Решение тренировочных заданий

Задача 1

Определить длину l сварного соединения в нахлестку двух стальных листов толщиной d= 5,0 мм, шириной а = 100 мм, растягиваемых силами

F = 25 кН.

Решение

При расчете предполагаем, что распределение срезывающих сварку напряжений равномерное: , S – площадь сечения среза.

Площадь сечения среза при наличии лобового и фланговых швов

Условие прочности сварочного соединения ,

где: S_л – площадь среза лобового шва

S_л = 2а× 0,7d,

а – длина шва

S_Ф – площадь среза фланговых швов, S_Ф = 2х× 0,7d,

х – длина флангового шва

,

, где

Принимаем х = 20 мм

l = а + х = 100 +20 = 120 мм.

Задача 2

Два стальных листа соединены заклепками. Определить число заклепок, на срез = 80 МПа, диаметр заклепки d_з = 8,0 мм, сила сдвига Q = 35 кН. Проверить прочность заклепки смятие, если толщина листа h = 7,0 мм.

Решение

1. Из условия прочности на срез определяем поверхность среза

2. Определяем число заклепок n

Принимаем число заклепок n = 9

3. Проверяем прочность заклепки на смятие

69 МПа < 160 МПа

Условие прочности на смятие выполняется.

Задача 3

Рассчитать винт домкрата, а так же определить его КПД. Резьба самотормозящая упорная грузоподъемность F_а = 150 кН, l = 1,0 м, винт – сталь 35, гайка – чугун, подпятник – шариковый.

Решение.

1. Определим диаметр винта из условия износостойкости, приняв

[s_см] =6 МПа, y_н = 1,8 , y_h = 0,75

(y_н и y_h ) – коэффициент высоты гайки и резьбы.

2. По таблицам стандарта выбираем резьбу

85 х 12 : d = 85 мм, р = 12 мм шаг резьбы

d₁ = 64, 2 мм, d₂ = 76 мм, h = 9 мм (коэффициенты резьбы), коэффициент трения ¦ = 0,1

Угол подъема резьбы

, что обеспечивает запас самоторможения.

3. Число витков:

H = Z×p=12×12 = 144 мм

4. КПД домкрата (при наличии слабой смазки в винте ¦ = 0,1)

Задача 4

Определить основные размеры цилиндрической фрикционной передачи привода транспортера. Передаваемая мощность Р, w₁ и w₂ угловые скорости ведущего и ведомого катков.

Дано: Р = 1,5 кв, w₁ = 90 с^-1, w₂ = 30 с^-1.

Решение

1. Выбираем материалы катков: ведущий каток – текстолит ПТК, ведомого (большего) катка – чугун С4 – 18.

2. Передаточное число фрикционной передачи

3. Вращающий момент на ведущем валу

Н/м

4. Задаемся коэффициент ширины катка Y_а =0,3, коэффициент запаса сцепления k = 1,3.

5. Допускаемое контактное напряжение для текстолитовых катков [s_н] = 100 МПа, коэффициент трения текстолита по чугуну ¦ = 0,3. Модули упругости текстолита Е₁ = 7×10³ МПа, чугуна Е₂ = 1,1 × 10⁵ МПа.

Приведенный модуль упругости:

МПа

6. Находим межосевое расстояние

мм

7. Определяем основные размеры катков:

- диаметр ведущего катка D₁ = 2_a/(u+1)=2×106/(3+1)=53мм

- диаметр ведущего катка D₂ = D₁ ×u = 53×3 = 159 мм

- ширина катков b₂ = y_a×a = 0,3×106=32 мм

b₁ = b₂ + 3 = 32+3 = 35 мм.

Задача 5

Определить основные геометрические параметры зубчатой цилиндрической косозубой пары по следующим исходным данным: допускаемое контактное напряжение материала зубчатых колес s_H = 410 МПа, крутящий момент на валу колеса Т₂ =290 Нм, передаточное число зубчатой пары u = 4.

Решение

Примем коэффициент долговечности для длительно работающей передачи К_HL=1, коэффициент неравномерности нагрузки К_Hb =1.09, коэффициент ширины зубчатого венца y_ва=0.4, примем предварительно угол наклона зубьев b=10^о.

Из условия контактной прочности межосевое расстояние равно

.

Примем стандартное значение a_{w = 160 мм.}

Нормальный модуль m=(0.01 …0.02)a_w =(0.01…0.02)160 =(1.6…3.2)мм

Примем стандартное значение m=2мм.

Число зубьев шестерни

Число зубьев колеса Z₂=Z₁u=31 4=124

Фактический угол наклона зубьев

Угол b =14^о24^/

Диаметры делительных окружностей

Диаметры окружностей вершин зубьев

Диаметры окружностей впадин

Ширина венца зубчатого колеса и шестерни

,

примем

Ответ: a_w=160 мм, d₁=64мм, d₂ = 256мм, d_a1=68мм, d_a2260мм, d_f1=59мм, d_f2=251мм, b₁=70мм, b₂=64мм, m=2мм,b=14^o24^/.

Задача 6

Выполнить предварительный проектный расчет вала зубчатого колеса по следующим исходным данным: крутящий момент на валу Т=290 Нм, материал вала - сталь 45,допускаемое напряжение на кручение , вала ступенчатого типа.

Решение

1. Диаметр выходного конца вала определяем по крутящему моменту с учетом допускаемого напряжения на кручение

.

2. Диаметр вала под манжетой

, примем .

3. Диаметр вала под подшипниками

.

Внутренние посадочные диаметры подшипников кратны пяти, поэтому принимаем диаметр вала d_п=30мм.

4. Диаметр вала под колесом

d_к=d_п+(4…6)=30+(4…6)=(34…36)мм, принимаем d_к=36мм.

Тесты по дисциплине

1. Из перечисленных деталей назовите детали, которые относятся к группе деталей соединения

а) Муфты; б) Шпонки; в) Заклепки; г) Подшипники; д) Валы.

2. Перечислите основные критерии работоспособности детали

а) Прочность; б) Жесткость; в) Долговечность; г) Теплостойкость; д) Виброустойчивость.

3. Какой вид неразъемного соединения стальных деталей имеет в настоящее время наибольшее распространение

а) Заклепочное; б) сварное.

4. На какой вид деформации рассчитывают заклепку

а) Срез, растяжение и сжатие; б) Срез, смятие; в) Срез, растяжение.

5. Зубчатые (шлицевые) соединения проверяют по условию прочности на а) изгиб; б) кручение; в) смятие; г) срез.

6. Какое из приведенных отношений называют передаточным числом одноступенчатой передачи.

а) ; б) ; в) .

7. Какой модуль принимают стандартным при расчете косозубой зубчатой передачи.

а) m_n; б) m_t; в) Оба.

8. Определите передаточное число червячной передачи, если число зубьев колеса равно 30, число витков червяка – 2

а) 60; б) 15; в) 1/5; г) Определить нельзя.

9. Возможные варианты сочетания материалов для червяка и червячного колеса.

а) Сталь – чугун б) Чугун – чугун в) Бронза – сталь г) Сталь – бронза

д) Чугун – бронза.

10. Как рассчитывают подвижные оси на прочность.

а) Только на изгиб б) Только на кручение в) На совместное действие изгиба и кручения.

11. Как классифицируют подшипники качения по характеру нагрузки, для восприятия которой они предназначены.

а) Особо легкая, легкая, средняя, средняя широкая, тяжелая серия;

б) Радиальные, радиально-упорные, упорные, упорно –радиальные;

в) Шариковые, роликовые конические, игольчатые и т.д.;

г) Самоустанавливающиеся, несамоустанавливающиеся;

д) Однорядные, двухрядные, четырехрядные.

Ответы на тесты по темам

Ответы на тесты по теме 3:

1.-б), в); 2.- б); 3.- б); 4.- а); 5.-б); 6.- а), б); 7.- б); 8.- а); 9.- в).

Ответы на тесты по теме 4:

1. – а); 2. – а); 3. – а); 4. – а); 5. – а); 6. – а); 7. –а); 8. – а); 9. – а); 10. – а); 11. – а).

Список рекомендуемой литературы

1. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.

2. Вагнер В.А.,Звездаков В.П., Тюняев А.В. и др. Детали машин. - М.: Машиностроение, 2007.

3. Чернилевский Д.В. Детали машин и основы конструирования. М.: Машиностроение, 2006.

4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Машиностроение, 2006.

5. Куклин Н.С., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.

6. Вереина Л.И. Техническая механика: Изд-во Академия. 2008.

7. Вереина Л.И., Краснов М.М. Основы технической механики: Изд-во Академия. 2009.

Для замечаний

Буторин Леонид Васильевич

Вахтанов Сергей Игоревич