Расчет вала в условиях сложного сопротивления на статическую и усталостную прочность (курсовая работа)

В рамках курсовой работы требуется провести расчет вала в условиях
сложного сопротивления на статическую и усталостную прочность. Вал
закреплен в двух подшипниках, из которых один является неподвижной
шарнирной опорой (НО), а другой - подвижной (ПО). На валу закреплены два
шкива: ведущий диаметра D1 и ведомый диаметра D2. Ведущий шкив
передает момент M и представляет собой зубчатое колесо, находящееся в
зацеплении с другим зубчатым колесом в точке, определяемой углом α 1.
Ведомый шкив включен в плоскоременную передачу с углом наклона ветвей
ремня к горизонту α 2.
В ходе расчета необходимо:
 Начертить в аксонометрии схему вала, соблюдая масштаб.
 Определить силы давления шкивов на вал, приняв соотношения
а) для зубчатого колеса радиальная сила Fr = 0.4*Ft
, осевая сила Fx = 0.3*Ft
,
где Ft – окружная сила;
б) для плоскоременной передачи T2 = 2t2.
 Построить эпюру продольной силы Nx.
 Построить эпюру крутящего момента Mx .
 Построить эпюры изгибающих моментов My в горизонтальной
плоскости и Mz в вертикальной плоскости, а также эпюру суммарных
изгибающих моментов.
 Определить опасное сечение и подобрать диаметр сплошного вала по
третьей теории прочности (принять [σ] = 160 МПа), округлив его до
стандартного ближайшего значения в мм по ГОСТ 3478-79: 10, 12, 15, 17, 20,
22, 25, 28, 30, 32, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105,110,
120, 130, 140, 150.
3
 В опасном сечении построить эпюру распределения нормальных и
касательных напряжений, определить положение нейтральной линии и
отрезки, отсекаемые ею на осях координат.
 Для элемента, выделенного из боковой поверхности вала в окрестности
опасной точки, определить положение главных площадок и значение
главных напряжений, показать их на рисунке элемента.
 Для опасного сечения провести усталостный расчет.

На рис. 1.1, приведен чертеж компоновка вала, передающего вращающий
момент M =1 кНм от одного шкива (колеса) к другому. Вал закреплен в двух
подшипниках качения, радиальном A (шарнирно-подвижная опора, условно
обозначенная ПО) и радиально-упорном B (шарнирно-неподвижная опора,
условно обозначенная НО), располагающихся в сечениях 1 и 3
соответственно. В сечении 2 находится ведомый шкив диаметра D1 = 0.4 м,
представляющий собой косозубое зубчатое колесо, входящее в зацепление с
другим колесом в составе зубчатой передачи в точке (полюсе), определяемой
углом α 1 = 30°
(рис.1.2, а). Ведущий шкив диаметра D2 = 0.5 м, находящийся
в сечении 4, включен в плоскоременную передачу с углом наклона ветвей
ремня к горизонту α 2 = 35°
(рис.1.2, б).

Введение................................................................................................................... 2
1. Определение силы давления шкивов на вал .................................................. 4
1.1. Зубчатое зацепление................................................................................... 5
1.2. Ременная передача...................................................................................... 7
2. Построение эпюр внутренних силовых факторов......................................... 8
2.1. Построение эпюры продольных сил......................................................... 8
2.2. Построение эпюры крутящих моментов.................................................. 8
2.3. Построение эпюры изгибающих моментов в вертикальной
плоскости ................................................................................................................. 9
2.4. Построение эпюры изгибающих моментов в горизонтальной
плоскости ............................................................................................................... 10
3. Определение диаметра сплошного вала....................................................... 12
4. Построение эпюры нормальных и касательных напряжений.................... 13
5. Исследование напряженного состояния в наиболее опасной точке.......... 15
6. Усталостный расчет........................................................................................ 16
Заключение ............................................................................................................ 18
Библиографический список: ................................................................................ 19

Предварительный просмотр