КОМИТЕТ ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВА-
ТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
«ВОЛХОВСКИЙ АЛЮМИНИЕВЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Рассмотрено и одобрено на УТВЕРЖДАЮ
Заседании цикловой комиссии Заместитель директора по учебной работе
Протокол № от «» 2016 г. Т.М. Рябинина
Председатель цикловой комиссии «» _______________ 2016 г.
___________________ А.В. Алёшкин
МДК 4.3Конструирование и расчет деталей и узлов автомобилей и их эксплуатация
Практическое занятие №4
" Расчет валов на прочность"
Разработчик: преподаватель Максимова Э.А.
Практическое занятие №4
Тема " Расчет валов на прочность "
Цель занятия: углубить знания о единой системе конструкторской документации, уметь использовать методы расчета на прочность и жесткость, иметь опыт решения конкретной практической задачи
Оборудование: схема вала
Литература:
1. А.А.Эрдеди, Н.А.Эрдеди "Детали машин", Изд. Центр «Академия», 2012.
2.П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов "Конструирование узлов и деталей машин", Изд. Центр «Академия», 2011.
3. В. И.И.Мархель "Детали машин", М., ФОРУМ- ИНФРА-М, 2011.
Порядок проведения занятия: студенты по методическим указаниям под руководством преподавателя закрепляют и углубляют знания о основных конструктивных расчетах вала.
В результате выполнения практического занятия, студент заполняет отчет по практическому занятию.
Теоретические сведения:
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах. Вал предназначен для поддержания сидящих на нем деталей и для передачи вращающего момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение.
Валы при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основными критериями работоспособности являются усталостная прочность (выносливость) и жесткость прогиба в местах посадок деталей и углами наклона или закручивания сечений. Усталостная прочность валов и осей оценивается коэффициентом запаса прочности,
Проектный расчет валов производится на статическую прочность для ориентировочного определения диаметров. В начале расчета известен только крутящий момент 
. Изгибающие моменты М возможно определить лишь после разработки конструкции вала, когда согласно чертежу выявится его длина. Кроме того, только после разработки конструкции определятся места концентрации напряжений: галтели, шпоночные канавки, сквозные отверстия, канавки. Поэтому проектный расчет вала производится условно только на одно кручение. При этом расчете влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируются понижением допускаемых напряжений на кручение 
.
При проектном расчете обычно определяют диаметр выходного конца вала, который в большинстве случаев испытывает лишь одно кручение. Промежуточный вал не имеет выходного конца, поэтому для него расчетом определяют диаметр под шестерней. Остальные диаметры вала назначаются при разработке конструкции с учетом технологии изготовления и сборки.
Диаметр расчетного сечения вала определяют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:
,
где Т крутящий момент, возникающий в расчетном сечении вала и обычно численно равный передаваемому вращающему моменту;- 
допускаемое напряжение на кручение.
Для валов из сталей Ст5, Ст6, 45 принимают: при определении диаметра выходного конца 
(надо взять одну цифру из предела 20-25)
Полученное значение диаметра округляют до ближайшего стандартного значения. Нормальные линейные размеры, мм: 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80, 85, 90, 95, 100.
При проектировании редукторов диаметр выходного конца быстроходного вала часто принимают равным (или почти равным) диаметру вала электродвигателя, с которым он будет соединен муфтой.
Проверочный расчет валов производится на статическую и усталостную прочность, на жесткость, а в отдельных случаях на колебания. Он выполняется после конструктивного оформления вала на основе проектного расчета и подбора подшипников.
Проверочный расчет вала выполняют по его расчетной схеме.
При составлении расчетной схемы валы рассматривают как прямые брусья, лежащие на шарнирных опорах.
При выборе типа опоры полагают, что деформации валов малы и, если подшипник допускает хотя бы небольшой наклон или перемещение цапфы, его считают шарнирно-неподвижной или шарнирно-подвижной опорой (рис.1).
Подшипники качения или скольжения, воспринимающие одновременно радиальные и осевые усилия, рассматривают как шарнирно-неподвижные опоры,как шарнирно-подвижные, а подшипники, воспринимающие только радиальные усилия,
На расчетных схемах силы, а также вращающие моменты изображают как сосредоточенные, приложенные в серединах ступиц (рис.1). Влиянием силы тяжести валов и насаженных на них деталей пренебрегают (за исключением тяжелых маховиков и т. п.). Силы трения в опорах не учитывают.
Для основного расчета валов необходимо вычислять изгибающие и крутящие моменты в опасных сечениях. При расчете сложнонагруженных валов строят эпюры изгибающих и крутящих моментов. При действии на вал нагрузок в разных плоскостях их обычно раскладывают на две взаимно перпендикулярные плоскости (вертикальную и горизонтальную).
Для определения суммарного момента М сум изгибающие моменты Mx и My во взаимно перпендикулярных плоскостях складывают геометрически по формуле
,
Эквивалентный момент вычисляют по одной из гипотез прочности. Для стальных валов чаще используется третья теория прочности.
Опасное сечение определяется эпюрами моментов, размерами сечений вала и концентрацией напряжений. Эквивалентное напряжение вычисляется по третьей теории прочности
Предельное допускаемое напряжение принимают- 
, где 
предел текучести.
, где 
- крутящий момент; 
- момент сопротивления кручению.
Ответить на следующие вопросы:
Укажите основные критерии работоспособности вала. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Перечислите места концентрации напряжения на вале. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
После какого этапа производится проверочный расчет валов (что определено для вала). ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Что указывают на эпюре, при основном расчете вала? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определите диаметр расчетного сечения вала.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определите эквивалентный момент.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определите эквивалентное напряжение.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответить на вопросы и произвести расчет, по вариантам.
Власов А.: Т = Тмax = 274 Н м, Мх = 487 Н м, Му = 39 Нм, Wк= 3, 44,
Казанцев Г.: Т = Тмax = 315 Н м, Мх = 518Н м, Му= 42 Нм, Wк= 3, 44,
Кузнецов К.: Т = Тмax = 345 Н м, Мх = 502 Н м, Му = 37 Нм, Wк= 3, 44,
Шевко А.: Т = Тмax = 294 Н м, Мх = 438 Н м, Му = 34 Нм, Wк= 3, 44,