Расчет вала

Содержание:

1. Цель и содержание работы………………………………………………..3
2. Исходные данные для расчета…………………………………………….4
3. Составление расчетной схемы вала………………………………………6
4. Приведение сил, действующих на зубчатые колеса, к геометрической оси вала…………………………………………………………………..…7
5. Построение эпюр внутренних силовых факторов………………………8
6. Определения в сечениях (1-1)…(6-6) продольной силы  …………….12
7. Определение запаса усталостной прочности вала ……………………16
8. Проверка жесткости вала  ……………………………………………….19
9. Расчет крутильных колебаний вала …………………………………….20
10. Определение внутренних силовых факторов в поперечных сечениях бруса при простых нагружениях  ………………………………………22

Цель и содержание работы

Одной из основных задач, решаемых при проектировании, является обеспечение необходимой работоспособности машин, их прочности и жесткости. Для этого проводят расчеты, учитывающие влияние на работоспособность большого числа различных факторов.

В настоящей работе исследуется прочность ступенчатого вала под действием переменных напряжений, т.е. определение запаса усталостной прочтости вала, проверка его жесткости и учет влияния крутильных колебаний вала на коэффициент запаса по касательным напряжениям.

В качестве исходных данных применяются:

1. Схема вала, диаметры поперечных сечений вала, длины участков.
2. Диаметры косозубых зубчатых колес dw/d.
3. Радиусы сопряжений участков вала r/d.
4. Направление усилий φ, действующих в зацеплении на зубчатые колеса.
5. Характеристики прочности вала.
6. Допускаемый угол закручивания [θ]=2˚ на метр длины вала.
7. Поверхность вала – гладкая полировка.
8. Угловая скорость вала ω.
9. Окружное усилие Ft, действующее в зацеплении на зубчатое колесо.
10. Эквивалентные моменты инерции зубчатых колес Jm1 и Jm2.
11.  Сечения (1-1)…(6-6), в которых необходимо определить напряжения и рассмотреть основные факторы, влияющие на предел выносливости материала вала.

При выполнении работы требуется:

1. Составить расчетную схему.
2. Определить внутренние силовые факторы в поперечных сечениях вала и построить их эпюры.
3. Рассмотреть указанные в задании сечения с концентраторами различных видов и опр4еделить запас усталостной прочности, выбрать наиболее опасное сечение.
4. Произвести проверку вала на жесткость.
5. Рассмотреть крутильные колебания вала и определить коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям с учетом этих колебаний.

Исходные данные для расчета.        

[pic 1]

Рисунок 1 – Схема вала

1. Ступенчатый вал с косозубыми колесами передает постоянный момент.
2. Максимальное значение окружного усилия, действующего на зацеплении шестерни, I,Ft1=8 кН
3. Поперечные размеры вала d, мм: d1=50мм, d2=70 мм, d3=80мм, d4=70 мм, d5=55 мм.
4. Длина участков вала, мм: l1=d1=50мм, l2=2,2d2=2,2∙70=154мм, l3=3d3=3∙80=240мм,  l4=1.5d4=1.5∙70=105мм, l5=1.5d5=1.5∙55=82.5мм.
5. Радиусы закруглений (галтелей):

r1/ d1=0.10; r1=0.1∙ d1=0.1∙50=5 мм;

r2/d2=0.05, r2=0.05∙ d2=0.05∙70=3.5 мм

r4/ d4=0,05, r4=0.1∙ d4=0.1∙70=7 мм

r5/d5=0.10, r5=0.05∙ d2=0.05∙55=2.75 мм

1. Диаметры зубчатых колес, мм: dw1=175мм, dw2=250мм
2. Направление усилий в зацеплениях зубчатых колес φ1=90˚, φ2=60˚.
3. Характеристики прочности материала вала: материал – углеродистая сталь, σв=660Мпа, σ-1=320Мпа,  т=260Мпа.[pic 2]
4. Допускаемый угол закручивания [θ]=2˚ на метр длины вала.
5. Угловая скорость вала ω=15рад/с.
6. Эквивалентные моменты инерции для зубчатых колес Jm1=60кг∙м2, Jm2=20кг∙м2.
7. Поверхность вала – гладкая полировка.

Требуется определить запас усталостной прочности для наиболее опасного, из указанных в задании сечений, произвести проверку вала на жесткость, рассмотреть крутильные колебания вала и учесть их влияние на коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.