Расчет и проектирование шатуна

II. Подбор материалов и определение размеров шатуна (2 и 4)

Дано:

m_2,4=1,20438кг

l_2,4=155мм=15,5см

r=7,8г/см³

Д_п=9,5см

P_max=4,5×10⁶Па

1. Предварительный расчёт:

N=P_max×F_n

F_n=

s_max=

[s]=

(n=3¸4) принимаем n=3,5

s_max=

Решение:

S₂=

По данным вычислений подбираем материал сталь 20.

Режим термообработки:

Операция	t°нагрева	Охлаждающая среда	Сечение заготовки
нормализация	900-920°С	Воздух	До 100 мм

s_Т=215,82мПа

s_В=392,4мПа

Нв=111—164

Примеси:

С=0,17…0,24

Li=0,17…0,37

Mn=0,35…0,65

Cr £ 0,25

Ni £ 0,25

Cu £ 0,25

Расчёт размеров шатуна (сталь 40):

t_Т=— ; t

=140¸190мПа

s_в = 580мПа

s_Т = 340мПа

а) F_min=350×10^-6м²

K_s=1,1 ; Kd=0,87 ; b_упр=1

s_в=600мПа — K_f=1,66

s_в=580мПа — K_f=X

Методом интерполяции получаем:

K_f=X=1,63

б) F_S2=450×10^-6м²

h×d + 2b×d = F_S2

d=4×10^-3м ; h=42×10^-3м ; b=35×10^-3м

l₂=155×10^-3м ; l_AS

=46,5×10^-3м

В M_u2 P_u2 S₂ A

20833,02H

+

N[H]

-

15758,31H

+

M[Hм]

-

28,8 H×м 131,49 Н×м

М_изг=

M_изг=

0 £ Z < 0,108 0 £ Z < 0,046

Z=0 ; М_изг=0 Z=0 ; М_изг=0

Z=0,108 ; М_изг=28,8 Нм Z=0,046 ; М_изг=131,49Нм

M_U2 = 100,485 Hм

= 2,469×10^-8 + 2× [1,86×10^-10+7,4×10^-8] = 1,73×10^-7 м⁴

s_max=s_u + s_N = 19 + 46,3 = 65,3 мПа

r=1 ; s_m=0 ; s_a = s_max

Ks = 1,1 ; Kd = 0,81 ; K_f = 1,63 ; b_упр = 1

h×d+2b×d=F_min

h = (F_min — 2b×d)/d = (350 — 2×35×4)/4 = 17,5

в) Расчёт нижней головки:

[PV]=120мПа [P]=20мПа ; b’ = b +30 = 65×10^-3м

Д ³ 24,5 мм ; Д = 50 мм

V = v×r = (v₁ + v₂) ×Д/2 = (377+96,77) ×50/2 = 11,82м/с

PV £ [PV]

9,8×11,82 £ 120

115,8 £ 120