Расчет на циклическую прочность
Курсовая работа
по дисциплине «Сопротивление материалов»
Тема: «Расчет вала на прочность»
Выполнил: студент
группы ТМО-14д
Газиев А. Э.
Вариант 28
Проверил: зав.кафедрой ТМП,
кандидат технических наук
Шаклеина С.Э.
г. Березники, 2016
Определение усилий в зацеплениях
Рисунок 2. Усилия в зацеплении
Окружная сила на среднем диаметре колеса:
Радиальная сила на колесе, равная радиальной силе на шестерне:
где 
– стандартный угол зацепления;
– угол наклона зубьев.
Осевая сила на колесе, равная осевой силе на шестерни:
Консольные силы (муфта):
–На быстроходном валу:
Изгибающий момент:
Определение реакций в опорах и подбор подшипников
Быстроходный вал
Рисунок 3 – Расчетная схема и эпюры быстроходного вала
1. Вертикальная плоскость:
Проверка:
Сечение 1-1: 
Сечение 2-2: 
2. Горизонтальная плоскость:
Проверка:
Сечение 1-1: 
Сечение 2-2: 
Сечение 3-3: 
3. Строим эпюру суммарных моментов: 
;
;
;
;
4. Определяем суммарные реакции опор:
Расчет подшипников
На быстроходном валу устанавливаем подшипники шариковые радиальные однорядные по ГОСТ 8338-75 (308).
Так как 
, то расчет подшипников будем производить по критерию динамической грузоподъемности.
1. Определение эквивалентной динамической нагрузки
Определим отношение 
:
Определим коэффициенты 
и 
по отношению 
:
Так как 
X=0,56; Y=(1-X)/e
Определим эквивалентную динамическую нагрузку по следующей формуле:
,
где
;
– коэффициент безопасности;
– при t < 100оС
2. Определение базовой долговечности:
где 
при 90% надежности;
для шарика
для шарика
Долговечность приемлема, подшипник подходит.
,
Проверочный расчет валов на выносливость
Быстроходный вал-шестерня
Расчет на статическую прочность
По эпюре изгибающих моментов быстроходного вала опасным сечением является сечение в подшипнике 
при диаметре сечения 
.
Определяем общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:
где 
– частный коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям,
где 
нормальное напряжение в опасном сечении вала при действии максимальных нагрузок, которое определяется по формуле
где 
– суммарный изгибающий момент,
– осевая сила,
коэффициент перегрузки, 
– момент сопротивления вала при расчете на изгиб, определяется по формуле:
,
площадь поперечного сечения, определяющаяся по формуле
,
.
предел текучести материала вала 40Х.
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
где 
– касательное напряжение в опасном сечении вала при действии максимальных нагрузок, которое определяется по формуле
,
где 
– крутящий момент на быстроходном валу,
– момент сопротивления вала при расчете на кручение, определяется по формуле:
,
предел текучести материала вала 40Х .
,
.
Условие статической прочности по пределу текучести в опасном сечении выполняется.
Расчет на циклическую прочность
1) Материал вала – сталь 45Х.
Механические характеристики:
– предел прочности материала;
– предел текучести материала;
– предел текучести материала;
– предел выносливости при изгибе;
– предел выносливости при кручении;
– коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.
2) Опасное сечение при d2 = 45 мм (канавка).
Канавка
| b |
| r |
| d2=45 |
| d3=48 |
Рисунок 5 – Канавка
; 
; 
; 
; 
; 
, 
при 
.
Коэффициенты влияния абсолютных размеров.
, 
при 
.
3) 
, 
при обтачивании чистовом,
где 
и 
– коэффициенты влияния шероховатости 
4) 
– коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
5) Определим коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений:
6) Определим пределы выносливости:
,
.
7) Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
,
где 
.
,
где 
,
– коэффициент влияния асимметрии цикла.
8) Общий коэффициент запаса прочности:
