Детали, материалы и их характеристики.
Составные элементы данной сборочной единицы:
1) Пята - штампованная деталь L=32 мм. d=32 мм.
2) Подшипник.
3) Втулка – штампованная деталь S=9,6 мм.
4) Пластина – полоса S=9,6 мм.
5) Ребро – полоса S=9,6 мм.
6) Основание – полоса в=12,8 мм.
7) Шпилька.
Материал данной конструкции должен обладать следующими свойствами:
- Достаточная прочность
- Хорошая свариваемость
- Относительная дешевизна
Принимаем основной материал конструкции сталь Ст3 ГОСТ 380-94.
Механическая характеристика материала дана в таблице 1.1 [2, табл. 1.1, с.7]
Таблица 1.1 Механическая характеристика стали Ст3 ГОСТ 380-94
| Марка стали | Предел сопротивления
 ,МПа
| Предел текучести
 ,МПа
| Относительное удлинение, % |
| Ст3 | 400…490 | 240 | 29 |
Геометрические размеры конструкции.
d=32 мм
S=9,6 мм.
L=32 мм.
a=64мм.
в=12,8 мм.
Высота пластины h определяется из условия прочности при изгибе.
, где 
- допускаемое напряжение при изгибе [1, с. 86].
- осевой момент сопротивления изгибу.
Рис. 1.1 Упрощенная схема конструкции
,
где центральный момент инерции сечения определяется (рис.1) как:
Подставляя значения, получим:
Получим: 
Уравнение решается методом подбора:
Следовательно, принимаем 
.
Проверка условий прочности при полученных значениях:
- условие прочности при изгибе выполняется.
2. Сварное соединение
Конструкция соединения
Элементы конструкции (диск и цилиндр, кольцо и цилиндр) свариваются ручной электродуговой сваркой по ГОСТ 5264-80 электродами Э42А ГОСТ 9466. Детали соединены в тавр, без скоса кромок односторонними швами по замкнутой линии.
Катет швов при 
, принимаем к=8 мм.
Условное обозначение соединения – Т3
Соединение основания 6 и пластины 4 с ребрами 5 тавровое (тип Т3), швы двухсторонние. Условное обозначение соединения – Н1 [6. с.323]
Данные швы являются рабочими. Катет швов 
. Все швы рассчитываются на срез по биссекторной плоскости.
Расчет соединения
Сварные швы диска и цилиндра, кольца и цилиндра одинаковые, и воспринимают общую нагрузку в равной степени. Следовательно, произведем расчет одного из швов с половинчатой нагрузкой, действующей на него.
Отрывающая сила 
, приложенная в точке Р, на цилиндре, создаёт момент с плечом а.
Допускаемые напряжения на срез швов, выполненных вручную электродами Э42А, при постоянной нагрузке [1, табл. 2, стр.32]:
, (2.1)
где 
- допускаемое напряжение основного материала при растяжении (для стали Ст3 
=160 МПа)
- допускаемое напряжение на срез
Рис. 2.1 Конструкция шва с нагрузками
Тогда на соединение будут действовать:
1. Отрывающая сила F=18000 Н
2. Изгибающий момент Мх=F*а=1440 Нм
Напряжения в крайних точках будут одинаковые. Поэтому достаточно рассчитать напряжения для одной.
Сдвигающая сила Fа= 18000 Н
Вращающий момент T=FD/2000=18000∙0,08/2000=720Нм
В связи с близостью сварного шва к силе Fа, шов рассчитывают на срез только от сдвигающей силы [9, с 43], пренебрегая вращающим моментом. Сила Fа приложена в т. Р.
Напряжения от силы F:
где = 
мм2 - площадь фигуры швов
Условие прочности выполняется
3. Болтовое соединение
Конструкция соединения
Рис. 3.1
Наиболее нагруженным болтом на отрыв является болт 1 (рисунок 3.1).
Размеры стыка:
L=140 мм В=140 мм
мм 
мм
Нагрузки:
Сдвигающая нагрузка на один болт 
3.2 Потребная сила затяжки болтов для предотвращения сдвига
(3.1)
где f-коэффициент трения (0,15 сталь о сталь)
k=1,5 - коэффициент затяжки
i - число плоскостей сдвига
2.3 Расчет наиболее нагруженного болта от момента 
.
Внешняя сила, действующая на болт 1:
(3.2)
где 
- максимальное расстояние от центра тяжести до наиболее удаленной точки;
- расстояние от центра тяжести стыка до i-ого болта;
m = 2 - число болтов в одном поперечном ряду от оси;
n = 1 - число поперечных к оси X рядов болтов с одной стороны;
Потребная сила затяжки из условия не раскрытия стыка.
(3.3)
где 
- коэффициент внешней нагрузки;
k = 2 - коэффициент надёжности
- площадь стыка (3.4)
- момент сопротивления стыка
2.5 Расчётная нагрузка на болт.
(3.6)
2.6 Внутренний диаметр резьбы болта.
(3.7)
где 
- допускаемое напряжение на разрыв.
(3.8)
(3.9)
где 
- предел текучести болта, для болта класса точности 8.8:
МПа
(3.10)
где 
- коэффициент безопасности
По ГОСТ 22042-76 d=16мм, выбираем шпильку M16 - 6g x 35.88.016 ГОСТ
