Расчёт основных деталей двигателя

Сталь 40ХН имеет механические характеристики:

sВ = 1000 МПа – предел прочности при растяжении;

s-1 = 460 МПа – предел выносливости при изгибе;

t-1 = 230 МПа – предел выносливости при кручении.

Исходные данные:

rПЕР = 2 мм – радиус галтели при переходе от шейки к щеке;

lкш = 34 мм – длина шатунной шейки вала;

bЩ = 70 мм – ширина щеки;

hЩ = 21 мм – толщина щеки.

Максимальный и минимальный изгибающие моменты в щеке равны:

;

;

,

где ;

.

Принимаем КR = 0, считая, что центробежная сила неуравновешенных масс кривошипа полностью уравновешивается инерцией противовесов.

Определяем размер перекрытия:

.

Найдем высоту h1 и осевой момент сопротивления WИ расчетного сечения:

;

.

Максимальное и минимальное нормальные напряжения знакопеременного цикла в расчетном сечении щеки равны:

; .

Среднее напряжение и амплитуда цикла:

;

.

Запас прочности при изгибе:

s-1 = 460 МПа – предел выносливости при симметричном цикле нагружения при изгибе;

ys = 0,15 - коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на сопротивление усталости при изгибе;

es = 0,8 – коэффициент влияния абсолютных размеров сечения для чугунных валов при изгибе;

Кs = 2,5 – эффективный коэффициент концентрации напряжений;

b = 1,1 – коэффициент поверхностной чувствительности.

.

Момент сопротивления кручению шатунной шейки равен:

.

Максимальные и минимальные касательные напряжения знакопеременного цикла:

;

.

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

; .

Запас прочности щеки при кручении:

yt = 0,1 - коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на сопротивление усталости при кручении;

b = 0,9 – коэффициент поверхностной чувствительности;

Кt/et = 2,7.

.

Общий запас прочности равен:

.