Похожие презентации:
Расчет силовых нагрузок на вал и построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента
1. Домашнее задание по курсу «Детали машин» №4
«Проверочный расчеттихоходного вала редуктора»
2. 1. Расчет силовых нагрузок на вал и построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента:
1.1. Расчет силовых нагрузок:1.1.1. Расчетная схема вала редуктора:
Fr
RA
Fa
Ft
A
Х
C
l1
d2
RB
FM
B
D
T2
l2
l3
3. 1.1.2. Тангенциальная сила, н:
Ft2 T 2 2 1000 T 2
d2
d2
1.1.3. Радиальная сила, н:
Fr
Ft tg
cos
20 o - угол зацепления; tg 0 , 364
угол наклона зубьев.
соs = соs0 = 1 для прямозубой передачи.
4. 1.1.4. Осевая сила, н:
Fa Ft tgtgβ = tg0 = 0, поэтому при прямозубом зацеплении осевая сила отсутствует.
1.1.5. Сила реакции в муфте, н:
F м 0 , 3 Ft
5. 1.2. Построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента:
1.2.1. Построение эпюр изгибающих моментов в вертикальной плоскости:Fr
RA
Fa
Х
A
C
l1
d2
RB
B
l2
D
l3
6. Определение опорных реакций от радиальной Fr и осевой Fa сил:
MB 0;d2
0;
Ray ( l 1 l 2 ) F r l 2 Fa
2
d
F r l 2 Fa 2
2 ,н;
Ray
( l1 l2 )
MA 0;
d2
0;
Rby ( l 1 l 2 ) F r l 1 Fa
2
d
F r l 1 Fa 2
2 , н.
Rby
( l1 l2 )
Проверяем правильность определения реакций:
R y 0 ; Ray Fr Rby 0
7. Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от сил радиальной и осевой:
М иy Ray l 1 , н мFr
RA
Fa
Х
A
C
l1
Миy
d2
RB
B
l2
D
l3
8. 1.2.2. Построение эпюр изгибающих моментов в горизонтальной плоскости:
FtRA
RB
Х
A
C
l1
d2
B
l2
D
l3
9. Определение опорных реакций от тангенциальной силы Ft:
MB 0;Rax l 1 l 2 Ft l 2 0 ;
F l
Rax t 2 , н ;
l 1 l 2
MA 0;
Rbx l 1 l 2 Ft l 1 0 ;
Ft l 1
,н;
Rbx
l 1 l 2
Rax Rbx
Проверяем правильность определения реакций:
R x 0 ; Rax Ft Rbx 0
10. Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от тангенциальной силы:
М их Raх l 1 , н мFt
RA
RB
Х
A
C
l1
Мих
d2
B
l2
D
l3
11. 1.2.3. Построение суммарной эпюры изгибающего момента от действия тангенциальной, радиальной и осевой сил:
22
M И M их
M иу
,н м
Fr
Fa
Ft
A
C
l1
МИ
Х
d2
B
l2
D
l3
12. 1.2.4. Построение эпюры изгибающих моментов от действия силы FМ:
На консольном участке вала находится полумуфта, которая нагружаетвал дополнительно поперечной силой .
RA
FМ
RB
Х
A
B
C
l1
l2
D
l3
13. Определение опорных реакций от действия силы FМ :
MA 0;RbM l 1 l 2 F M ( l 1 l 2 l 3 ) 0 ;
F ( l 1 l 2 l 3 )
RbМ M
,н;
l 1 l 2
Меняем направление реакции в точке В
MB 0;
RaM l 1 l 2 F M l 3 0 ;
RaМ
FM l 3
,н;
l 1 l 2
Проверяем правильность определения реакций:
R М 0 , RaM RbM F M 0
14. Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от действия силы реакции в муфте:
M ИM RaM ( l 1 l 2 ), н мRA
RB
Х
A
B
C
l1
МИМ
FМ
l2
D
l3
15. 1.2.5. Построение суммарной эпюры изгибающих моментов от действия всех сил:
M И M И М ИМ , н мFr
RA
Fa
Ft
A
C
l1
МИ
Х
d2
RB
FM
B
l2
D
l3
16. 1.2.6. Построение эпюры крутящего момента:
ХA
B
C
l1
T2
l2
Т2
D
l3
17.
Сводная эпюра изгибающих и крутящих моментов18. 2. Уточненный расчет тихоходного вала редуктора
Уточненный расчет выполняют, как проверочный для определениярасчетного коэффициента запаса прочности:
SП
S S
S 2 S 2
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
S
1
k a
ср .
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
S
1
k a
ср .
19.
Пределы выносливости материала вала при симметричных циклах изгибаи кручения, если нет табличных данных, тогда для углеродистых сталей:
1 0 ,43 B , МПа
1 0 ,58 1 , МПa
Расчетный коэффициент запаса прочности определяют в опасном
сечении. Опасным считается сечение вала, для которого коэффициент
запаса прочности имеет наименьшее значение, оно может не совпадать с
сечением, где возникают наибольший изгибающий и крутящий моменты,
поэтому следует проверять все опасные сечения.
S П 1 ,5 4
20. Опасные сечения в точках С и Е
21. 2.1. Проверка прочности сечения в точке С:
Дано:dз.к.= …
МиС= …
Т2 = …
b=…
t1 = …
В=520МПа,
т =280МПа,
τТ =170МПа,
-1 =250МПа,
τ-1 =150МПа
22. Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому (пульсирующему) циклу:
а Иср . 0
а ср .
MИ
W И .НЕТТО
, МПа ;
К
Т2
, МПа.
2
2 W K .НЕТТО
23. 2.1.1. Моменты сопротивления валов при изгибе Wи.нетто и кручении Wк.нетто в сечении ослабленном шпоночным пазом определяются:
W и .неттоd з3.к b t 1 d з .к t 1 2
, мм 3
32
2 d з .к
W к .нетто
d з3.к b t 1 d з .к t 1 2
, мм 3
16
2 d з .к
24. 2.1.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе К и кручении К вала, ослабленного шпоночным пазом определяются:
2.1.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе К икручении К вала, ослабленного шпоночным пазом определяются:
25. 2.1.3. Масштабные факторы при изгибе и кручении для углеродистых сталей определяются из таблицы, в соответствии с
2.1.3. Масштабные факторы при изгибе и кручении дляуглеродистых сталей определяются из таблицы, в соответствии с
пределом прочности и диаметром вала в данном сечении.
26. 2.1.4. Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется по таблице, для
качественных поверхностей способ обработки шлифование:27. 2.1.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем циклах напряжений ψ и ψ ,
2.1.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределоввыносливости при симметричном и пульсирующем циклах напряжений
ψ и ψ , выбирают в соответствии с маркой материала:
0 ,15 - углеродистая сталь σв = 350…550 МПа,
0 , 2 - углеродистая сталь σв = 650…750 МПа,
0 , 25...0 , 3 - легированная сталь,
0 ,05 - углеродистая сталь,
0 ,1 - легированная сталь,
Подставляем значения в формулы, расчетное значение коэффициента
запаса прочности сравниваем с допускаемым , если условие выполняется,
тогда прочность вала в данном сечении обеспечена.
28. 2.2. Проверка прочности сечения в точке Е:
Дано:dп= …
r=
МиЕ= …
Т2 = …
В=520МПа,
т =280МПа,
τТ =170МПа,
-1 =250МПа,
τ-1 =150МПа
r 0 ,4 d з .к . d п
A
МИ
Х
C
B
lст.
МиЕ
l2
D
29. Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому (пульсирующему) циклу:
а Иср . 0
а ср .
MИ
W И .НЕТТО
, МПа ;
К
Т2
, МПа.
2
2 W K .НЕТТО
30. 2.2.1. Моменты сопротивления валов при изгибе Wи.нетто и кручении Wк.нетто для сплошного круглого сечения определяются :
W и .неттоd з3.к
, мм 3
32
W к .нетто
d з3.к
, мм 3
16
31. 2.2.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе К и кручении К вала, с галтелью определяются:
2.2.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе К икручении К вала, с галтелью определяются:
32. 2.2.3. Масштабные факторы при изгибе и кручении для углеродистых сталей определяются из таблицы, в соответствии с
2.2.3. Масштабные факторы при изгибе и кручении дляуглеродистых сталей определяются из таблицы, в соответствии с
пределом прочности и диаметром вала в данном сечении.
33. 2.2.4. Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется по таблице, для
качественных поверхностей способ обработки шлифование:34. 2.2.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем циклах напряжений ψ и ψ ,
2.2.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределоввыносливости при симметричном и пульсирующем циклах напряжений
ψ и ψ , выбирают в соответствии с маркой материала:
0 ,15 - углеродистая сталь σв = 350…550 МПа,
0 , 2 - углеродистая сталь σв = 650…750 МПа,
0 , 25...0 , 3 - легированная сталь,
0 ,05 - углеродистая сталь,
0 ,1 - легированная сталь,
Подставляем значения в формулы, расчетное значение коэффициента
запаса прочности сравниваем с допускаемым , если условие выполняется,
тогда прочность вала в данном сечении обеспечена.