Курсовая работа. Сопромат. Сопромат. Определение внешних активных сил и реакций связей. Определение сил и моментов, действующих на зубчатые колёса
 Скачать 0.87 Mb.
|
|
Раздел 1. Определение внешних активных сил и реакций связей. Определение сил и моментов, действующих на зубчатые колёса Первое зубчатое колесо:  Рис. 1 – Первое зубчатое колесо Тангенциальная, осевая и радиальная силы:    Проекции сил на оси x, y и z:    Сосредоточенный момент и силу зацепления:    Второезубчатое колесо:  Рис. 2 – Второе зубчатое колесо Тангенциальная, осевая и радиальная силы:    Проекции сил на оси x, y и z:    Сосредоточенный момент и силу зацепления:    Определение опорных реакций         Проверка: Y:  Z:  X:   Построение эпюр внутренних силовых факторов вала Продольная сила N и крутящий момент Mx Продольная сила N:        Крутящий момент Mx:    Поперечная сила Qz и изгибающий момент My   
  Н
  Н
Поперечная сила Qy и изгибающий момент Mz  Н
 Н
 Н 
 Раздел 2. Подбор сечений вала по условию прочности, соответствующему состоянию предельной упругости. Этот подбор проводится для опасного сечения с наиболее неблагоприятными сочетаниями  . Нередко под подозрением оказывается несколько сечений, каждое из которых подлежит числовой проверке. В данном примере наиболее опасными сечениями являются 4 и 7. Материал вала Сталь 40ХН:  .Сечение 4:       Сечение 7:      Сечение 4 более опасно, поэтому за радиус вала принимаем величину 17 мм. С учетом выданных в задании соотношений диаметров вала и округлениями до табличных значений выходит:  Раздел 3. Подбор сечений вала по условию прочности, соответствующему предельному состоянию усталостного разрушения. Сопоставление эпюр изгибающих моментов с расположением тех или иных концентраторов напряжений указывает на необходимость проверки усталостной прочности вала в 4 и 7 сечениях.  Сечение 4:          Сечение 7:          В сечении 4 получаем самый низкий коэффициент запаса. Следовательно, это сечение наиболее опасное. Коэффициент запаса получился меньше нормативного в  раза. Уровень напряжений должен быть снижен во столько же раз, чему соответствует увеличение диаметров участков вала, в  раза.Поэтому окончательно получаем, с округлением до ближайших стандартных размеров:  Раздел 4. Подбор сечений вала по условию жесткости Для расчёта требуется составить таблицы длин и диаметров различных участков вала, изгибающих моментов на левом и правом концах участка вала. Ввод схемы вала:  Ввод внутренних усилий вала:  Раздел 5. Окончательный выбор линейных размеров сечений вала. График перемещений сечений вала:  Результаты первой проверки условий жесткости вала:  Нарушенными оказались три условия. Они превосходят допустимые значения. Поэтому для обеспечения всех условий жёсткости диаметры ступеней следует увеличить не менее чем в  раза. Таким образом, диаметры участков вала примут окончательные значения:  Результаты второй проверки условий жесткости вала: Все условия жесткости соблюдаются, ни один параметр не нарушен. Раздел 6. Оценка ресурса вала при стационарном нагружении с кратковременными перегрузками. Рассмотрим вариант, когда вал работает в режиме ступенчато-блочного нестационарного нагружения. Требуется вычислить предельное количество циклов Np, предельное и допускаемое количество блоков Qp и Q при заданных параметрах нестационарного нагружения. Нормативный коэффициент запаса по долговечности примем равным 10. Рассматриваем 4 сечение. 
              Значение  не превосходят предела выносливости Стали 40ХН 400 МПа. Следовательно, нагружения на ступенях нестационарного нагружения не приведут к накоплению усталостных повреждений. Однако,  более нагружена и, следовательно, четвертая ступень нагружения приведет к накоплению усталостных повреждений. Рассчитаем ресурс:  = Разрушающие количество циклов, соответствующие уровню напряжений первой ступени:  Поврежденность, накапливаемая в одном блоке, и разрушающие количество блоков:   Ресурсное количество блоков:  Ресурсное количество циклов переменного нагружения в условиях нестационарного нагружения. В данном случае – число оборотов вала:  Ресурсное время непрерывной эксплуатации в условиях нестационарного нагружения при ω=80 рад/с:  |
