- •Т.М. Кокина, п.Д. Павленко, а.П. Павленко, в.Н. Никишин детали машин в примерах и задачах Учебное пособие
- •Содержание
- •Глава I. Основы выбора допускаемых напряжений и коэффициентов безопасности
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Допускаемые напряжения
- •Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
- •Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
- •1.3. Коэффициент безопасности
- •2.Соединения
- •2.1. Сварные соединения. Основные расчетные формулы
- •2.1.1 Расчет сварных соединений, выполненных стыковым швом.
- •2.1.2 Расчет сварных нахлесточных соединений.
- •2.1.3 Расчет пробочных и проплавных соединений.
- •2.1.4 Расчет тавровых соединений.
- •2.1.5 Расчет соединений, выполненных контактной сваркой.
- •2.2 Расчет соединений, включающих группу болтов
- •Глава 3 Расчет передач
- •3.1. Подбор клиноремённой передачи (алгоритм подбора)
- •Проверка ремня на долговечность.
- •3.2. Кинематические и силовые расчёты. Выбор электродвигателя.
- •Выбор электродвигателя
- •Пример кинематического и силового расчетов
- •Глава 4. Расчет на прочность зубчатых передач
- •4,1 Расчёт зубьев на контактную прочность (основные расчётные зависимости).
- •Основные расчетные зависимости при расчёте зубьев на прочность при изгибе
- •2.4. Нагрузочная способность зуба при изгибе. Нагрузочная способность зуба при изгибе при выполнении условий любого критерия.
- •4,2.1 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
- •4.2.2. Расчёт на выносливость зубьев при изгибе
- •4.2.4 Расчёт на прочность при изгибе
- •Глава 5. Примеры расчета цилиндрических зубчатых передач
- •5.1 Расчет косозубой зубчатой передачи.
- •5.2 Расчет цилиндрической прямозубой передачи
- •5.1. Выбор материала, определение допускаемых напряжений.
- •5.2. Проектировочный расчет на контактную выносливость.
- •5.2.1 Геометрический расчет.
- •5.2.3 Проверочный расчет зубьев на изгибную выносливость
- •5.3 Подбор чисел зубьев в планетарной передаче.
- •Глава 6. Расчет червячных передач
- •6.1 Выбор материала и расчет допускаемых напряжений
- •6.2. Проектировочный расчет передачи
- •6.3 Проверочный расчет передачи на прочность.
- •6.4. Тепловой расчет.
- •Глава 7 расчет цепных передач
- •7.1 Критерий работоспособности цепных передач. Подбор цепей по несущей способности, особенности эксплуатации
- •7.2. Расчет приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.3. Порядок расчета приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.4 Пример расчета цепной передачи
- •Глава 8. Подбор подшипников качения
- •8.1 Подбор подшипников по статической грузоподъемности
- •8.2. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности
- •8.3 Определение эквивалентной динамической нагрузки
- •8.4 Особенности выбора радиальных подшипников
- •8.5. Особенности выбора радиально-упорных подшипников
- •Определение осевых составляющих от действия радиальных нагрузок радиально-упорных шариковых подшипников
- •8.6. Пример подбора подшипников на заданный ресурс для двухступенчатого зубчатого редуктора
- •9.Расчет валов на выносливость
- •9.1 Проверочный расчет валов на выносливость на примере червячно-цилиндрического редуктора
- •9.1.1 Расчет промежуточного вала
- •3. Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси y в характерных точках сечения а, b, с1, с2, d.
- •9.1.2 Расчет промежуточного вала
- •Определим величину изгибающих моментов в характерных сечениях а, b, с, d.
- •Крутящий момент в сечениях вала.
- •Проверочный расчет валов на прочность.
- •Глава10. Расчет и выбор муфт
- •10.1 Классификация муфт, их назначение
- •Предохранительная кулачковая муфта
- •Муфта с предохранителем
- •10.2 Подбор муфты
- •Расчёт предохранительного устройства
- •Глава11. Расчет коробки скоростей:
- •11.1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя
- •1.2. Уточнение передаточных чисел привода
- •1.3. Определение вращающих моментов на валах коробки (1-я скорость)
- •11.2. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 1-я скорость)
- •11.2.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •2.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •11.2.3. Проектный расчёт
- •11.2.4. Проверочный расчёт
- •11.3. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 2-я скорость)
- •11.3.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •3.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •3.3. Проектный расчёт
- •11.3.4. Проверочный расчёт
- •11.4. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (тихоходная ступень) Пример расчета. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба для зубьев шестерни и колеса
- •Проектный расчёт
- •Проверочный расчёт
- •Литература
9.Расчет валов на выносливость
9.1 Проверочный расчет валов на выносливость на примере червячно-цилиндрического редуктора
Для примера рассмотрим быстроходный и промежуточный валы двухступенчатого редуктора.
Проверочный расчет проводится для проверки прочности в опасном сечении в зависимости от направления и величины действующих на него нагрузок. Напряжение изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные напряжения кручения по пульсирующему.
9.1.1 Расчет промежуточного вала
Выбор материала вала
Для изготовления быстроходного вала выбрали материал сталь 40Х, твердость не менее 200НВ; -1 = 320 МПа и -1 = 200МПа – пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения.
Строим расчетную схему вала.
Силы в зацеплении:
F't- окружная сила, Н
Fr- радиальная сила, Н
F'a- осевая сила, Н
F't=F''t=½Ft=696,2Н, F'r=F''r=½Fr=255,7Н, F'a= F''a=½Fa=94,1 Н.
Консольная нагрузка от муфты Fм =223 Н.
Реакции: RDy = 245,5 Н, RBy = 266 Н, .
Расстояния: l = 60 мм, l1 = 130 мм, lоп = 50 мм
3. Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси y в характерных точках сечения а, b, с1, с2, d.
слева MDy = 0;
MС2y = -RDx·l = -740,8·60·10 -3 = -44,4 Н·м;
MС1y = -RDx·(l+l1)+F''t·l1= -740,8·190·10-3+696,2·130·10 -3= -50,2 Н·м;
MBy = -RDx·(2l+l1)+F''t·(l+l1)+F't·l=
= -740,8·250·10 –3 + 696,2·190·10-3 + 696,2·60·10-3= -11,2 Н·м;
MАy = 0;
проверка:
справа MBy = -Fм·lоп= -223·50·10-3 = -11,2 Н·м;
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X в характерных точках сечения А, B, С1, С2, D.
слева MDx = 0;
MC2x1 = RDy·l = 245,5·60·10-3 = 14,7 Н·м;
MC2x2 = RDy·l + F''а·½d1 = 245,5·60·10-3 + 94,1·13,6·10-3 = 16 Н·м;
MC1x1 = RDy·(l+ l1) + F''а·½d1 – F''r·l1=
= 245,5·190·10-3+94,1·13,6·10-3–255,7·130·10-3= 14,7 Н·м;
MC2x2=RDy·(l+l1)+F''а·½d1+F'а·½d1–F''r·l1=245,5·190·10-3+ +94,1·13,6·10-3 + 94,1·13,6·10-3–255,7·130·10-3 = 16 Н·м;
справа MAx = 0;
MBx = 0
проверка:
справа MC2z2 =RBy·l=266·60·10-3 = 16 Н·м;
Строим эпюру крутящих моментов.
Определение опасного сечения
В соответствии с эпюрами изгибающих и крутящих моментов предположительно устанавливаем опасные сечения вала, которые подлежат проверочному расчету на усталость. Такое сечение в точке С1.(в связи с наличием концентратора напряжения- шпоночного паза)
Суммарный изгибающий момент в сечении С1:
MK = 9,5 Н·м.
Осевой момент сопротивления сечения С.
Полярный момент сопротивления сечения С.
Амплитуда нормальных напряжений:
среднее напряжение циклов m = 0.
Амплитуда касательных напряжений:
среднее напряжение циклов m = a = 1,3 Н/мм2.
Принимаем коэффициенты концентрации напряжений:
K = 1,9; K = 1,6;
Принимаем коэффициенты масштабных факторов:
Е = 0,88; Е = 0,77;
Определяем коэффициенты запаса прочности вала в сечении С2 по нормальным и касательным напряжениям.
Расчетный коэффициент запаса прочности :
S [S] = 1,5.
Сопротивление
усталости обеспечивается.
Рис8.1 Расчетная схема вала