Прикладная механика

Задача 10.1

Рассчитать сварное соединение, крепящее опорный швеллер к стальной плите. Материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно.

Исходные данные:

Решение:

Раскладываем суммарную силу F на составляющие и :

Принимаем ручную электродуговую сварку, электродом - Э42А.

Материал деталей - сталь Ст5.

Допускаемые напряжения основного метали при постоянной нагрузке:

где - предел текучести материла (для Ст5 =250 МПа);

=1,3...1,6.

_{Допускаемые напряжения в швах при растяжении:}

Допускаемые напряжения в швах при срезе:

Определяем параметры сварных швов под действием силы .

Сила создает в сварном соединении изгибающий момент:

Расчет швов, нагруженных изгибающим моментом в плоскости стыка выполняем с допущением, что швы работают независимо, а шов передает только усилия, направленные вдоль линии их расположения.

Условие равновесия в данном случае можно записать, принимая, что изгибающий момент М уравновешивается парой сил в горизонтальных швах и моментом в вертикальном шве:

где - площадь опасного сечения одного флангового шва:

В - ширина привариваемой детали (В=160 мм);

- момент сопротивления сечения лобового шва:

Тогда расчетное напряжение примет вид:

Определяем параметры сварных швов под действием растягивающей силы .

Условие прочности:

При одновременном действии силы и момента касательного напряжения от обоих факторов суммируются геометрически:

Условие прочности обеспечено.

Задача 10.2

Из условия прочности по условным допускаемым напряжениям кручения [] = 25 МПа определить диаметр вала, нагруженного крутящим моментом Т. Подобрать по стандарту поперечные размеры призматической шпонки. Определить минимальную длину ℓ шпонки при реверсивной нагрузке. Материал вала – сталь 40, ступицы – чугун СЧ18, соединение – неподвижное.

Исходные данные:

Т= 150 Нм

Решение:

Условие прочности при кручении:

где - момент сопротивления при кручении. Для круглого сечения:

,

где d  диаметр вала.

Тогда:

Принимаем d=32 мм.

Поперечное сечение (ширина b и высота h) подбираем, в зависимости от диаметра вала. Соответственно диаметру вала d=32 мм принимаем по ГОСТ 23360-78 размеры сечения шпонки: b = 10 мм, h = 8 мм,

Расчет рабочей длины шпонки осуществляем из условия прочности на срез:

Откуда:

Определяем полную длину шпонки:

По ГОСТ 23360-78 выбираем ближайшую стандартную длину шпонки:

l=50 мм.

Литература

1. Иванов, М.Н. Детали машин : учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений / М.Н. Иванов. – 5-е изд., перераб. – М. : Высш. шк., 1991. – 383 с.

2. Гузенков, П.Г. Детали машин : учебник для вузов / П.Г. Гузенков. – М. : Высш. шк., 1975. – 464 с.

3. Решетов, Д.Н. Детали машин : учебник для вузов / Д.Н. Решетов. – 4-е изд., перераб. – М. : Машиностроение, 1989. – 496 с.

4. Дрыгин, В.В. Единая система конструкторской документации в курсовом и дипломном проектировании. Оформление текстовой документации : метод. указания по выполнению курсового и дипломного проектирования / В.В. Дрыгин, Ю.В. Козерод. – 4-е изд., перераб. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002. – 35 с.