Полученное  значение округляем до ближайшего стандартного по ГОСТ 6636-69: d_вых(ст) =20 мм.

4.3.2 Конструктивное назначение  формы и размеров  вала

     

     

     

         

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

 
 
 
 
 

I участок:    d₁=d_ст=20 мм

              l₁=1,5∙d_ст=1,5∙20=30 мм 
 

II участок:   d₂= d₁+3÷6=20+5=25 мм

              l₂=20÷60=40 мм 

III участок:  d₃=d₂+3÷6=25+5=30 мм

Зная d₃=30 мм принимаем подшипник шариковый радиальный однорядный (легкая серия)80206 (ГОСТ 7242-81).

              l₃=B_П=16 мм 

IV участок:   d₄=d₂+5=25+5=30 мм

              l₄=4÷6=5 мм 

V участок:    d₅=32 мм

              l₅=40 мм 

VI участок:   d₆=41,5 мм

              l₆=49,8 мм 

VII участок:  d₇=30 мм

              l₇=40 мм 

VIII участок: d₈=30 мм

              l₈=5 мм 

IX участок:   d₉=32 мм

              l₉=16 мм 

=  

=  

=  
 
 
 

     4.3.3 Расчет на статическую  прочность

     Усилия  на цилиндрическом зубчатом колесе:

     F_a=352,1 Н; F_t=1280 Н; F_r=483,18 Н.

     М_и= Н×м.

     Для определения опасного сечения вала построим эпюры М_х, М_у, М_сум, Т. 

     Эпюра М_х

     Σ M_А(F_i)=0;

     

     R_BY=  

     Σ M_B(F_i)=0;

     

     R_АY= H

     Проверка

     

       

     Участок АD

     0£ z₁ £77,9

     

      ;

       Н×м.

     Участок BD

     0£ z₂ £77,9

     

      ;

       Н×м.

     Эпюра М_Y 

     Σ M_А(F_i)=0;

     

     R_BX=  

     Σ M_B(F_i)=0;

     

     R_АX= H

     Проверка

     

       

     Участок СА

     0£ z₁ £ 63

     

       Н×м;

       Н×м.

     Участок АD

     0£ z₂ £ 77,9

     

       Н×м;

       Н×м.

     Участок BD

     0£ z₃ £77,9

     

      ;

       Н×м.

     Суммарная эпюра

     Исходя  из полученных эпюр, определяем величину суммарного изгибающего момента:

                           М_XY=                    

     Определим значение суммарного момента в каждом сечении.

     Сечение С

      .

     Сечение А 

       Н×м.

     Сечение D

       Н×м.

       Н×м.

     Сечение B

       кН×м.

Как видно  из расчетов, опасным является сечение  D.

Эквивалентный момент в опасном сечении:

                         М_экв=               

     М_экв =

Н×м.

Определяем  диаметр вала в опасном сечении:

                         d                

     d= мм  ~ 24 мм (из стандартного ряда). Условие по статической прочности выполняется. 

4. Уточненный (проверочный) расчет валов

1. Ведомый вал (сечение D)

          Установлено, что в основном  разрушение валов носит усталостный  характер, поэтому расчёт валов  на усталостную прочность является  основным и сводится к определению  расчётных коэффициентов запаса  прочности в опасном сечении.  Концентрация напряжений определяется  по выражению (8.17 [4]):

                                               s= >2,5                                         (4.2)   

     где s_σ-коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям,

         s_τ–коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

     Определим s_σ (8.18 [4]):

                                             s_σ= ,                                     (4.3)      

     где σ_-1 = 0,43×σ_в=260 МПа – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба ,

         k_σ=1,66 – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений (табл. 8.2-8.7 [4]) ;

         ε_σ=0,85 – масштабный фактор для нормальных напряжений (табл. 8.8 [4]),

         β=1 – коэффициент, учитывающий  влияние шероховатости поверхности ,

         σ_ν – амплитуда цикла нормальных напряжений,

     W_x=

мм³,

     σ_v=

МПа,

     где М_и - изгибающий момент, приложенный в опасном сечении.

     σ_m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений.

                                       σ_m=               (4.4)

                                             σ_m=  

     ψ_σ=0,2;

     s_σ=

.

     Коэффициент запаса прочности по касательным  напряжениям определяется по формуле (8.19 [4]):

                                       s_τ= ,                                               (4.5)

     где τ_-1=0,58×σ_-1=150 МПа – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения,

         k_t=1,5 – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений (табл. 8.2 [4]);

         ε_t=0,73 – масштабный фактор для касательных напряжений (табл. 8.8 [4]) ,

         ψ_τ=0,1;

     W_К=

мм³;

     τ_ν=τ_м=

МПа;

     s_τ=

;

     s=

     s=2,54 ³ 2,5 поэтому условие прочности выполняется. 

           4.4.2  Ведущий вал (сечение D)

         Установлено, что в основном  разрушение валов носит усталостный  характер, поэтому расчёт валов  на усталостную прочность является  основным и сводится к определению  расчётных коэффициентов запаса  прочности в опасном сечении.  Концентрация напряжений определяется  по выражению: 

                                             s= >2,5                   

     где s_σ-коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям,

         s_τ–коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

     Определим s_σ:

                                          s_σ= ,