7. Рассчитать вал на усталостную прочность:

 

   Исходные данные: марка стали – 40Х, , , ,  ,  ,  , D/d = 1,18, r/d = 0,02, R_z=1,6.

1. Условие прочности будет выполнено, если коэффициент запаса прочности будет не менее 1,3.
2. Наиболее опасные сечения в точке С. Сечение в точке С – силовой элемент, значит, будем проектировать шпоночный паз.
3. Рассмотрим сечение в точке Е место посадки зубчатого колеса.

7.1. Расчет наиболее опасного сечения под силовым элементом

 

Т.к. d = 80мм. Тогда, b´h=22´14, W_и=44,7 см³, W_к=95,0 см³

     

    

   Расчет  выполняется с  учетом циклического характера действующих  напряжений. Для кручения принимают наиболее опасный цикл отнулевой, т.е. касательные  напряжения изменяются по отнулевому циклу; нормальные - по симметричному.

• для симметричного цикла:

        

• для отнулевого цикла

 

 
 
 
 

    Проверочный расчет прочности  вала основан на определении  общего коэффициента запаса прочности.

    

    

    

     - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

       

    

    

     , - эффективный коэффициент концентрации напряжений.

     , - коэффициент влияния абсолютных размеров детали.

    

     , - коэффициент влияния шероховатости поверхности.

    

     - зависит  от способа упрочнения  материала. Закалка с нагревом ТВЧ.

    

    

    

      
 
 

    

    Условия прочности выполняются, т.к. .

7.2. Расчет наиболее  опасного опорного  сечения.

 

   Сечение А. Место посадки  подшипника (проектируем  галтельный переход). 

   В сечении А следует  выполнить проверку на сопротивление  усталостному разрушению по галтельному переходу и по натягу. 

   

   

   

   D/d = 1,18

   r/d = 0,02, 

   

   

     

   Параметры для симметричного  цикла:

   

     

   Параметры для отнулевого цикла:

   

7.2.1 Проверка на усталостную прочность по галтельному переходу:

     

   

   

   

     

   Коэффициент влияния шероховатости  поверхности

   

   

     - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

       

    Коэффициент запаса по нормальным и касательным  напряжениям при  изгибе и кручении.

    

    

    Общий коэффициент запаса прочности:

    

    Условие прочности выполнено.

7.2.2 Проверка на усталостную  прочность с учетом  натяга

    Определение значения коэффициентов 

     .

    

      

    

    

    

    

    Определение значения коэффициентов

     .

    

    

    

    

    

    

    Коэффициент влияния шероховатости  поверхности деталей  при изгибе и кручении:

    

    Комплексный коэффициент при  изгибе и кручении

   

     
 

     - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

       

    Коэффициент запаса по нормальным и касательным  напряжениям при  изгибе и кручении.

    

    

    Общий коэффициент запаса прочности:

    

    Условие прочности выполнено.

7.3. Вывод:

 

   Материал  вала, а также его  конструктивные размеры  позволяют обеспечить выполнение условий  прочности при  циклическом нагружении.

 

      

         8. Эскиз вала.

         9. Проверка расчетов  на ЭВМ в модуле  AMP Shaft