мотор-колесо 4
тут парни помогают с сопроматом. или как без вилки прикрутить это колесо к тележке (4WD… квадроцикл никто не хочет сделать?) с заменой вала икреплением с одной стороны.
тележка квадратная, пятна образующие покрышки также - равный квадрат. управление направлением увеличение оборотов моторов одной стороны, притормаживая другую.
что скажете? рекомендации и советы:
Опоры: шарнирно-неподвижная опора на расст. 70 мм от крепления, ещё одна на таком же расстоянии. Крепление к тележке мы заменяем весом тележки, т.е. там заделка и точно знаем, какие там реакции
Нагрузки: от вертикальной силы 75 кг = 750 Н, находящейся на расстоянии (200-70-35)=95 от крепления вала, т.е. в креплении вала действует изгибающая сила 750 Н и момент 750*0,095=71,25 Нм
Вал круглого поперечного сечения с отверстием радиусом 5 мм, т.е. диаметром 10 мм
Допустимые повороты в шарнирно-неподвижных опорах не более 0,5 градуса = 0,00873 рад, это, если мне память не изменяет, примерный порядок допустимых поворотов в подшипнике с коническими роликами
Рассчитать необходимый внешний диаметр вала для стали марки Сталь 3 с допускаемыми напряжениями 154 МПа (насчёт напряжений не уверен, у меня, опять же, под рукой каталога никакого нет)
Так как решается задача статики, накидываем динамический коэффициент 3, затем коэффициент запаса по прочности 2,5, так как неизвестна горизонтальная сила, возникающая при движении. Короче говоря, беру от балды коэффициент запаса 7,5. Да, кстати, мы же ещё момент, идущий от колеса, не учитываем… наверное, даже мал будет коэффициент запаса. Но момента мне, опять же, не сказали (т.е. нужен максимальный момент от двигателя = номинальный*коэффициент перегрузки по току)
Допускаемое напряжение 20,5 МПа
Загоняем в программу, при диаметре вала 33 мм получаем 3,33e-4 < 8,7e-3 радиан повороты (поворот в третьем подшипнике, сложенный с поворотом в заделке, которого на самом деле нет). Т.е. по жёсткости прошли. По прочности на втором подшипнике получаем 20,5 МПа < 20,5 МПа. Т.е. вал с отверстием диаметров 10 мм из стали 3 должен быть с внешним диаметром не менее 33 мм. Я не знаю, из каких сталей на самом деле делаются валы, так что сами разбирайтесь с допускаемыми напряжениями…
Если развалится, я не виноват… если будет слишком прочно – то же.
Можно по другому (аналитически по линейной модели)
В месте сварки уже определили момент и силу исходя из веса тележки и расстояния её центра тяжести до крепления. Т.е. F = вес тележки, M = F * (расстояние от центра тяжести тележки до крепления)
Пишем уравнения равновесия
-F (сила вверх) + R1 (сила в центральном подшипнике) + R2 (сила в крайнем подшипнике) = 0
-М (внешний момент против часовой стрелки) + R1*L + R2*2*L = 0
R1 = 2*F – М/L (в центре)
R2 = М/L – F (справа)
Теперь с известными силами R1 и R2 рассчитываем стержень в заделке
Для начала прочность… блин, вспомнить бы, как она считается…
Момент на правом участке стержня равен R2*x = -F*x + M/L*x. Функция линейная, максимальный момент на левом конце участка M - FL
Момент на левом участке стержня. (R2 + R1)*x - F*L + M = F * x - F*L + M
Функция линейна, максимальный момент на одном из концов стержня
Кандидаты на максимальные моменты: М и M – FL
Максимальные нормальные напряжения в стержне:
sigma = Mx/Ix*y = Mx*R / ( pi/4 * R^4 – pi/4 * r^4 ) = Mx*R * 4/pi / (R^4 – r^4 )
Выбрать максимальное из sigma1 и sigma2
sigma1 = (М – FL) * R * 4/pi / (R^4 – r^4 ), будет максимальным, если |M - FL| > |M|
sigma2 = М * R * 4/pi / (R^4 – r^4 )
Определение минимального R при заданном r
В нашем случае L = 0,07 м, F = 750 Н, M = 71,25 Нм
Выражаем R из второй формулы из неравенства sigma2 < 20,5*1000 000 Па (это наше допускаемое напряжение), т.к. М-FL = 18,7500 > 71,25 = M
R > 0,01646456318607843 ~ 16,5 мм
Т.е. я тут вам сразу привожу sigma1 и sigma2, чтобы вы могли посчитать с вашими размерами и маркой стали требуемый радиус из условия max(sigma1, sigma2) < sigma_допускаемое (sigma_допускаемое = допускаемое напряжение для выбранной вами марки стали, делённое на наш запас по прочности)
Ширина тележки определяющим фактором не является, если, конечно, у вас не мотоцикл с двумя колёсами
Всё правильно. У вас вообще момент в расчёте должен быть 0 и необходимый радиус, грубо говоря, уменьшится где-то до 12 мм. Но тут всё равно надо помнить, что я брал запас прочности от балды и не такой уж большой. Т.е., скажем, бросать тяжёлый груз на тележку не стоит, ездить она должна по ровному полу, а не по пересечённой местности и т.п.