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

36

.pdf
Скачиваний:
60
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
5 Мб
Скачать

a) aAn rA ; b) VA rA ; c) a A r .

6.Масштабный коэффициент равен

a)отношению значения физической величины к размеру на чертеже;

b)отношению размера на чертеже к значению физической величины.

7. Число зубьев шестерни 20, колеса 30. Чему равно передаточное отношение при внешнем зацеплении?

a) -1,5; b) -2/3; c) 1,5; d) 2/3.

Задачи для отработки практической части темы

Задача 2.1. Для механизма, структурная схема которого показана на схеме рис.4.10 , определить крайние положения ползуна и, начиная от крайнего левого положения ползуна, построить 12 планов положений механизма при неизменных положениях неподвижных точек. Линейные размеры: АВ=0,2м,

ВС=0,6м, а=0,1м.

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

а

 

 

 

 

 

A

φ

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4.10

Задача 2.2. Для механизма, структурная схема которого показана на схеме рис.4.11 , определить скорость и ускорение ползуна 3 методом планов. φ=1200, АВ=l1=0,2м, ВС=l2=0,4м, n=120об/мин.

B

n

 

A

φ

C

 

 

D

Рис.4.12

Типовое контрольное задание по модулю

Задача 2.5. Для механизма, структурная схема которого приведена на рис.4.13, и исходным данным

lO1 A 0,2м, l AB 0,8м, lCB 0,32м, lBO2 0,5м, lCD 0,58м, а=0,27м, b=0,24м, φ=1500, ω1=10 1/С

80

определить скорости и ускорения характерных точек, угловые скорости и ускорения звеньев.

В

 

 

С

 

 

А

 

ω1

 

О1

φ

О2

 

 

 

D

 

a

E b

Рис.4.13

4.4 Тема №3. " Метод сечений. Растяжение-сжатие стержней при осевом нагружении "

Модуль ("Основные методы решения задач сопротивления материалов ")

Ключевые слова: метод сечений, внутренние силы, Закон Гука, эпюры, напряжение.

Вопросы для изучения теоретической части темы

1.Что мы называем стержнем?

2.В чем суть метода сечений?

3.Внутренние силы при осевом растяжении – сжатии.

4.Определение и размерность нормальных и касательных напряжений.

5.Закон Гука при растяжении – сжатии.

6.Правила построения эпюр внутренних сил, напряжений и перемещений.

7.Как определяются опасные сечения?

8.Какие три вида задач формулируют из условия прочности?

Тесты

1.Эпюры строят для нахождения опасных сечений? а) да; б) нет;

81

в) для определения законов изменения внутренних сил, напряжений и перемещений.

2.Что опаснее при анализе эпюр величина продольных сил или напряжений? а) максимальная продольная сила; б) максимальное нормальное напряжение; в) и то, и другое.

3.Что означает скачок на эпюре продольных сил? а) изменение сечения; б) наличие сосредоточенного момента;

в) приложение сосредоточенной силы.

4.Для защемленного с одного конца стержня необходимо определить в начале реакции опор, а затем строить эпюры?

а) да; б) нет;

в) это зависит от конструкции стержня.

5. Знак продольной силы зависит от ее направления к плоскости сечения? а) нет; б) да;

в) при наличии сосредоточенного момента.

Задачи для отработки практической части темы

 

E

а

 

 

D

1,2а

F

A

 

 

C

 

 

B

 

1,5A

 

2F

Рис.4.14 Расчетная схема задачи

Задача 1. Для заданной схемы нагружения стержня, изображенного на рис.4.14, осевыми нагрузками проверить опасные сечения (участок) на прочность, если задано: величина нагрузки F = 10,0 кН, площадь поперечного сечения участка стержня А = 100 мм2; допускаемое напряжение [ ]= 170 МПа, модуль упругости при растяжении-сжатии Е = 2 105 МПа, длина участка стержня а = 0,5 м.

82

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2. Для заданной схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

нагружения стержня, изображенного на

 

 

 

А

 

 

рис.4.15,

осевой нагрузкой проверить

 

 

 

 

 

стержень на прочность и найти его

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

относительное удлинение, если задано:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

величина нагрузки

 

F

= 10,0

кН,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

площадь поперечного сечения участка

 

 

 

 

 

 

 

 

стержня

А

= 100

мм2;

допускаемое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

напряжение

[ ] = 150 МПа, модуль

 

 

 

 

 

 

 

 

упругости при растяжении-сжатии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е = 2 105 МПа, длина стержня а = 2,0 м.

Рис. 4.15 Расчетная схема задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3. Для заданной схемы

 

D

 

 

 

 

 

 

нагружения стержня, изображенного на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

рис.4.16,

 

осевыми

 

нагрузками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2F

 

 

F

построить эпюры продольной силы N,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжений

и перемещений l если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

задано: величина нагрузки

F = 10,0 кН,

 

 

 

 

 

 

 

 

диаметры участков стержня D = 80 мм,

 

 

a

 

а

 

 

d =50

мм;

модуль

упругости

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

растяжении-сжатии

Е

=

2 105 МПа,

 

 

 

 

 

 

 

 

длина участка стержня а = 1,0 м.

 

Рис. 4.16 Расчетная схема задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

Типовое контрольное задание

 

 

E

а

 

 

 

 

D

 

 

F

а

A

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

B

 

2A

3F

 

 

Рис.4.17 Расчетная схема задачи

Для заданной схемы нагружения стержня, изображенного на рис.4.17, осевыми нагрузками проверить опасные сечения (участок) на прочность, если задано: величина нагрузки F = 10,0 кН, площадь поперечного сечения участка стержня А = 100 мм2; допускаемое напряжение [ ]= 150 МПа, модуль упругости при растяжении-сжатии Е = 2 105 МПа, длина участка стержня а = 1 м.

83

4.5 Тема №4. " Кручение. Расчет валов на прочность и жесткость"

Модуль («Механические характеристики материалов. Условия прочности. Рациональные сечения»)

Ключевые слова: кручение, касательные напряжения, полярный момент инерции.

Вопросы для изучения теоретической части темы

1.Определение деформации при кручение.

2.Условие прочности при кручении.

3.Три вида задач из условия прочности при кручении.

4.Определение углов закручивания вала.

5.Расчет на жесткость валов круглого сечения.

6.Дайте определение полярным моментам инерции и сопротивления вала.

Тесты

1.Условие прочности вала при кручении:

а) τ max = Мк · Wρ ≤ [τ];

б) τ max = | Мк | max / Wρ ≤ [τ] ,

в) | Мк | max ≤ [τ] · Wρ .

2. Что характеризует Wρ:

а) площадь сечения б) напряжение при кручении

в) максимальный угол поворота

3. Полярный момент сопротивления используется при определении касательных напряжений в сечении вала.

а) нет; б) да;

в) в случае сечения круглой формы .

4.Полярный момент инерции вала используется для определения его жесткости.

а) да; б) нет;

в) для определения относительного угла закручивания .

84

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Для заданной схемы нагружения вала (рис. 4.18) построить эпюры крутящих моментов и углов закручивания; найти опасное сечение и определить диаметр вала из условия его прочности и жесткости, если заданы: величина крутящего момента М = 60 кН м, допускаемое касательное напряжение при кручении [ = 80 МПа, модуль сдвига G = 0,8 105 МПа, допускаемый относительный угол закручивания [ =1 град/м, длина а = 1,0 м.

М

1,5М

 

 

 

а

1,5а

0,8а

 

 

 

Рис. 4.18. Расчетная схема задачи

Задача 2. Для заданной схемы нагружения вала (рис. 4.19) найти опасное сечение и определить диаметр вала из условия его прочности, если заданы: величина крутящего момента Мк = 10 кН м, допускаемое касательное напряжение при кручении [ = 80 МПа, модуль сдвига G = 0,8 105 МПа, длина а = 1,0 м.

М

1,5М

 

 

 

а

1,5а

0,8а

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.19. Расчетная схема задачи

85

Задача 3. Для заданной схемы нагружения вала (рис.4.20) построить эпюры крутящих моментов и углов закручивания; найти диаметр вала d из условия его прочности, если заданы: величина крутящего момента Мк = 10 кН м, допускаемое касательное напряжение при кручении [ = 80 МПа, модуль сдвига G = 0,8 10 5 МПа, длина а = 1,0 м.

d

 

М

М

 

 

 

1,5а

 

а

а

 

Рис. 4.20. Расчетная схема задачи

 

Типовое контрольное задание

Для заданной схемы нагружения вала (рис.4.21) построить эпюры крутящих моментов, углов закручивания и максимальных касательных напряжений, найти диаметр вала d из условия его прочности если заданы: величина крутящего момента Мк = 10 кН м, допускаемое касательное напряжение при кручении [ = 80 МПа, допускаемый относительный угол закручивания [ =1 град/м, модуль сдвига G = 0,8 105 МПа, длина а = 1,0 м,

d = 0,5 D.

D d

М

а/2

а/2

a

а

Рис. 4.21. Расчетная схема задачи

86

4.6 Тема №5. "Изгиб. Расчет балок на прочность и определение деформаций "

Модуль («Механические характеристики материалов. Условия прочности. Рациональные сечения»)

Ключевые слова: чистый изгиб, поперечный изгиб, поперечная сила, изгибающий момент.

Вопросы для изучения теоретической части темы

1.Какие параметры определяют деформацию изгиба?

2.Виды опорных закреплений балок и реакции в опорах.

3.Внутренние силовые факторы при плоском изгибе.

4.Условия прочности при плоском изгибе.

5.Какие геометрические характеристики определяют напряжения и перемещения при изгибе.

6.Интегрально-дифференциальные зависимости при изгибе.

Тесты

1.Условие прочности при чистом изгибе:

а) τ max + σmax ≤ [σ];

б) Wρ / σmax ≥ [σ];

в) σmax = | Мmax | / Wz ≤ [σ] .

2.Что характеризуют Jу и Jz?

а) моменты инерции при изгибе; б) моменты инерции при кручении;

в) моменты инерции в опасных сечениях, соответственно вала стержня.

3.Момент сопротивления изгибу используется при определении нормальных напряжений в сечении вала.

а) нет; б) да;

в) в случае сечения круглой формы.

87

4. Какие внутренние силовые факторы действуют в сечение балки при поперечном изгибе?

а) крутящий момент; б) поперечная сила;

в) поперечная сила и изгибающий момент.

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Для заданной схемы нагружения стальной балки (рис. 4.22) подобрать двутавровое поперечное сечение, если задано: q = 10 кН/м,

М = 30кН м, F = 35 кН, а = 1м, =120 МПа.

 

q

M

 

 

 

A

 

D

C

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

a

F

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.22 Схема нагружения балки

 

 

d

 

2F

 

 

 

Задача 2. Для балки круглого сечения,

 

 

 

 

 

 

 

 

нагруженной согласно рис. 4.23, найти

 

 

 

 

максимальные нормальные напряжения,

 

F

 

 

 

 

 

если известны: F = 2,5 кН, а = 3,0 м,

a

 

 

a

d = 40 мм.

 

 

 

 

 

Рис. 4.23 Схема нагружения балки

 

b

 

h

F

М

 

 

 

a

 

a

 

 

Рис. 4.24 Схема нагружения балки

Задача 3. Для балки прямоугольного сечения, нагруженной согласно рис. 4.24, определить напряжения в опасном сечении и сравнить с допускаемым [ ] =120 МПа, если известны: изгибающий момент М = 5,0 Н м; размеры балки а = 2 м,

b = 15 мм, h = 30 мм.

88

b

 

 

h

 

F

 

 

 

F/2

а

а

а

Задача 4. Рассчитать на прочность балку прямоугольного сечения, нагруженную согласно схеме на рис. 4.25, если известны: [ ] =120 МПа, F = 40,0 кН, а = 1 м, b = 10 мм, h = 30 мм.

Рис. 4.25. Схема нагружения балки

 

F

М

Задача 5. Для заданной на рис.

 

 

 

 

 

 

 

 

4.26 схемы

нагружения балки

 

 

 

подобрать

квадратное сечение,

 

 

 

 

 

 

если заданы: нагрузка F = 20 кН, M

 

 

 

a

a

 

= 30 кН м; длина а = 2 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.26 Схема нагружения балки

Типовое контрольное задание

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

Для

балки

двутаврового

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сечения №16 (ГОСТ 8239-72),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагруженной согласно схеме на рис.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.27,

определить

напряжение

в

 

 

 

 

 

 

 

F

М

опасном

сечение,

если

известно:

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагрузка сила F = 50 кН,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изгибающий момент М = 75 кН м,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

длина

участка балки а

= 0,5

м,

 

 

 

 

 

а

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

моменты сопротивления сечения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.27 Схема нагружения балки

Wx = 109 см3 и Wy = 14,5 см3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

89