Проектирование валов и осей

s – коэффициент запаса прочности. Примем s = 2.

Допускаемое напряжение:

значит, условие выполняется.

Расчет на выносливость проводят в форме проверки коэффициента запаса прочности по усталости. При совместном действии изгиба и кручения запас усталостной прочности определяют по формуле:

(3.2.14)

где Sσ -- коэффициент запаса по нормальным напряжениям (отсутствие кручения):

(3.2.15)

Sτ -- коэффициент запаса по касательным напряжениям (отсутствие изгиба):

(3.2.16)

где σ-1 и τ-1 – пределы выносливости материала соответственно при изгибе и кручении с симметричным знакопеременным циклом. Для стали 40ХН σ-1 = 390 МПа и τ-1 = 225 МПа;

ψσ и ψτ – коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к ассиметрии цикла напряжений:

(3.2.17)

(3.2.18)

где σ0 и τ0 – пределы выносливости материала соответственно при изгибе и кручении с отнулевым циклом. σ0 = 450 МПа и τ0 = 400 МПа;

σа и τа – амплитудные напряжения;

σm и τm -- средние значения напряжений:

σа = σизг = 220,4 (МПа); (3.2.19)

σm = (3.2.20)

τа = τm = 1/2τкр = 49(МПа); (3.2.21)

kσD и kτD -- суммарные коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости при изгибе и кручении:

, (3.2.22)

(3.2.23)

где ε – коэффициент абсолютных размеров поперечного сечения. Для диаметра вала 84 мм из стали 40ХН при изгибе и кручении ε = 0.528;

kf -- коэффициент влияния шероховатости поверхности. При шлифовании kf = 1;

kv -- коэффициент влияния упрочнения, вводимый для валов с поверхностным упрочнением. Примем kv = 1.8;

kσ и kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений. При σВ = 780 МПа для вала со шлицами kσ = 1.64 и kτ = 1.514;

S = 1.72 > = 1.5, значит, условие выполняется.