ΣM_B = - R_Ау∙2l -F_а∙d₂ /2 +F_r∙ l = 0; R_Ау=F_r/2 -F_а∙d₂/ 4l.

ΣM_А =R_Ву∙2l -F_а∙d₂ /2 -F_r∙ l = 0; R_Ву=F_r/2 +F_а∙d₂/ 4l.

Более нагружена опора В, что обусловлено направлением осевой силы.

Равнодействующие реакции находим, как геометрическую сумму:

;

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

- на участке от опоры А до точки зацепления (слева от сечения) эпюра изгибающего момента строится по уравнению:

М_ИГ =R_Aх ∙ z ; где 0 ≤ z≤ l

Приz = 0 М_ИГ =0;приz = lМ_ИГ= R_Ax∙ l =F_t∙l / 2.



Рис.14. Построение эпюр крутящего и изгибающих моментов на тихоходном валу
Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

- на участке от опорыА до точки зацепления (слева от сечения)

М_ИВ = R_Aу ∙ z ;где 0 ≤ z ≤ l

Приz = 0 М_ИВ =0; при z = lМ_ИВ= R_A∙ l = F_r∙l/2 -F_а∙ d₂/ 4 .

-на участке от опорыВ до точки зацепления (справа от сечения):

М_ИВ = R_Ву∙ z;где 0 ≤ z ≤ l

Приz = 0 М_ИВ =0; при z = lМ_ИВ= R_B∙ l =F_r∙l/2 +F_а∙ d₂/ 4 .

---

5.2. Проверочный расчет вала по опасным сечениям

После определения диаметров и длин участков вала производят его расчет на прочность. При расчете принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины [1, c.272].

Основными материалами для изготовления валов служат углеродистые и легированные стали типа 45, 40Х.

На основании эпюр изгибающих и крутящих моментов определяют наиболее нагруженные сечения, а с учетом концентраторов напряжений – наиболее опасные сечения. Так, например, наиболее нагруженным является сечение вала-шестерни в точке зацепления с колесом (см. рис.13 и 14).

Если рассматривать тихоходный вал (рис. 10), то на данном участке он ослаблен еще и шпоночным пазом, соединяющим вал с колесом. Таким образом, эквивалентный момент будет максимальным в точке зацепления.

Определяем эквивалентное напряжение для опасного сечения

Ϭ_экв= М_экв/ W

Для сплошного круглого сечения осевой момент сопротивления изгибу

W= πd³/32;

Если сечение ослаблено шпоночным пазом, то формула расчета осевого момента сопротивления для вала с одним шпоночным пазом будет иметь вид
[1,c.275]:



Проверку на статическую прочность выполняют для опасных сеченийв целях предупреждения деформаций валов либоих поломок при кратковременных перегрузках (при пуске, торможении, срабатывании предохранительного устройства и т.д.). При этом расчетное напряжение сравнивают с допускаемым напряжением на изгиб.

Проверкувалов на усталостную прочность выполняют в связи с тем, что валы подвергаются циклически изменяющимся напряжениям, и чаще всего выходят из строя в результате усталостных разрушений.
В большинстве случаев ограничиваются упрощенным проверочным расчетом,предполагая, что нормальные напряжения (изгиба) и касательные напряжения (кручения) изменяются по симметричному циклу [8, с.57].

Условие сопротивления усталости

---

,

где М_экв - определяется на основании построенных эпюр;

W – вычисляют по приведенным выше формулам (сплошное сечение или оно ослаблено шпоночным пазом).

[σ_-1] – предел выносливости при изгибе. Как правило, он составляет половину от предела прочности[9, c.479].

σ_-1≈ (0,4…0,5) σ_в

Для углеродистых конструкционных сталей σ_-1= 0,43σ_в;

для легированных σ_-1= 0,35σ_в + (70…120) МПа [2,c.162].

Прочностные характеристики для некоторых материалов, соответствующие вышеприведенным зависимостям, приведены в таблице6 [3, с.153].

Таблица 6

Значения пределов выносливости при изгибе

Материал	Диаметр заготовки	Твердость НВ	σв	σ-1
Ст.5	любой	190	520	220
Сталь 45	≤ 120	240	780	360
	≤ 80	270	900	410
40Х	≤ 200	240	790	370
	≤ 120	270	900	410
40ХН	≤ 200	270	920	420
20Х	≤ 120	197	650	310
18ХГТ	≤ 60	330	1150	500

Полученное расчетное напряжение Ϭ_эквсравнивают с пределом выносливостиσ_-1для заданного материала. После этого производится окончательный выбор материала и термообработки вала. Если условие прочности на циклические нагрузки не удовлетворяется, то принимают другую сталь, либо предусматривают поверхностное упрочнение металла вала (закалка ТВЧ, цементация, азотирование). Эти условия оговариваются на рабочих чертежах детали.

3. 
   Проверка шпоночных соединений на смятие
   

---

Шпоночные пазы в некоторой степени ослабляют вал, что является недостатком с позиций прочности, но в то же время шпонки позволяют осуществлять сборку узлов с меньшим натягом.

Стандартные шпонки рассчитаны на условие прочности по напряжениям среза, в зависимости от диаметра вала. Длину шпонки назначают из стандартного ряда так, чтобы она была несколько меньше длины ступицы (приблизительно на 5…10 мм) [2, c.170].

Шпонка служит не только для соединения, но главное ее назначение – это передача вращающего момента. Поэтому шпонку, соединяющую колесо с валом, проверяют на смятие.



гдеТ – вращающий момент на колесе, Н∙мм;

d– диаметручастка вала под колесо, мм

t₁–глубина шпоночного паза вала, мм

h– высота шпонки, мм.

Размеры t₁иhвыбираем по таблице 2 (см. раздел 2.1- конструирование вала-шестерни).

[σ_см] = 110…190 Н/мм²- допускаемое напряжение смятия для стальных шпонок (например, сталь45,… Ст.6).

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Конструирование узлов и деталей машин: учеб.пособие для студ. высш. учеб. заведений /12-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 496 с.
   
2. 
   Курсовое проектирование деталей машин /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 2005. – 416 с.: ил.
   
3. 
   Детали машин и основы конструирования / Под ред.М.Н.Ерохина.- М.:КолосС, 2008.- 462 с.: ил.
   
4. 
   http://www.metiz-krepej.ru – Конструирование зубчатого колеса.
   
5. 
   Детали машин: Учебник/ Н.Г. Куклин, Г.С. Куклина. В.К. Житков.-7-е изд., перераб. и доп.-М.:Высш.шк., 2007.– 407 с.: ил.
   
6. 
   Техническая механика: Учеб.для техникумов / Эрдеди А.А. и др.- 2-е изд. перераб.- М., Высш.школа, 1991.- 446 с.,ил.
   
7. 
   Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. Учеб.для сред.спец.учеб.заведений. / 9-е изд., стер.- М.Высш.шк.,2001.-368 с.: ил.
   
8. 
   Олофинская В.П. Детали машин. Краткий курс и тестовые задания. Учеб.пособие.- М.: ФОРУМ: ИНФРВ-М. 2006.- 208с. (Профессиональное образование)
   
9. 
   Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учеб.для вузов.-14-е изд., исправл.- М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана,2007.-592 с.
   

ПРИЛОЖЕНИЯ

Примеры выполнения графической части курсового проекта

Приложение 1

---

Сборочный узел входного вала-шестерни[5].

СПЕЦИФИКАЦИЯ

Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
1	(№ чертежа)	Вал-шестерня	1
2	(№ чертежа)	Крышка сквозная	1
3		Манжета ГОСТ 8752-70	1
4		Винт ГОСТ1491-80	8
5	(№ чертежа)	Кольцо регулировочное	2
6		Подшипник ГОСТ 8338-75	2
7		Кольцо уплотнительное	2
8	(№ чертежа)	Крышка глухая	1
9		Набор прокладок	2

Приложение 2



Сборочный узел выходного вала

СПЕЦИФИКАЦИЯ

Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
1	(№ чертежа)	Вал	1
2	(№ чертежа)	Зубчатое колесо	1
3		Шпонка призматическая ГОСТ 23360-78	1
4		Подшипник ГОСТ 8338-75	2
5	(№ чертежа)	Втулка дистанционная	1
6	(№ чертежа)	Крышка глухая	1
7	(№ чертежа)	Крышка сквозная	1
8		Винт ГОСТ1491-80	8
9		Кольцо регулировочное	2
10		Манжета	1
11		Набор прокладок	2

---

Смотрите также файлы

• Монтаж технологический оборудование фундаментный.rtf

• Новый фгос третьего поколения изменения стандартов.pdf

• I. резюме проекта.docx

• Фпсо б20ИОз.docx

• Образования белгородский государственный национальный.docx