МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БАРАНОВИЧСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ОБЩЕНАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН ИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Для обеспечения управляемой самостоятельной работы студентов (УСР) по учебной дисциплине «Техническая механика»

Для студентов специальности:

1-40 01 02 Информационные системы и технологии

3-й курс

Всего УСР – 6 часов, 6 семестр

Материалы подготовлены

Коробкиной Е.В.,

преподавателем кафедры ОНД,

Барановичи 2013г.

УСР 1 – Расчеты стержней при растяжении (сжатии).

Решить задачу в соответствии с вариантом, данные для задачи приведены в таблице 2 (номер варианта соответствует номеру студента по списку журнала группы).

Стальная шпонка диаметром d,мм удерживает 4 пластины (рисунок 1, а). Ее расчетная схема представляет собой стержень, нагруженный вдоль оси сосредоточенными внешними силами F, F₁, F₂, F₃ (рисунок 1,б).

Требуется:

а) из условия равновесия стержня определить величину и направление внешней силы F, если известны F₁, F₂, F₃ (таблица 2);

б) построить эпюру внутренних продольных сил N [кН];

в) указать растянутые и сжатые участки стержня, определить опасный участок;

г) проверить, достаточно ли сечение стержня, если расчетное сопротивление стали при растяжении и сжатии R=210 МПа.

Рисунок 1 – стальная шпонка

Таблица 2 – Данные для задачи

№ варианта	d1, мм	F1, кН	F1, кН	F1, кН
1	20	30	40	130
2	45	40	15	137
3	15	15	35	90
4	30	30	80	120
5	25	50	50	50
6	35	60	70	60
7	40	180	40	140
8	50	90	90	80
9	55	130	90	50
10	60	30	65	85
11	65	55	30	45
12	70	160	130	100
13	75	110	100	90
14	80	160	140	170
15	10	20	110	20
16	13	25	48	25
17	17	35	33	30
18	21	40	28	35
19	23	45	35	40
20	27	52	66	45
21	32	67	25	50
22	38	55	46	55
23	41	48	33	60
24	43	33	20	65
25	48	34	47	70
26	52	42	58	75
27	58	112	76	99
28	68	105	87	145
29	64	99	105	165
30	73	124	111	128

УСР 2 – Расчет заклепочных, болтовых и сварных соединений.

На рис. 2 показаны схемы различных соединений. В соответствии вариантом нужно рассчитать одно из них. Необходимые для расчета данные приведены в соответствующих таблицах. Допускаемые напряжения определяются студентом в зависимости от самостоятельно выбранного материала, вида сварки, размера резьбовых деталей и других параметров. Следует иметь в виду, что расчет резьбовых соединений должен заканчиваться подбором резьбы по ГОСТу. Основные размеры метрической резьбы можно найти в таблицах.

№ студента по списку в журнале группы	Тип задачи	Вариант
1	Тип 1	1
2	Тип 2	1
3	Тип 3	1
4	Тип 4	1
5	Тип 5	1
6	Тип 6	1
7	Тип 7	1
8	Тип 8	1
9	Тип 9	1
10	Тип 1	2
11	Тип 2	2
12	Тип 3	2
13	Тип 4	2
14	Тип 5	2
15	Тип 6	2
16	Тип 7	2
17	Тип 8	2
18	Тип 9	2
19	Тип 1	3
20	Тип 2	3
21	Тип 3	3
22	Тип 4	3
23	Тип 5	3
24	Тип 6	3
25	Тип 7	3
26	Тип 8	3
27	Тип 9	3
28	Тип 1	4
29	Тип 2	4
30	Тип 3	4

Тип 1. Проверить прочность сварных швов, соединяющих диск с зубчатым ободом и диск со ступицей (рис. 2, 1). Мощность Р, передаваемая колесом, угловая скорость его , толщина швов K₁ и К₂ и размеры d_c, D₀, d заданы в таблице 5.1.

Материал диска - сталь СтЗ, материал ступицы и обода - сталь.

Таблица 5.1

Заданная величина	Вариант иант
	1	2	3	4	5	6		7	8	9	10
Р, кВт	20	22	24	26	28	30		32	34	36	38
, рад/с	3	4	5	6	7	8		9	10	11	12
Dс, мм	120	125	130	135	140	145		150	155	160	165
D0, мм	450	475	500	525	550	575		600	625	700	750
d, мм	500	525	550	575	600	625		650	675	750	800
К1, мм	4	4	4	6	6	6		8	8	8	8
К2, мм	6	6	6	8	8	8		10	10	10	10
Тип электрода	э34						э42
Метод сварки	Ручной						Полуавтоматический

Тип 2. Рассчитать болты, скрепляющие зубчатое колесо с барабаном лебедки (рис. 2, 2). Расчет вести в двух вариантах:

а) болты поставлены с зазором,

б) болты поставлены без зазора.

Грузоподъемность лебедки F и диаметры D₁ и D₂ заданы в табл. 5.2.

Материал барабана - чугун, материал колеса - сталь 35. Числом болтов задаться.

Таблица 5.2.

Заданная величина	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, кН	18	20	22	24	26	28	30	32	34	36
D1 мм	250	250	300	300	350	350	400	400	450	450
D2, мм	400	400	450*	450	500	500	550	550	600	600

Тип 3. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис. 2, 3), по данным табл. 5.3.

Материал электрода и метод сварки выбрать самостоятельно, недостающими данными задаться.

Таблица 5.3

Заданная величина	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, кН	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39
а, мм	600	600	600	500	500	500	450	450	400	400
, рад

Рисунок 2 - Схемы соединений деталей

Рисунок 2 (продолжение)

Тип 4. Определить диаметр фундаментных болтов, крепящих стойку к бетонному основанию (рис. 2, 4). Коэффициент трения основания стойки о бетон f=0,4. Болты принять с метрической резьбой по ГОСТу. Данные для расчета приведены в табл. 5.4.

Недостающие данные выбрать самостоятельно.

Таблица 5.4

Заданная величина	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, кН	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38
, рад
а, мм	600	600	650	650	700	700	750	750	800	800
b, мм	400	450	500	550	600	650	700	750	800	850

Тип 5. Рассчитать сварное соединение, крепящее опорный швеллер шириной 160 см к стальной плите (рис. 2, 5). Материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно. Данные для расчета приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5

Заданная величина	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, кН	28	26	24	22	20	18	16	14	14	10
l, мм	600	700	800	1000	1100	900	1200	1300	1400	1500

Тип 6. Рассчитать винтовую стяжку (рис. 2, 6) с максимальным усилием на винте F по данным табл. 5.6. Определить также размеры рукоятки.

Материал винта и гайки и другие недостающие данные принять самостоятельно.

Таблица 5.6

Заданная величина	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, кН	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24

Тип 7. Определить диаметр болтов фланцевого соединения верхней части автоклава с его корпусом (рис. 2, 7). Давление жидкости внутри автоклава по манометру р, внутренний диаметр верхней части автоклава D и количество болтов z заданы в табл. 5.7.

Таблица 5.7

Заданная величина	вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р, МПа	1,8	1,7	1,6	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9
D, мм	200	210	220	230	240	250	260	270	280	290
z	6	6	6	6	6	8	8	8	8	8

Тип 8. Определить диаметр нарезной части вала дисковой пилы, которая удерживается между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки на конце вала (рис. 2, 8). Пила преодолевает сопротивление резанию силу F. Данные для расчета приведены в табл. 5.8.

Таблица 5 8

Заданная величина	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, Н	600	625	650	675	700	725	750	775	800	825
D, мм	700	700	650	650	600	600	550	550	500	500
D1, мм	400	400	350	350	300	300	250	250	200	200J

Тип 9. Рассчитать клеммовое болтовое соединение, обеспечивающее передачу крутящего момента с рычага в результате приложения на его конце силы F на вал диаметром D (рис. 2, 9), по данным табл. 5.9. Коэффициент трения f.

Таблица 5.9

Заданная величина	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	40	42	45	48	50	52	55	58	60	65
f	0,2	0,2	0,2	0,18	0,18	0,18	0,2	0,2	0,2	0,2
F, Н	600	650	700	750	800	850	900	950	1000	1050
а, мм	400	420	440	460	480	500	520	540	560	580

УСР 3 – Кинематический расчет привода.

Для привода, представленного на схеме, требуется определить угловые скорости, мощности и вращающие моменты всех валов, если известна мощность на ведущем валу Р₁,кВТ и частота вращения ведущего вала n₁, мин.

Необходимые данные приведены в таблице 7.

Таблица 7

№ по списку	Вариант	P1	n1
		кВт	мин'1
1	0	2,15	1420
2	1	2,75	1425
3	2	1,1	950
4	3	7,4	965
5	4	5,35	1430
6	5	2,85	1465
7	6	14,2	1460
8	7	10,2	970
9	8	1,25	975
10	9	4,8	1465
11	0	4,5	1420
12	1	5,3	1430
13	2	9,8	970
14	3	2,5	1420
15	4	3,2	1425
16	5	1,5	950
17	6	4,3	965
18	7	5,8	1430
19	8	5,6	1465
20	9	8,4	1460
21	0	7,9	970
22	1	7,4	975
23	2	7,1	1465
24	3	6,4	1420
25	4	5,5	1430
26	5	1,8	970
27	6	2,0	1420
28	7	3,0	1425
29	8	4,0	950
30	9	5,0	965

Пример 1

Алгоритм решения задачи

Условные графические изображения в схемах (гост 2.721-74; 2.770-68)

Основная литература:

1. Степин П. А. Сопротивление материалов. — М. : Высшая школа, 1973. — 328 с.

2. Беляев Н. М. Сборник задач по сопротивлению материалов. — М. : Наука, 1965. — 348 с.

3. Куклин, Н. Г. Детали машин: учебник / Н. Г. Куклин, Г. С. Куклина, В. К. Житков. — 6-е изд., перераб. и доп. — М. : Высшая школа, 2005. — 396 с.: ил.

4. Основы деталей машин: учеб. пособие для студентов высших техн. учеб. заведений / под ред. М.И. Семина. — М.: Гуманит. изд. центр Владос, 2003. — 208 с.: ил.

5. Скойбеда, А. Т. Детали машин и основы конструирования: учебник / под общ. ред. А. Т. Скойбеды. — 2-е изд., перераб. — Мн. : Выш.школа, 2006. — 560 с.: ил.

Дополнительная литература:

1. Сопротивление материалов. / под ред. А. Ф. Смирнова. — М. : Высшая школа, 1975. — 480 с.

2. Кинасошвили Р. С. Сопротивление материалов. — М. : Наука, 1975. — 384 с.

3. Ицкович Г. М. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов. — М. : Высшая школа, 1970. — 544 с.

4. Прикладная механика. / под ред. В. М. Осецкого. — М. : Машиностроение, 1977. — 488 с.

5. Секерин Е. В., Терешко Ю. Д. Шимановский А. О. Расчетно-графические работы по курсу «Прикладная механика». Раздел ТММ. — Гомель 1989.

6. Ефремова З. Г. Прикладная механика. Часть 1. — Гомель, БелГУТ, 1999.

7. Дубко А. Н., Риженков В. И., Заворотная И. А. Задания и методические указания к контрольным работам по «Прикладной механике». Раздел «Сопротивление материалов». — Гомель, БелГУТ, 1999.

8. Врублевская В. И. Детали машин и основы конструирования. Часть 1,2,3. — Гомель, 1990.

9. Сопротивление материалов: учеб. пособие для студентов технических вузов. — Гомель: БелГУТ, 1999. — 219 с.

6