Расчет коленчатого вала

;               

;                  

;              

;

;

;

;

;

;

;

.

Участок 3:              

;                                      

;                                          

;                                                              

;

;

;

;

. 

Участок 4:              

;                                                     

;                                  

;                                

;

;

;

;

;

;

. 

Участок 5:                

;                            cos(90^o – a) = cos(90^o – 4^o) = cos86^o = – 0,0698;

;

;

;

;

;

;

;

Участок 6:             

;

;

;

;

;

. 

Участок 7:              

; 

;

;

;

;

; 

Участок 8:            

;

;

;

;

;

;

Участок 9:              

;

;

;

Таблица расчета всех участков 

4.2 Построение  эпюр перерезывающих сил изгибающих  и крутящих моментов 

Эпюра N_x

Эпюра М_x

Эпюра Q_y

Эпюра M_y

Эпюра Q_z 

Эпюра M_z 

4.3 Определение  опасных  сечений для каждого участка конструкции  

Участок 1:

Действующих моментов нет, проверку прочности не осуществляем. 
 

Участок 2:

Действуют два изгибающих момента M_y-max и M_z-max. Максимальное значение из них имеет M_z-max = 10,8 кН×м.

Выполним проверку прочности:

– условие прочности не выполняется: для обеспечения прочности при  изгибе необходимо изменить геометрические характеристики или материал конструкции. 

Участок 3:

При кручении: M_x-max = 10,8кН×м

,

где a – безразмерный коэффициент, который зависит от отношения .

В нашем  случае ; по таблице в результате промежуточных значений применим линейную интерполяцию и получим a = 0,289

– условие прочности выполняется.  

При изгибе: M_z-max = 19кН×м

– условие прочности выполняется.  

Участок 4:

При кручении: M_x-max = 19кН×м

– условие прочности выполняется. 

При изгибе: M_z-max = 21,2кН×м

– условие прочности  выполняется.

Участок 5:

При кручении: поскольку этот участок по виду материала  и действующего на нём момента идентичен участку 4, то можно считать, что при кручении условие прочности выполняется.

При изгибе: M_z-max = 33,4кН×м

– условие прочности  выполняется.

Участок 6:

При кручении: M_x-max = 34,3кН×м

– условие прочности не выполняется: для обеспечения прочности при кручении необходимо изменить геометрические характеристики правой щеки. Достаточно уменьшить её высоту, что приведет к уменьшению коэффициента a, и следовательно t_max.

При изгибе ситуация такая же как на участке 3 

Участок 7 – 9:

При кручении на этих участках: M_x-max = 37,98кН×м

– условие прочности выполняется.

Участок 7:

При изгибе: M_z-max = 45,1кН×м

– условие прочности не выполняется: для обеспечения прочности при изгибе необходимо изменить геометрические характеристики или материал конструкции. 

Участок 8 – 9:

На  этих участках моменты гораздо выше, чем на участке 7. Поскольку материал и диаметр вала на всех трех участках одинаков, то условия прочности на участке 8 – 9 не выполняются. Необходимо изменить геометрические характеристики или материал конструкции.

       4.4. Проверка устойчивости шатуна  

Материал шатуна – ст.3

Модуль упругости : Е = 2,1*10⁵ МПа

сечение шатуна: равнобокий треугольник со стороной А=40, длина 1,5 м, нагрузка    Р = 15кН.

Гибкость стержня:

      λ═μ•Ł ⁄ ί міn

где μ –  коэффициент приведения длины, при  шарнирных концах μ = 1

ί міn - минимальный  радиус инерции

ί міn =h/3 2=7,7

Минимальный момент инерции:

J мiп = 3/80^.(a^.b)= 275,7 см.

λ пред =100–  для стали предельная гибкость.

λ═ (1*210) / 2 = 37,1 

Применяем формулу  Эйлера:

Критическая нагрузка:

Ркр= (П² * Е * J мiп) / (μ•Ł)²

Ркр= (3,14² * 2,1*10⁵ * 27,57*10³) / (1*2,1)² = 156 кН

Коэффициент запаса устойчивости:

Rу = Ркр / Р = 156 / 15 = 10,4

Шатун устойчив. 
 
 
 
 
 
 
 
 

   5  Используемая  литература

Н.А Костенко, С.В Балясникова   «Сопротивление материалов» - ГУП 

Издательство «Высшая школа» 2000г.

И.Н Миролюбов  Пособие к решению задач по сопротивлению материалов.

Издательство  «Высшая школа» 1985г.

А.П Яковлев, В.В Матвеев  «Справочник по сопротивлению  материалов. 1988г.

В.С Владиславлев  «Справочник металлиста» Том3. Книга первая. Москва 1959г.