Расчет прочности стали - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Расчет прочности стали

Влияние масштабного коэффициента на сопротивление усталости. Разработка конструкций вала, подбор шпонок, подшипников. Определение усилий в зацеплении. Расчёт на совместное действие изгиба. Эпюра крутящих моментов. Корректировка диаметров, перерасчет.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.
Прочность подразделяют на статическую, под действием постоянных нагрузок, динамическую и усталостную (выносливость), имеющую место при действии циклических переменных нагрузок.
Для конструкций различают общую прочность - способность всей конструкции выдерживать нагрузки без разрушения, и местную - та же способность отдельных узлов, деталей, соединений.
Величина коэффициента запаса прочности выбирается с учетом комплекса параметров, учитывающих условия эксплуатации, правильность конструкции и точность расчета детали, технологические и материаловедческие особенности.
1. Влияние масштабного коэффициента на сопротивление усталости
Под масштабным фактором понимают снижение пределов выносливости образцов с ростом их абсолютных размеров. Для оценки влияния масштабного фактора вводят коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения
где у-1d - предел выносливости гладких образцов диаметром d;
у-1 - предел выносливости гладких лабораторных образцов малого диаметра d0 = 7,5 мм.
На рисунках 1 и 2 показаны значения коэффициентов еу для гладких образцов из углеродистой и легированной сталей (соответственно) при изгибе с вращением, на рисунке 4 - для образцов из сталей и легких сплавов при растяжении-сжатии и на рисунке 3 - при кручении образцов из легированной стали.
Рисунок 1 - Значения коэффициентов еу для гладких образцов из углеродистой стали при изгибе с вращением
Рисунок 2 - Значения коэффициентов еу для гладких образцов из легированной стали при изгибе с вращением
Рисунок 3 - Значения коэффициентов еу при кручении образцов из легированной стали
Рисунок 4 - Значения коэффициентов еу для образцов из сталей и легких сплавов при растяжении-сжатии
Из рисунков следует, что при изгибе и кручении пределы выносливости снижаются (на 30 - 50 %) с увеличением диаметра до 200 мм; при растяжении-сжатии гладких образцов диаметром до 40 мм размеры существенного влияния не оказывают. Кроме того, имеется значительный разброс величин еу, полученных различными исследователями. Этот разброс связан, с одной стороны, с тем, что масштабный фактор изучали, как правило, на сравнительно малом числе образцов без учета рассеяния, и, с другой стороны, с тем, что он в сильной степени зависит от рода материала. У неоднородных металлов, имеющих большое количество дефектов, влияние размеров на выносливость выражено сильнее, чем у металлов однородных с меньшим количеством дефектов.
Так, существенное снижение пределов выносливости с ростом размеров получается у чугунов, для которых характерна большая неоднородность. При этом увеличение размеров поперечного сечения и массивности отливки приводит к резкому снижению характеристик прочности, определяемых на лабораторных образцах, изготовленных из отливок различного размера.
На сопротивление усталости влияет также длина образцов. Однако это влияние второстепенное по сравнению с влиянием абсолютных размеров поперечного сечения. Кроме того, при наличии концентрации напряжений происходит локализация места разрушения по длине детали, поэтому влияние длины на сопротивление усталости в практических расчетах не учитывают.
Основные причины, вызывающие снижение пределов выносливости с увеличением размеров детали, следующие:
1) ухудшение качества металла отливки или поковки - металлургический фактор;
2) влияние термической и механической обработки при изготовлении деталей различных размеров - технологический фактор;
3) увеличение вероятности появления опасных дефектов и перенапряженных зерен, что в связи со статистической природой процесса усталостного разрушения приводит к увеличению вероятности разрушения - статистический фактор.
Металлургический фактор связан с тем, что при увеличении размеров отливки или поковки возрастает неоднородность металла, уменьшается степень уковки, затрудняется качественная термическая обработка и т. д. Это приводит к снижению характеристик механических свойств, таких, как еЕ, е-1 и т. п., определенных на стандартных лабораторных образцах, вырезанных из заготовок различных размеров. Например, увеличение размеров стальной заготовки от 20 - 30 мм до 200 мм приводит к снижению пределов прочности на 10 - 15%.
Влияние второго, технологического, фактора связано с тем, что при механической обработке в поверхностном слое образцов образуется наклеп, повышающий предел выносливости. Но влияние этого фактора незначительно и может быть устранено специальной технологией изготовления образцов, состоящей в последовательном снятии все более тонких слоев металла на окончательных проходах при изготовлении или проведением отжига в вакууме.
Третий, статистический, фактор связан со статистической природой процесса усталостного разрушения. Из-за различной ориентации и очертания зерен, наличия различных фаз, включений, дефектов и т.п. зерна металла напряжены неодинаково. С увеличением напряженного объема количество дефектов и опасно напряженных зерен увеличивается, что приводит к увеличению вероятности разрушения, а, следовательно, и к фактическому снижению прочности, что вытекает из статистической теории усталостной прочности.
2. Разработка конструкций вала, подбор шпонок, подшипников
Диаметры выходных концов вала найдём по формуле:
Выберем подшипник легкой серии по :
наружный диаметр - ; ширина подшипника -
Подберем шпонку на участке вала под колесо по диаметру : ширина шпонки высота шпонки
Диаметр предназначен для упора колеса.
Ширину и высоту шпонки на выходном участке вала выберем по диаметру : ширина шпонки высота шпонки
Допускаемое напряжение на смятие МПа;
Допускаемое напряжение на смятие МПа;
3. Определение усилий в зацеплении
4. Расчёт на совместное действие изгиба и кручения
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y:
Рисунок 6 - Эпюры для вертикальной плоскости
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y:
Рисунок 7 - Эпюры для горизонтальной плоскости
Рисунок 8 - Эпюра крутящих моментов
5. Определение диаметров ступеней по условию статической прочности
Определяем суммарные радиальные реакции:
Определяем суммарные изгибающие моменты:
6. Определение запасов прочности на сопротивление усталости
В данной конструкции есть несколько ослабленных мест: в сечениях II, III, V, VII расположены канавки или галтели, в сечениях IV, VIII расположены шпонки, в сечениях I, VI расположены подшипники, но, судя по эпюрам, наиболее критичными являются сечения III и VIII (рисунок 9).
Коэффициенты снижения предела выносливости:
Для стали 40ХН при d = 50мм масштабный фактор:
при изгибе Kd=1,65•d -0,185=1,65•50 -0,185=0,8; при кручении Kd=1,56•d -0,21=1,56•50 -0,21=0,68.
Определяем влияние концентрации для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой:
K= 6•10-7•B2 + 0,0002•B + 1,57=6•10-7•9202 + 0,0002•920 + 1,57 = 2,26;
K= -5•10-7•B2 + 0,0023•B + 0,38= -5•10-7•9202 + 0,0023•920 + 0,38 = 2,07;
здесь B = 920 МПа - предел прочности.
Рассмотрим влияние качества поверхности. Примем шероховатость Ra=0,8мкм тогда при B = 920 МПа:
КFу=КFф=1-1,3•10-4•?B =1-1,3•10-4•920 = 0,88.
Влияние поверхностного упрочнения. Повышение твердости в нашем случае не требуется, поэтому принимаем KV =1.
KуD=(Kу/Kdу+1/KFу-1)/KV =(2,26/0,8+1/0,88-1)/1 = 2,96;
KфD=(Kф/Kdф+1/KFф-1)/KV=(2,07/0,68+1/0,88-1)/1 = 3,18.
Коэффициент запаса прочности в сечении получим:
здесь 0,1 - коэффициент чувствительности по асимметрии цикла по касательным напряжениям.
Полученный коэффициент запаса прочности значительно больше допускаемого [n]=1,5…2.
Момент сопротивления сплошного сечения:
Коэффициенты снижения предела выносливости:
Для стали 40ХН при d = 55мм масштабный фактор:
при изгибе Kd?=1,65•d -0,185=1,65•55 -0,185=0,79; при кручении Kd=1,56•d -0,21=1,56•55 -0,21=0,67.
Определяем влияние концентрации для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой:
K= 6•10-7•B2 + 0,0002•B + 1,57=6•10-7•9202 + 0,0002•920 + 1,57 = 2,26;
K= -5•10-7•B2 + 0,0023•B + 0,38= -5•10-7•9202 + 0,0023•920 + 0,38 = 2,07;
здесь B = 920 МПа - предел прочности.
Рассмотрим влияние качества поверхности. Примем шероховатость Ra=0,8мкм тогда при B = 920 МПа:
КFу=КFф=1-1,3•10-4•B =1-1,3•10-4•920 = 0,88.
Влияние поверхностного упрочнения. Повышение твердости в нашем случае не требуется, поэтому принимаем KV =1.
KуD=(Kу/Kdу+1/KFу-1)/KV =(2,26/0,79+1/0,88-1)/1 = 3;
KфD=(Kф/Kdф+1/KFф-1)/KV=(2,07/0,67+1/0,88-1)/1 = 3,2.
Коэффициент запаса прочности в сечении получим:
здесь 0,1 - коэффициент чувствительности по асимметрии цикла по касательным напряжениям.
Полученный коэффициент запаса прочности значительно больше допускаемого [n]=1,5…2.
7. Корректировка диаметров, перерасчет
Для сечения VI принимаем диаметр равный d = 35 мм.
Коэффициенты снижения предела выносливости:
Для стали 40ХН при d = 35мм масштабный фактор:
при изгибе Kd=1,65•d -0,185=1,65•35 -0,185=0,85; при кручении Kd=1,56•d -0,21=1,56•35 -0,21=0,74.
Определяем влияние концентрации для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой:
K= 6•10-7•B2 + 0,0002•B + 1,57=6•10-7•9202 + 0,0002•920 + 1,57 = 2,26;
K= -5•10-7•B2 + 0,0023•B + 0,38= -5•10-7•9202 + 0,0023•920 + 0,38 = 2,07;
здесь B = 920 МПа - предел прочности.
Рассмотрим влияние качества поверхности. Примем шероховатость Ra=0,8мкм тогда при B = 920 МПа:
КFу=КFф=1-1,3•10-4•B =1-1,3•10-4•920 = 0,88.
Влияние поверхностного упрочнения. Повышение твердости в нашем случае не требуется, поэтому принимаем KV =1.
KуD=(Kу/Kdу+1/KFу-1)/KV =(2,26/0,85+1/0,88-1)/1 = 2,8;
KфD=(Kф/Kdф+1/KFф-1)/KV=(2,07/0,74+1/0,88-1)/1 = 2,9.
Коэффициент запаса прочности в сечении получим:
здесь 0,1 - коэффициент чувствительности по асимметрии цикла по касательным напряжениям.
Полученный коэффициент запаса прочности удовлетворяет допускаемому [n]=1,5…2.
Для сечения VI принимаем диаметр равный d = 35 мм.
Коэффициенты снижения предела выносливости:
Для стали 40ХН при d = 35мм масштабный фактор:
при изгибе Kd=1,65•d -0,185=1,65•35 -0,185=0,85; при кручении Kd=1,56•d -0,21=1,56•35 -0,21=0,74.
Определяем влияние концентрации для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой:
K= 6•10-7•B2 + 0,0002•B + 1,57=6•10-7•9202 + 0,0002•920 + 1,57 = 2,26;
K= -5•10-7•B2 + 0,0023•B + 0,38= -5•10-7•9202 + 0,0023•920 + 0,38 = 2,07;
здесь B = 920 МПа - предел прочности.
Рассмотрим влияние качества поверхности. Примем шероховатость Ra=0,8мкм тогда при B = 920 МПа:
Влияние поверхностного упрочнения. Повышение твердости в нашем случае не требуется, поэтому принимаем KV =1.
KуD=(Kу/Kdу+1/KFу-1)/KV =(2,26/0,85+1/0,88-1)/1 = 2,8;
KфD=(Kф/Kdф+1/KFф-1)/KV=(2,07/0,74+1/0,88-1)/1 = 2,9.
Коэффициент запаса прочности в сечении получим:
здесь 0,1 - коэффициент чувствительности по асимметрии цикла по касательным напряжениям.
Полученный коэффициент запаса прочности удовлетворяет допускаемому [n]=1,5…5.
1. Серенсен С.В. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. Руководство и справочное пособие. / С.В. Серенсен, В.П. Когаев, Р.М. Шнейдерович. - М.: Машиностроение, 1975. - 3-е издание перераб. и доп. - 488 с.
2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - М.: Высш. шк., 2000. - 6-е изд., исп. - 447 с.
Определение вращающих моментов и окружных усилий на каждом зубчатом колесе. Расчет диаметров вала по участкам. Проверочный расчет вала на выносливость и на жёсткость. Определение углов поворота сечений вала в опорах. Эпюры крутящих и изгибающих моментов. курсовая работа [530,1 K], добавлен 08.01.2016
Нахождение наибольшего напряжения в сечении круглого бруса и определение величины перемещения сечения. Построение эпюр крутящих моментов по длине вала. Подбор стальной балки по условиям прочности. Определение коэффициента полезного действия передачи. контрольная работа [520,8 K], добавлен 04.01.2014
Энергокинематический расчет редуктора: расчёт косозубой и клиноременной передачи, входного вала. Выбор подшипников, определение запаса прочности и выбор шпонок, эпюры изгибающих и крутящих моментов. Выбор смазывающих материалов и систем смазывания. курсовая работа [889,6 K], добавлен 08.07.2012
Выбор материала колес и допускаемых напряжений. Расчет червячной передачи, определение межосевого расстояния и модуля зацепления. Проверка на выносливость выходного вала. Подбор подшипников. Условие прочности шпонок на смятие и срез. Смазка редуктора. курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.10.2012
Действие внешних сил в опорах. Построение эпюры крутящих моментов по длине вала. Значения допускаемого напряжения на кручение. Условия прочности вала. Определение полярных моментов инерции. Расчет передаточного отношения рядной зубчатой передачи. контрольная работа [342,1 K], добавлен 29.11.2013
Кинематический расчёт и выбор электродвигателя. Расчёт ременной передачи. Расчёт и конструирование редуктора. Выбор подшипников качения. Определение марки масла для зубчатых передач и подшипников. Расчёт валов на совместное действие изгиба и кручения. курсовая работа [6,1 M], добавлен 10.04.2009
Постановка задачи расчета вала. Определение силы реакций в подшипниках, эпюры на сжатых волокнах. Построение эпюры крутящих моментов. Определение суммарных реакций в подшипниках, их грузоподъемности по наиболее нагруженной опоре и его долговечности. курсовая работа [111,3 K], добавлен 26.01.2010
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет прочности стали курсовая работа. Производство и технологии.
Реферат: Конституция США
Дипломная работа: Коммерческая деятельность . Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Трусость Самый Страшный Порок
Курсовая Работа По Психологии Развития И Возрастной Психологии
Реферат: Разработать технологический процесс изготовления крана вспомогательного тормоза локомотива 172
Курсовая работа по теме Виды изображения в рекламе и требования к изображению в рекламе
Реферат: Роль предпринимательства в развитии рыночной экономики. Скачать бесплатно и без регистрации
Собрание Сочинений Головачева
Курсовая работа по теме Проектирование механического привода с одноступенчатым редуктором
Реферат На Тему Работы
Корень Степени N Контрольная Работа 10 Класс
Реферат: Виды валют. Валютный курс и его разновидности
Реферат: Clasical Conditioning Essay Research Paper Classical ConditioningWe
Докторская Бесплатная Диссертация
Курсовая работа по теме Содержание органических кислот в овощных культурах
Реферат по теме Убойные животные и факторы, определяющие категории их упитанности
Курсовая работа по теме Организация автомобильных перевозок и безопасность движения
Курсовая работа по теме Суспільне виробництво
Контрольная Работа История 8 Класс Петр 1
Сочинение По Частям Света
Разработка программного продукта - Программирование, компьютеры и кибернетика дипломная работа
Расчет зубчатых пар редуктора - Производство и технологии курсовая работа
Функції управління в аграрному праві - Государство и право курсовая работа