Основные элементы конического колеса:
- диаметр ступицы
dст = 1,6 × dК2 = мм,
- длина ступицы колеса
lст = (0,8 ÷ 1,5)dК2 = мм;
- толщина обода колеса
О = (2,5 ÷ 3)m = мм;
- толщина диска колеса
С = 0,3 b = мм, принимаем С = мм;
- диаметр диска колеса
мм
8. Расчет выходного вала на усталостную прочность
Расчет ведется в наиболее опасном сечении, которое определяется по эпюре моментов. Для их построения определим реакции в опорах для каждой плоскости.
Действующие нагрузки:
Ft2 = H, Fr2 = H, Fa2 = H
l1 = мм; l2 = мм;
Вертикальная плоскость Аху. Действующие нагрузки: Fr2 и Fa2.
Определим реакции в опорах:
;
Проверка:
Рассчитываем изгибающие моменты МZ и строим эпюру:
В сечении Х1: 0£ х1 £ l1
x1 = 0 Þ MZ1 = 0
x1 = l1 Þ
В сечении Х2: 0£ х2 £ l2
x2 = 0 Þ My = 0
x2 = l2 Þ
Горизонтальная плоскость Аxz. Действует сила .
Определим реакции в опорах:
Изгибающие моменты:
В сечении Х1: 0£ х1 £ l1
x1 = 0 Þ MY1 = 0
x1 = l1 Þ
В сечении Х2: 0£ х2 £ l2
|
|
x2 = 0 Þ Mz = 0
x2 = l2 Þ
Суммарный изгибающий момент равен:
Плоскость Аух. Действует момент Н×мм
Анализ эпюр показывает, что наиболее опасным с точки зрения усталостной прочности является сечение вала под зубчатым колесом, в котором действует наибольший изгибающий момент МS = Н×мм и крутящий момент Н×мм.
Рассчитываем коэффициент запаса усталостной прочности:
где ns, nt - коэффициент запаса усталостной прочности для нормальных и касательных напряжений;
s -1 , t -1 - предел выносливости при симметричном цикле для нормальных и касательных напряжений, s -1 » 0,43 × sв
где sв - предел прочности материала (Сталь 35, sв = 570 МПа)
s -1 = 0,43× 570 = 246 МПа
t -1 = s -1 × 0,58 = 246 × 0,58 = 142 МПа
Кs, Кt - эффективный коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.
Кs = 0,9+0,0014×sв = 0,9 + 0,0014 ∙ 570 = 1,698
Кt = 0,6+0,0016×sв = 0,6 + 0,0016 ∙ 570 = 1,512
es, et - коэффициент, учитывающий масштабный фактор для нормальных и касательных напряжений:
es = 0,984 – 0,0032 dk2 =
et = 0,86 – 0,003 dk2 =
ys = 0,2 yt = 0,1
b = 0,9 – коэффициент шероховатости;
sа , tа – амплитуда нормальных и касательных напряжений.
где WO – осевой момент сопротивления
Wp – полярный момент сопротивления
s = ;
;
Условие усталостной прочности выполнено, т.к n = > [n] = 2.5