Машиностроительное конструирование Начертательная геометрия Требования к чертежам деталей Выполнение рабочих чертежей деталей

Машиностроительное конструирование

Силовые и прочностные расчеты стержневых систем

1.1. Принятые обозначения

F – усилие, кН;

М – изгибающий момент, ;

Т – крутящий момент, ;

q – интенсивность погонной нагрузки, кН/м;

А – площадь поперечного сечения стержня, мм2;

  осевые моменты инерции сечения стержня, ;

– осевые моменты сопротивления сечения стержня, мм3;

 – полярные моменты инерции и сопротивления сечения, мм4 и мм3;

 – центральные оси координат поперечного сечения стержня (рис. 1.4);

 – линейные размеры отдельных участков стержня, мм;

 – плечо приложения окружного усилия , мм.

1.2. Шифр задания

Студент получает от руководителя шифр задания, построенный по следующей схеме:

  ИЗ 1 . 15 .А А . Б Б . В В . Г Г,

где: И3 1 индивидуальное задание 1;

15  шифр кафедры «Детали машин»;

А А  номер варианта схемы нагружения стержня (рис. 1.1  1.3);

Б Б  номер варианта исходных данных для нагрузок стержня (табл. 1.1);

В В  номер варианта формы поперечного сечения стержня (рис. 1.4);

Г Г  номер варианта исходных данных для размеров (табл. 1.1).

1.3. Содержание задания

1. По исходным данным задания построить схему нагружения стержня с конкретными нагрузками и размерами.

2. В случае пространственного расположения внешних нагрузок привести её к двум плоским схемам с нагрузками в вертикальной (V) и горизонтальной (H) плоскостях (для показанной ниже системы координат плоскость V соответствует плоскости YOZ, а плоскость H - плоскости XOZ);

  

3. Составить расчетную схему стержня, для чего:

  а) записать в буквенной форме сумму моментов всех сил относительно опор А и В, приравняв каждую из них нулю, найти расчётом в буквенном и числовом выражении значения реакций в опорах А и В;

б) построить эпюры внутренних силовых факторов (ВСФ) в соответствии с внешними нагрузками (изгибающего и крутящего моментов, продольных и поперечных сил);

в) провести анализ построенных эпюр и определить  наиболее нагруженные (опасные) сечения стержня;

г) записать уравнения прочности для этих сечений.

4. Рассчитать (проверить) на прочность опасные сечения стержня:

а) составить алгоритм расчета (записать формулы) всех видов напряжений для рассчитываемых сечений стержня;

б) определить численные значения геометрических характери­стик сечения заданной формы;

в) определить расчётом все составляющие напряжений, действующих в опасных сече­ниях стержня;

г) учесть совместное действие всех напряжений, определив расчётом суммарные и эквивалентные значения напряжений;

д) подобрать марку стали и её термообработку для стержня из ус­ловия обеспечения прочности.

5. В случае невозможности подбора марки стали из-за высо­ких напряжений уточнить размер сечения, оказывающий наи­большее влияние на его прочность и жесткость. При наибольших напряжениях изгиба таким размером является высота сечения и толщина металла в наиболее удаленных точках сечения относи­тельно оси изгиба. Размер уточняется решением соответствую­щего уравнения прочности, которое может быть приближенно решено графическим методом – построением графика с коорди­натами осей: напряжения – варьируемый размер (например, вы­сота профиля швеллера или толщина его полок).

6. Используя принцип независимости действия сил, определить деформации стержня в опасных сечениях (либо в сечениях по указанию руководителя). При необходимости провести анализ влияния конкретных нагрузок на деформации с целью упроще­ния схемы нагружения. По указанию руководителя выбрать до­пустимые значения деформации из условия работоспособности узла в рассматриваемом сечении (например, подшипника) и срав­нить с полученными значениями.

7. Сделать письменные выводы по расчетам.

1.4. Указания и рекомендации

1. При решении поставленной задачи ось Z направляется вдоль оси стержня, а оси X и Y располагаются в поперечном сечении стержня.

2. Для нахождения реакций в опорах стержня следует составить уравнения равновесия сил, действующих на стержень. При составлении суммы моментов сил относительно какой-либо из опор стержня за положительный рекомендуется принимать момент сил, не совпадающий по направлению с движением часовой стрелки. Момент сил относительно той же опоры противоположного направления следует считать отрицательным.

3. Эпюры внутренних силовых факторов (ВСФ) строят на оси стержня по следующим правилам.

Поперечная сила в сечении считается положительной, если равнодействующая всех внешних сил, расположенных слева от сечения, направлена вверх, и отрицательной, если равнодействующая тех же сил направлена вниз. Для сил, расположенных справа от сечения действует обратное правило.

Изгибающий момент в сечении считается положительным (значение откладывается над осью стержня), если результирующий момент всех внешних сил, расположенных слева от сечения, направлен по ходу движения часовой стрелки. В противном случае изгибающий момент считается отрицательным (ордината момента откладывается под осью стержня). Для внешних сил, расположенных справа от сечения, действует обратное правило.


На главную