1.4.1 Расчет параметров пластин

Выбираем максимальные результирующие усилия, действующие в стыковом узле (при первом расчетном случае)

Определим толщину δ_ст стойки, используемой для снятия и передачи потока касательных усилий со стенки на стыковой узел. При определении толщины учитываем симметричность стыкового узла

; (1.24)

Отсюда .

Так как полки одинаковые, суммарное усилие действует на половине расстояния .

Определим толщину δ_п пластины для верхней и нижней полок, используемой для передачи осевых усилий, возникающих в полках, на стыковой узел. При определении толщины учитываем распределение осевого усилия между верхней и нижней полкой

; (1.25)

Отсюда ;

где ширина пластины связана с шириной полки - b=18 мм.

Конструктивно принимаем толщину стойки и пластин .

1.4.2 Расчет клеевого соединения на стенке

Для соединения стойки-балки со стенкой используем клеевое соединение. Для склейки деталей используем клей ВК-9.

Конструктивно принимаем Ширина соединения - В=100 мм (рис.1.9).

Рис.1.9 - Эскиз клеевого соединения узла крепления балки

Разбиваем поверхность пластины на 16 прямоугольников 54х25 (мм). Усилия в каждом прямоугольнике возникают разные.

Наиболее нагруженный прямоугольник будет под номером 1 (рис.1.9). В центре каждого прямоугольника условно ставиться болт эквивалентной площади.

Крутящий момент возникающий в пластине

(1.19)

Сила возникающая от крутящего момента в 1 прямоугольнике

(1.20)

где м - расстояние от центра пластины до центра 1 прямоугольника.

Усилие приходящееся, на каждый квадрат от центральной силы

(1.21)

где n=16 - количество прямоугольников.

Полное усилие определяется как геометрическая сумма

(1.22)

Проверим выполнение условия прочности клеевого соединения на отрыв:

(1.23)

где - площадь квадрата.

Клеевое соединение выдерживает приложенные нагрузки.

1.4.3 Расчет проушины

При проектировании проушины расчетное усилие составит:

.

Конструктивно примем диаметр крепежного элемента .

Определим толщину проушины из условия прочности крепежного элемента на смятие.

Откуда мм.

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69) принимаем мм.

Определим наружный радиус проушины из условия прочности на разрыв.

Откуда мм;

где К=4 - коэффициент концентрации.

Из условия прочности проушины на срез до края найдем а - расстояние до края

; .

Конструктивно принимаем а=4 мм.

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69) принимаем мм. Проверим выполнение условия прочности проушины на срез - условие прочности проушины на срез выполняется.

2. Проектирование стержня

2.1 Проектирование поперечного сечения

Конструкция стержня состоит из двух частей: самого стержня и соединительных фитингов. Наиболее часто задачу проектирования стержня разбивают на два этапа: определение параметров основной части и законцовок, с последующим согласованием общих размеров.

В качестве критерия проектирования стержня будем использовать критерий минимума массы. Целевая функция имеет вид

. (2.1)

В ходе проектирования стержня необходимо определить следующие параметры:

• R - средний радиус стержня;

• δ - толщина стенки стержня.

Проектируемый стержень изготавливается пултрузией с дополнительными наружными слоями, выполненными намоткой под углом 90°. Включение в структуру пултрузионного стержня 2-х слоев материала с армированием 90° не оказывает существенного влияния на упругие и прочностные характеристики материала. Такое допущение дает возможность описать физико-механические свойства КМ такими зависимостями

Значения физико-механических характеристик материала стержня приведены в таблице 1.3.

Вследствие эксплуатации балки при нагружении двумя системами внешних сил, в подкосе может возникнуть как растягивающее, так и сжимающее усилие, что необходимо учитывать при проектировании. Расчетные значения нагрузок составляют

Определение геометрических параметров стержня проведем по следующему алгоритму:

1. Используя условие местной осесимметричной потери устойчивости определим минимальную потребную толщину стенки по формуле

. (2.2)

2. Используя условия прочности при работе стержня на растяжение-сжатие определим минимальный радиус стержня по формуле

(2.3)

3. Проверим выполнение условий общей потери устойчивости (2.4) и местной неосесимметричной потери устойчивости

; (2.4)

(2.5)

где и - параметры волнообразования;

- длина стержня, мм.

В случае не выполнения условий общей и местной неосесимметричной потери устойчивости увеличиваем радиус до тех пор, пока условия не выполняться. При достижении существующих конструктивных ограничений на радиус стержня находим необходимую толщину стенки стержня при его максимальном радиусе.

В результате расчетов для проектируемого стержня получены следующие значения искомых параметров:

мм;

мм.

В связи с технологическими ограничениями принимаем значения искомых параметров:

мм;

мм.