Прочностной и геометрический расчет цилиндрической зубчатой передачи, определение усилий действу (стр. 5 из 6)

;

;

Проверка:

.

7.5. Построение эпюр изгибающих моментов на выходном валу для каждой силовой плоскости методом сечений

1. XOZ

силовой плоскости методом сечений

2. XOY

Расчётная схема выходного вала для определения изгибающих моментов в двух силовых плоскостях XOZ и XOY

7.6. Определение суммарного изгибающего момента на выходном валу

Суммарный изгибающий момент определяется методом геометрического суммирования:

Эпюра суммарного изгибающего момента

М_I, М_II – моменты в опасных сечениях выходного вала;

M_ИЗГ = max(М_I, М_II );

М_ИЗГmax= M_I = 312 Нм.

Наибольший изгибающий момент М_ИЗГmax= 312 Нм находится в сечении вала под шестерней.

Определение осевого момента сопротивления в опасном сечении вала

где d_ос= 75(50) мм – диаметр вала в опасном сечении (средний диаметр шлицев:

);

Определение полярного момента сопротивления в опасном сечении вала

7.7. Проверка выходного вала на статическую и усталостную прочность

Расчетное напряжение изгиба в опасном сечении вала

где b^*- коэффициент пусковых и перегрузочных моментов;

принят b^* = Т_max/T_ном = 2,5 - для АД типа АИР250L4.

Расчетное напряжение кручения в опасном сечении вала

Расчетное напряжение растяжения/сжатия от осевой силы

Определение эквивалентного напряжения по III теории прочности

,

где

- допускаемое напряжение изгиба;

Материал вала – сталь 40Х:

- предел текучести; - предел прочности (при НВ ≥ 240 – 270);

- пределы выносливости при изгибе и кручении;

- допускаемый запас статической прочности;

7.8. Проверка опасного сечения выходного вала на усталостную прочность с учетом концентрации напряжений

Коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба и кручения

где

, - среднее напряжение изгиба и амплитуда симметричного цикла;

- среднее напряжение кручения и амплитуда цикла;

- пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения;

- коэффициенты чувствительности материала вала, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность, приняты - для легированной стали, табл. [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

коэффициент упрочняющей технологии, принят (шлифование) [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

- масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений, учитывающие влияние абсолютных размеров вала на предел выносливости, приняты [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];;

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, обусловленные различными факторами концентрации напряжений (шлицевое соединение),

приняты

[табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

Общий расчетный запас выносливости

7.9. Расчет шлицевых соединений выходного вала на прочность по напряжениям смятия

На выходном валу под зубчатым колесом выбрано шлицевое соединение легкой серии:

;

- прямобочные шлицы.

где z – число зубьев; d– внутренний диаметр; D – наружный диаметр; b – ширина шлицев;

= 45 75 МПа - допускаемое напряжение смятия (неподвижное соединение, средние условия эксплуатации, НВ ≤ 350);

К_Н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями, принят

К_Н = 0,75;

- рабочая высота зуба, с = 0,5 - катет фаски шлица;

- средний диаметр шлицевого соединения;

- длина рабочей поверхности шлицевого соединения, b₄ - ширина ступицы зубчатого колеса;

На цилиндрическом хвостовике выходного вала выбрано шлицевое соединение средней серии:

;

- прямобочные шлицы.

= 45 75 МПа - допускаемое напряжение смятия (неподвижное соединение, средние условия эксплуатации, НВ ≤ 350);

К_Н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями, принят

К_Н = 0,8;

- рабочая высота зуба, с = 0,5 - катет фаски шлица;

- средний диаметр шлицевого соединения;

- длина рабочей поверхности шлицевого соединения, l_к - длина цилиндрического хвостовика;

7.10. Определение расчетной долговечности и ресурса работы подшипников качения для выходного вала

Для расчета принят подшипник 2213 легкой узкой серии (ГОСТ8328-75).

Определение эквивалентной динамической нагрузки на подшипник

,