочный расчет вала
9 Проверочный расчет вала
Расчет на сопротивление усталости.
Параметр |
Виды опасных сечений |
||||
Сечения, ослабленные шпоночным пазом |
Сечения в местах ступенчатого перехода вала |
||||
Сечение на валу |
А |
Б |
В |
Г |
Д |
Изгибающий момент в вертикальной плоскости |
0 |
5,46 |
0 |
4,18 |
4,05 |
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости |
36,45 |
53,2 |
72,9 |
77,72 |
39,46 |
Суммарный изгибающий момент |
36,45 |
53,48 |
72,9 |
77,83 |
39,67 |
Наиболее опасными являются сечения Б, Г.
Сечение Г.
При расчете момента сопротивления сечения выбирается меньший из диаметров.
Момент сопротивления сечения Г при изгибе:
Амплитуда цикла нормальных напряжений при изгибе:
В сечении Г отношение радиуса галтели к диаметру:
Коэффициент концентрации напряжений изгиба в сечении Г:
При коэффициент качества обработки поверхности:
Масштабный фактор для напряжения изгиба:
Коэффициент учета постоянной составляющей напряжения изгиба при
Среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
Предел выносливости материала вала при симметричном циклу изгиба:
Коэффициент запаса сопротивления усталости по изгибу в сечении Г:
Предел выносливости материала вала при пульсирующем цикле касательных напряжений пропорционален пределу прочности материала вала. Выберем среднее значение коэффициента пропорциональности:
Полярный момент сопротивления сечения Г:
Амплитуда цикла касательных напряжений и среднее напряжение:
В сечении Г отношение радиуса галтели к диаметру:
Коэффициент концентрации касательных напряжений в сечении Г:
Коэффициент качества при чистовой обработки поверхности вала:
Масштабный фактор для касательных напряжений при диаметре сечения :
Коэффициент учета постоянной составляющей касательных напряжений при
Коэффициент запаса сопротивления усталости по кручению в сечении Г:
Общий коэффициент запаса сопротивления усталости сечения Г:
В сечении Г вал удовлетворяет условию прочности.
Сечение Б.
Момент сопротивления сечения Б при изгибе, с учетом шпоночного паза:
Амплитуда цикла нормальных напряжений при изгибе:
Коэффициент концентрации напряжений изгиба в сечении Б:
При коэффициент качества обработки поверхности:
Масштабный фактор для напряжения изгиба:
Коэффициент учета постоянной составляющей напряжения изгиба при
Среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
Коэффициент запаса сопротивления усталости по изгибу в сечении Б:
Полярный момент сопротивления сечения Б:
Амплитуда цикла касательных напряжений и среднее напряжение:
Коэффициент концентрации касательных напряжений в сечении Б:
Коэффициент качества при чистовой обработки поверхности вала:
Масштабный фактор для касательных напряжений при диаметре сечения :
Коэффициент учета постоянной составляющей касательных напряжений при
Коэффициент запаса сопротивления усталости по кручению в сечении Б:
Общий коэффициент запаса сопротивления усталости сечения Б:
В сечении Б вал удовлетворяет условию прочности.
Расчет на статическую прочность.
При расчёте на статическую прочность опасное сечение вала проходит через средину подшипника 1. В этом сечении суммарный момент
Диаметр сечения Вал сплошной.
Осевой и полярный моменты сопротивления сечения при изгибе и кручении:
Напряжения изгиба и кручения в опасном сечении:
Эквивалентное напряжение:
Коэффициент перегрузки . Предел текучести материала вала
Запас статической прочности:
Вал удовлетворяет условию статической прочности.
Результаты расчета вала на прочность.
Параметр |
Виды опасных сечений |
||
Сопротивление усталости |
Статическая прочность |
||
Сечения, где вал ослаблен шпоночным пазом |
Сечения в местах ступенчатого перехода вала |
Сечение, где суммарный изгибающий момент максимальный |
|
Наиболее опасное сечение вала |
Б |
Г |
Средина опоры 1 |
Суммарный изгибающий момент, |
53,48 |
77,83 |
105,3 |
Коэффициент запаса сопротивления усталости по изгибу, |
9,6 |
3,64 |
|
Коэффициент запаса сопротивления усталости по кручению, . |
29,1 |
18,9 |
|
Общий коэффициент запаса сопротивления усталости. |
9,1 |
3,6 |
|
Коэффициент запаса статической прочности. |
|
|
4,6 |
Список литературы
-
Афанасьев А.И., Ляпцев С.А., Шестаков В.С. «Курсовое проектирование по теории механизмов и машин». Учебное пособие, Екатеринбург: изд. УГГГА, 1998.
-
Афанасьев А.И., Казаков Ю.М. «Прикладная механика». Учебно-методическое пособие и задания на курсовую работу «Конструирование и расчет тихоходного вала цилиндрического одноступенчатого редуктора» для студентов специальности 140604 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» (ЭГП). Екатеринбург изд. УГГУ, 2012г.