Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Прикладная механика

..pdf
Скачиваний:
40
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
1.61 Mб
Скачать

между опорными подшипниками равно 1,2 м; посредине этого расстояния к валу приложена поперечная сосредоточенная сила 30 кН. Определить величину наибольшего расчетного напряжения в опасном сечении вала, пользуясь второй теорией; μ = 0,25.

Ответ: 4,09 МПа.

Рис.127

Рис. 128

4.24. Определить наибольшее расчетное напряжение в стальном стержне АВ круглого поперечного сечения, нагруженном двумя одинаковыми грузами Р = 1 кН приложенными, как указано на рис. 127. Чему будет равно наибольшее расчетное напряжение в стержне если один из грузов будет снят? Использовать четвертую теорию прочности.

Ответ: 127,3 МПа; 151,8 МПа.

4.25. Стальной коленчатый стержень АВСD, закреплен, как указано на рис.128. Участок АВ имеет круглое поперечное сечение диаметром 125 мм. Сила 20 кН приложена в точке М перпендикулярно плоскости чертежа. Пренебрегая касательными напряжениями от поперечной силы, определить в наиболее опасной точке сечения mn главные напряжения и расчетные напряжения по третьей и четвертой теориям прочности.

Ответ: σ1= 45,1 МПа; σ3 = - 5,4 МПа; σІІІ = 50,5 МПа; σІΥ =48 МПа.

4.26. Из условия прочности по теории наибольших касательных напряжений определить наибольшую допускаемую

101

величину груза Р, которую можно поднять при помощи ворота (см. рис. 129). Вал ворота круглого поперечного сечения диаметром 30 мм. Допускаемое напряжение для материала вала

[σ] = 80 МПа.

Ответ: 790 Н.

Рис.129

Рис. 130

4.27. Оба конца стального бруска АВ квадратного сечения

20×20 мм

защемлены.

 

Посередине

пролета

 

l = 160 см к бруску жестко

 

прикреплена

стальная

 

поперечина СD такого же

 

сечения, длиной а = 30 см;

 

на свободном конце

ее

 

приложена

 

сила

 

Р = 300 Н (см. рис. 130).

 

Определить

расчетные

 

напряжения в бруске АВ и

 

поперечине СD по теории

 

наибольших

касательных

 

напряжений,

а

также

 

перемещение

точки

D в

 

направлении

действия

 

силы Р.

 

 

 

 

Ответ: σА В= 70,4 МПа;

Рис. 131

σСD = 67,5 МПа; f = 9,4

мм.

 

102

4.28. Дорожный знак укреплен на полой круглой стойке с наружным диаметром 80 мм (см. рис. 131). Используя третью теорию прочности, определить толщину стенки стойки при допускаемом напряжении [σ] = 80 МПа, если ветровая нагрузка на знак равна 15 МПа.

Ответ: 2,36 мм ≈ 2,4 мм.

Рис. 132

4.29. Два одинаковых шкива А и В насажены на вал (см. рис. 132). Ведущий шкив А передает 10 л.с. при 100 об/мин. Обе ветви ремня на шкиве В вертикальны. Натяжение ремней: Т12, Т2 =1,5 кН. Диаметры шкивов равны 60 см. Из условия прочности по третьей теории прочности определить необходимый диаметр вала при допускаемом напряжении

[σ] = 80 МПа.

Ответ: 60 мм.

Рис. 133

103

4.30. Определить диаметр вала АВ цилиндрической зубчатой передачи (см. рис. 133). Крутящий момент на зубчатом колесе 1 равен 300 Нм. Использовать четвертую теории прочности. Собственными весами зубчатых колес пренебречь. Допускаемое напряжение [σ] = 80 МПа. Какой диаметр вала следовало бы взять на основе третьей теории прочности?

Ответ: 57,8 мм; 56,2 мм.

Список литературы

Биргер И. А., Мавлютов Р. Р. Сопротивление материалов.— М.:

Наука, 1986.— 560 с.

Дарков А. В., Шпиро Г. С. Сопротивление материалов. — М.: Высшая школа,1989. — 622 с.

Кинасошвили P. С. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976.

— 607 с.

Степин П. А. Сопротивление материалов.— М.: Высшая школа,

1988. — 366 с.

Феодосьев В. И. Сопротивление материалов.— М.: Наука, 1986.

— 512с.

104

ПРИЛОЖЕНИЯ

Геометрические характеристики плоских сечений

Если нет специальных указаний в условиях задач, то площади А, координаты центров тяжести yС, осевые моменты инерции J, моменты сопротивления W и радиусы инерции i для основных форм сечений приведены в таблице

1. Квадрат

 

 

 

A a2 ; J

 

J

 

 

 

 

a4

;

 

 

 

 

 

z

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

W

 

 

 

a3

 

; i 0,289a

 

 

 

z

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Квадрат с квадратным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отверстием

 

 

 

 

A H 2 h2 ;

 

 

J

 

 

 

 

J

 

 

 

H 4

h4

 

 

 

z

 

e

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

W

 

 

 

 

H 4 h4

 

; i 0,289;

 

z

y

 

 

 

 

 

6H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

Прямоугольник

 

 

 

A bh ;

J

 

 

 

 

 

bh3

 

;

 

J

 

 

 

hb3

;

 

z

 

 

 

12

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

bh2

; W

 

 

 

hb2

 

;

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iz

 

 

 

 

h

 

 

 

0,289h ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iy

 

 

 

 

 

b

 

 

 

0,289b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

105

4. Полый прямоугольник

A BH bh ; J

 

 

 

BH

 

3 bh3

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

HB3 hb3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BH 3

bh3

 

 

 

 

W

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

HB3

hb3

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

6B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BH 3

bh3

 

 

 

iz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12(BH bh)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iy

 

 

 

 

 

 

 

HB3

hb3

 

 

 

 

 

 

 

 

12(BH bh)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

 

Круг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

d

2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

J

 

 

 

 

r 4

 

 

 

d 4

 

0,05d 4

z

 

 

y

 

 

 

 

4

 

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

W

 

 

 

 

r

3

 

d 3

z

y

 

 

 

 

 

4

 

32

 

0,1d 3 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

i

 

 

 

r

 

d

 

 

 

 

 

 

 

z

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

106

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

 

 

 

Кольцо

 

 

 

 

 

A

 

D2

d 2

;

c

 

d

 

;

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

J

 

 

 

(D4

d 4 )

 

 

 

z

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D4

 

1 c4 0,05D4 1 c4 ;

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

z

 

W

y

 

D3 1 c 4

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1D3 1 c 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

z

 

i

y

 

 

 

 

 

D2 d 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

 

 

Полукруг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

d 2

0,392d 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

4r

 

0,424r ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

z

0,11r4

0,00686d 4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

J

 

 

d 4

0,025d 4 ;

 

 

y

z

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

WzH 0,0323d 3 (для нижних волокн);

WzB 0,0239d 3 (для верxних волокн);

Wy d 3 0,05d 3 ; 64

iz 0,132d ; iy d4 0,25d

107

8. Четверть круга

A r2 0,7854r2 ; 4

yc 4r 0,4244r ; 3

Jz J y 0,05489r4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

zy

0,01646r4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ju max 0,07135r4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jv min

 

0,03843r4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv min

0,221r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

 

 

Круговой сегмент

 

 

 

 

 

Длина дуги АВ S r

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b 2r sin ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

r 2

sin 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 90

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 sin 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

b

2

 

 

 

3

 

 

r sin 3

 

 

 

;

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 sin 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12A

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ar

2

 

 

 

 

 

 

2sin

3

cos

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

;

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin cos

 

 

 

 

 

 

 

 

Ar

2

 

 

 

 

 

2

 

 

2sin

3

cos

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

;

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

3 sin cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wz

 

 

 

 

 

 

J z

 

 

(для верхнего

 

 

 

 

 

 

r

yc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

волокна)

108

10.Круговой сектор

; A 2r (длина дуги

АВ);

b 2r sin (длина хорды);

A r 2 ;

 

 

y

 

 

 

 

2r sin

 

38,2r sin

;

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

4

 

 

 

 

32sin

2

 

 

 

J

 

 

 

 

2 sin 2

 

 

;

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J y r84 2 sin 2 ;

J z1 r84 2 sin 2 ;

i

 

 

r

 

2 sin 2

 

16sin 2

 

 

;

z

2

 

2

9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

r

 

 

2 sin 2

 

 

 

 

 

 

 

z

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Половина кольца

 

 

 

A

D2 d 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

2

 

 

D2

Dd d

2

;

c

 

3

 

 

 

 

D d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

z

0,00686 D 4 d 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

d

2

D d

;

 

0,0177D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D d

 

 

 

 

 

 

 

J

 

D4 1 c4 ; c

d

 

y

D

 

 

 

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

109

V. Некоторые сведения из элементарной математики.

Пропорция bа dc :

1)ad bc ; 2) c adb ; 3) b adc ; 4) a bcd ; 5) d bca .

Действия со степенями:

 

 

 

 

 

 

n

 

a n

 

 

an

 

 

 

 

 

 

1) ab anbn ;

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

3) aman am n ;

 

bn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

 

a

 

am n , например

 

10

 

 

 

105 2

103 ;

 

n

 

2

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5) am

n amn , например

 

 

103

2 103 2 106 ;

6)

 

1

 

 

a m , например

 

 

1

 

 

 

10 3

;

1

 

103 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

m

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

Действия с корнями:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

a

 

 

 

m

a

 

;

 

 

 

 

1) m ab m a m b ;

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

m b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

 

m an an m , например

3 106

 

106 3

102

 

Вычисления с приведением чисел к стандартному виду

1)305=3,05·102; 0,0305=3,05·10-2

2)bamcan bc am n k , например dak d

0,8 600

 

8 10 1 6 102

 

8 6

10 1 2 2

40 103

0,012

 

1,2 10 2

1,2

 

 

 

 

 

Плоский угол: 1 рад ≈ 57,3° Круг, окружность:

1) площадь круга r2 d 2 4 0,785d 2 ; 2) площадь кругового кольца

R2 r2 D2 d 2 4 0,785 D2 d 2 ;

3) площадь кругового сектора r 2

360

4) длина окружности 2 r d

110