Сварные, резьбовые соединения и винтовая пара
Бакиров Ж.Б., Безкоровайный П.Г.
Методические указания и задания к контрольным работам по дисциплинам «Механика», «Прикладная механика», «Теоретические основы машиноведения» для всех специальностей студентов очной и заочной форм обучения. Караганда: Издательство КарГТУ, 2015, 72с.
В методических указаниях представлены задания, включающие следующие разделы: теория механизмов и машин и деталям машин. По каждому заданию приведен пример расчета. Имеется справочная информация в виде таблиц и даны базовые формулы по основным разделам. Разработаны контрольные вопросы для освоения теоретической части соответствующих разделов.
Рецензент – член Редакционно-издательского совета КарГТУ Тутанов С.К.,д.т.н., профессор
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
© Карагандинский государственный технический университет, 2015
Содержание
Введение…………………………………………………….…………………..5
Список использованных источников.…………………………………………6
Задача 1. Сварные, резьбовые соединения и винтовая пара……………….26
Задача 2. Расчет передач…………………………………………………….. 41
Задача 3. Расчет деталей, обслуживающих вращательное движение……. 56
Задача 4. Структурный анализ плоских шарнирно- рычажных шестизвенных механизмов…………………………………………………..68
Введение
Цель выполнения задания:Дать общие сведения по расчету и конструированию машин, позволяющие квалифицированно эксплуатировать различные технические средства с учетом специфики каждой специальности.
Задачи: Освоить расчеты на прочность простых элементов машин, изучить общие принципы построения механизмов, деталей и их проектирования, ознакомиться с основами стандартизации и взаимозаменяемости.
Содержание:дисциплины «Механика», «Прикладная механика», «Теоретические основы машиноведения» включают в себя основные разделы теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов и деталей машин.
В результате изучения данной дисциплины студенты должны:
- иметь представление об общих методах исследования и проектирования элементов механизмов, являющихся составной частью машин, оборудования и приборов и об основах расчета деталей узлов и машин;
- знать основные виды механизмов, методы их расчета и проектирования;
- понимать принципы работы отдельных механизмов и их взаимодействие в машине;
- уметь выбирать расчетные схемы, проводить расчеты на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций, проектировать механические передачи;
- приобрестипрактические навыки по расчету деталей и узлов механизмов и машин.
В каждой задаче представлены 18 схем. Обязательной для выполнения является та схема контрольного задания, номер которой соответствует сумме последних двух цифр шифра, и тот вариант этой задачи, который соответствует последней цифре шифра студента (шифром является номер зачетной книжки). Если последняя цифра шифра «0», то выполняется вариант «10».
Примеры выполнения и оформления контрольных работ даны в каждом задании.
Желательно выполнение контрольных работ в соответствии с ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам изложены в фирменном стандарте «Правила оформления учебной документации. Общие требования к текстовым документам СМК ФС 1.1 02-2004».
Список рекомендуемой литературы
1 Романов М.Я. и др. Сборник задач по деталям машин. - М.: Машиностроение, 1984.
2 Ицкович Г.М. и др. Сборник задач и примеров расчета по курсу деталей машин. - М.: Машиностроение, 1975.
3 Гузенков П.Г. Краткий справочник по расчетам деталей машин. – М.: Высшая школа, 1967.
4 Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин. - М.: Машиностроение, 1975.
5 Алмаметов Ф.З. и др. Расчетные и курсовые работы по сопротивлению материалов. – СПб; М; Краснодар: Лань, 2005г.
6 Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Высшая школа, 2007, 2001 г.
7 Иосилевич Г.Б., Строгонов Г.Б., Маслов Г.С. Прикладная механика. /Под редакцией Г.Б. Иосилевича. – М.:Высш. школа, 1989.
8 Джамая В.В. и др. Прикладная механика. – М.: Дрофа, 2004 г.
9. Бакиров Ж.Б., Бакиров М.Ж. Механика. – Караганда: Изд. КарГТУ, 2015.
13 Фирменный стандарт. Правила оформления учебной документации. Общие требования к текстовым документам СМК ФС 1.1 02-2004. Караганда.
Задача 1
Сварные, резьбовые соединения и винтовая пара
Допускаемое нормальное напряжения для стали [s]=160 мПа. Нагрузка статическая, если не указано иное. Недостающими конструктивными размерами и данными задаться самостоятельно. Примеры расчета, необходимые справочные материалы и указания приведены в [1] (главы 1,3,9).
1. Подобрать сечение растяжки, выполненной из равнобоких уголков. Рассчитать сварное соединение растяжки с косынкой, приваренной к плите. Угол наклона растяжки a. Толщина косынки d=10мм. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| a, рад | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 |
2 Подобрать равнобокий уголок и рассчитать на равнопрочность швы сварного соединения. Угол наклона уголка a. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кн | ||||||||||
| a1, рад | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 |
3 Рассчитать швы сварного соединения двух листов встык с накладками. Сила, растягивающая листы, F. Толщина свариваемых листов d. Матернал листов и накладок сталь Ст. 3. Сварка ручная электродом Э34.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| d, мм |
4 Рассчитать сварные швы соединения хомута с двутавровой балкой №16 и подобрать сечение хомута, изготовленного из стали Ст. 3. Сварка ручная, для шва 
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
5 Рассчитать на равнопрочность швы сварного соединения косынки с двумя уголками. Предварительно подобрав номер уголков. Сварка ручная. Материал ст.3, .
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
6 Рассчитать швы сварного соединения приваренных друг к другу одинаковых швеллерных балок, предварительно определив номера балок. Растягивающая балки сила F. Толщину фланговых швов принять равной толщине стенки швеллера δ, а ширину прорези Δ=2δ. Сварка ручная электродом Э42.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
7 Рассчитать сварное соединение вертикальной плиты с кронштейном из двутавровой балки предварительно подобрав номер этой балки. Сила F приложена на конце балки длиной 
. Сварка ручная электродом Э42. Допускаемое напряжение для шва
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| l, мм |
8 Рассчитать у блока сварное соединение серьги толщиной δ со швеллерной балкой. Материал серьги и швеллера сталь Ст. 3. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кH | ||||||||||
| b, мм | ||||||||||
| δ |
9 Определить диаметр стержня грузового винта и глубину ввинчивания в корпус для случаев, когда корпус изготовлен из чугуна СЧ 18-3б и стали Ст. 3. Грузовой винт нагружен силой F. Материал грузового винта сталь 25.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
10 Рассчитать болты клеммового соединения рычага с валиком диаметром dв. На конце рычага приложена нагрузка F. Материал болтов сталь Ст. 3. Нагрузка переменная, от 0,5F до F.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 1,00 | 0,90 | 0,80 | 0,70 | 0,60 | 0,50 |
| L, мм | ||||||||||
| dв, мм |
11 Определить диаметр болтов, соединяющих венец и ступицу зубчатого колеса. Болты в количестве z штук расположены по окружносги диаметром D1. Передаваемая валом мощность Р при угловой скорости ω. Расчет выполнить для болтов, установленных в отверстие без зазора и с зазором.
| Величина | Варианты | |||||||||
| P, кВт | 1,60 | 2,00 | 14,00 | |||||||
| ω, рад/с | 0,46π | 0,70π | 1,00π | 1,40π | 0,40π | 0,90π | 1,05π | 1,10π | 1,15π | 1,35π |
| D1, мм | ||||||||||
| z |
12 Определить в поперечно-свертной муфте диаметр болтов, расположенных в количестве m штук по окружности диаметром D1. Передаваемая валом мощность P при угловой скорости ω. Нагрузка постоянная. Расчет выполнить для болтов, установленных с зазором и без зазора.
| Величина | Варианты | |||||||||
| P, кВт | ||||||||||
| ω, рад/с | 7π | 6,5π | 6π | 6,2π | 5,8π | 4,5π | 5,5π | 5,3π | 5π | 4,7π |
| z, шт. | ||||||||||
| D1, мм |
13 Подобрать болты для клеммового соединения ступицы маховика с валом диаметром dв. Допускаемое напряжение для вала при кручении [τ]к.
| Величина | Варианты | |||||||||
| [τ]к, МН/м2 | 26,5 | 23,5 | 20,5 | 13,5 | ||||||
| dв, мм |
14 Определить усилие F и диаметр резьбы на конце вала, необходимое для прижатия друг к другу поверхностей конической фрикционной предохранительной муфты. С помощью муфты крутящий момент от прямозубого колеса передается на вал диаметром dв, в котором допускаемое напряжение от кручения [τ]к. Средний диаметр муфты Dср=5dв. Угол между образующей конуса и его горизонтальной осью α=π/9рад. Коэффициент трения между рабочими поверхностями конусов f=0,3.
| Величина | Варианты | |||||||||
| [τ]к, МН/м2 | 20,5 | |||||||||
| dв, мм |
15 Определить количество и диаметр болтов, соединяющих барабан грузовой лебедки с зубчатым колесом. Грузоподъемность лебедки F. Расчет выполнить для болтов, установленных в отверстие с зазором, без зазора.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| D1, мм | ||||||||||
| D2, мм |
16 Рассчитать винт и гайку параллельных тисков. Усилие, с которым следует производить прижатие детали, F. Усилие на рукоятке Fp=200 н, а длина рукоятки l=300мм. Материал винта сталь Ст. 4, а материал гайки чугун СЧ 15-32.
| Данные для расчета | Варианты | |||||||||
| F, кH | 7,00 | 8,00 | 9,00 | 10,00 | 11,00 | 12,00 | 13,00 | 14,00 | 15,00 | 16,00 |
| Профиль резьбы | Прямоугольный | трапецеидальный |
17 Рассчитать винт и гайку клинчатого домкрата грузоподъемностью F, а также определить длину рукоятки l и общий к. п. д. домкрата. Усилие рабочего на конце рукоятки Fp=200H. Угол наклона клиньев β. Материал винта сталь Ст. 4, а материал гайки чугун СЧ 15-32. Профиль резьбы – прямоугольный.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кH | ||||||||||
| β, рад | π/12 | π/9 | π/12 | π/9 | π/12 | π/9 | π/12 | π/9 | π/12 | π/9 |
18 Рассчитать винтовую пару и рукоятку пресса, создавающего усилие F. Усилие двух рабочих, приложенное к концам рукоятки, Fp=200 Н каждое. Проверить устойчивость винта, если его длина l. Установить номер швеллера, который можно выгибать на прессе, если расстояние между опорами а. Материал винта сталь Ст. 5, а материал гайки чугун СЧ 18-36.
| Данные для расчета | Варианты | |||||||||
| F, кH | 10,00 | 15,00 | 18,00 | 24,00 | 28,00 | 31,00 | 34,00 | 38,00 | 42,00 | 45,00 |
| l, мм | ||||||||||
| a, мм | ||||||||||
| Профиль резьбы | Прямоугольный | трапецеидальный |