Сечение I-I. Определяем амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла, МПа:

Определяем амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла, МПа:

; (10.15)

; . (10.16)

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении, МПа:

; (10.17) , (10.18)

где и – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения. По таблице 10.2 [1] для стали 40Х и = 980МПа:

= 410МПа, = 240 МПа.

и – коэффициенты снижения предела выносливости:

; (10.19)

; (10.20)

где и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений. Так как витки червяка представляют собой винтовую поверхность, то концентраторами напряжений являются галтельные переходы по диаметру впадин. По таблице 10.12 [1]: = 2, 45 и = 2, 1 для резьбы и = 900 МПа;

и – коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения. Значение коэффициента находим по табл. 10.7 [1] в графе «Кручение для всех сталей и изгиб для легированной стали» в зависимости от диаметра (см. раздел 10.1.2). При несовпадении значения с табличными значениями диаметра вала применяем формулу интерполяции:

(10.21)

Примечание. Значение коэффициента рассчи-тываем с точностью до третьего или четвертого знака после запятой.

и – коэффициенты влияния качества поверхности. По таблице 10.8 [1] для чистового шлифования с шероховатостью = 0, 8…1, 6 мкм и при 700 МПа: = 0, 91 …0, 86 и = 0, 95…0, 92.

Примечание. Рекомендуется из предлагаемого диапазона значений коэффициентов и принимать средние значения: = 0, 885 и = 0, 935.

– коэффициент влияния поверхностного упрочнения. По таблице 10.9 [1]: = 1 при отсутствии упрочнения; = 2, 4…2, 8 при закалке ТВЧ поверхности и при ≥ 1, 8.

Так как витки червяка подвергаются закалке ТВЧ до твердости 45…58 HRC, принимаем = 2, 6.

По формулам (10.19) и (10.20) рассчитываем коэффициенты снижения пределов выносливости, а затем по формулам (10.17) и (10.18) вычисляем пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении и .

Далее определяем коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

, . (10.22)

Здесь – коэффициент чувствительности к асимметрии цикла касательных напряжений:

, (10.23)

где = 0, 1 по таблице 10.2 [1] для стали 40Х и = 980 МПа; коэффициент – см. формулу (10.20).

Общий коэффициент запаса на сопротивление усталости вала в рассматриваемом сечении:

. (10.24)