Подробные методические указания к выполнению курсовой работе

Кафедра «Сварка, литье и технология конструкционных

Материалов»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

по дисциплине

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Направление подготовки: 150700 Машиностроение

Профиль подготовки: «Оборудование и технология сварочного

производства»

Квалификация выпускника: бакалавр

Форма обучения - очная

Тула 2012

Методические указания по выполнению курсовой работы составлены доцентом Ю.Н. Овчаренко и обсуждены на заседании кафедры «Сварка, литье и технология конструкционных материалов» механико-технологического факультета

протокол №1 от 30 августа 2012 г

Зав. кафедрой ___________ А.А. Протопопов

Методические указания по выполнению курсовой работы пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Сварка, литье и технология конструкционных материалов» механико-технологического факультета

протокол №__ от «___» _________ 20__ г.

Зав. кафедрой ____________

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА........................3

2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ................3

2.1 Тематика курсового проекта..........................3

2.2 Исходные данные к курсовому проекту.................3

2.3 Задание на курсовой проект..........................4

2.4 Объем курсового проекта.............................4

2.5 Порядок выполнения курсового проекта................4

2.6 Защита курсового проекта............................4

3. ПОДРОБНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА.........................................5

3.1 Расчет усилий в элементах фермы.....................5

3.2 Определение поперечных сечений элементов фермы......8

3.3 Расчет сварных швов ................................8

4. ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ .....................11

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ..............................12

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 .........................................13

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 .........................................14

1.ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Цель: закрепление и углубление знаний по курсу «Проектирование сварных конструкций».

Задачи:

- развитие навыков расчетной работы; развитие навыков конструкторской работы;

- практическое применение полученных знаний на примере расчета и конструирования сварной металлоконструкции;

- формирование у студентов творческого подхода к решению конструкторских и технологических задач;

- накопление опыта работы с научно-технической и справочной литературой, ГОСТами и другими нормативными документами.

2.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

2.1 Тематика курсовой работы

Тематикой работы является расчет и конструирование сварной металлоконструкции ферменного типа. А именно, проектируется плоская стропильная ферма, применяемая в строительной отрасли. Варианты заданий предполагают фермы разных конфигураций, с разными нагрузками, выполненные из разного фасонного сортамента и разного материала.

2.2. Исходные данные курсовой работы

Исходными данными являются:

- задание на курсовую работу(приложение 1);

- лекции по курсу «Проектирование сварных конструкций»;

- техническая и справочная литература (см. «Библиографический список»).

2.3 Задание на курсовую работу

Задание на курсовую работу является типовым: рассчитать и сконструировать плоскую металлоконструкцию ферменного типа при заданной конфигурации, при заданных нагрузках, типе поперечного сечения и конкретной марке материала (см. приложение 1).

2.4 Объем курсовой работы

Пояснительная записка выполняется по правилам ЕСКД в печатном или рукописном виде (аккуратным, разборчивым подчерком) объемом не менее 20 страниц формата А4.

Графическая часть работы должна быть представлена на двух листах формата А1. Первый лист - сборочный чертеж главного вида металлоконструкции. Свободное место на первом и весь второй лист посвящен выносным элементам со всей необходимой конструкторской информацией для сборки и сварки.

Сборочный чертеж должен иметь соответствующую спецификацию.

2.5 Порядок выполнения курсовой работы

Выполнение работы следует вести в следующем порядке.

1. Расчет усилий в элементах конструкции.

2. Подбор поперечных сечений элементов.

3. Подбор и расчет сварных швов.

4. Оформление чертежей и спецификации на них.

5. Оформление пояснительной записки.

2.6 Защита курсовой работы

Законченную работу студент дает руководителю на проверку. Отмеченные руководителем ошибки и недостатки (если они есть) должны быть исправлены. Затем работа подписывается студентом и руководителем. Защита работы проводится перед комиссией в составе двух преподавателей (в том числе руководитель проекта). В докладе, на который отводится 5 минут, студент должен дать краткий разбор представленной работы. После доклада студент отвечает на вопросы комиссии.

ПОДРОБНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЕ

3.1 Расчет усилий в элементах фермы

Многочисленные эксперименты показали, что усилия в стержнях реальных сварных ферм близки по значению к усилиям, вычисленным в предположении шарнирности узлов ферм. Обоснованное экспериментами допущение, что узлы ферм шарнирны, значительно облегчает проектанту задачу конструирования и расчета. Рассмотрим плоскую ферму, показанную на рисунке 1 .Применим к ней метод разрезания

(тоже метод сечений) для оценки усилий в ее стержнях (элементах).

Рисунок 1

Расчет начинается с определения реакций опор R_А и Rg. Для этого составляются уравнения суммы моментов сил относительно опор А и В:

Далее определяются усилия в элементах. Например, определим усилия В2, Р4 и

Н2. Для этого разрежем ферму по соответствующим элементам и отбросим одну из разрезаемых частей. На оставшейся части (рис. 2) заменим разрезанные элементы усилиями (В2, РА,Н2), направленными во внешнюю сторону.

Рисунок 2

Для нахождения этих усилий составляются следующие уравнения равновесия:

Минус в значении B2 указывает на то, что соответствующий элемент не растянут, а

сжат.

Аналогично определяются усилия в остальных элементах фермы, показанной на рисунке 1.

Для более сложных плоских ферм кроме метода разрезания часто дополнительно применяется метод вырезания узлов. Это удобно делать для оценки усилий, возникающих в стойках. Рассмотрим следующую плоскую ферму, имеющую стойки (рис 3.).

Пусть усилия

Рисунок 3

Покажем, как идет подсчет усилия стойки выделенного узла. Выделенный узел
вырезается (рис. 4). Перерезанные элементы заменяются усилиями, направленными во
внешнюю сторону.

Рисунок 4

Составим уравнение равновесия проекций сил на вертикальную ось у и решим его относительно стойки СЗ.

Аналогично поступают с другими стойками.

3.2 Подбор сечений в элементах фермы

Среди всех усилий в верхних поясных элементах выбирается максимальное , среди усилий в нижних поясных элементов – , аналогично - и, если есть стойки, - . По этим усилиям подбирается одно поперечное сечение на все элементы верхнего пояса, одно сечение на все элементы нижнего пояса, одно – на все раскосы, одно – на все стойки.

Расчет ведется по методу допускаемых напряжений. Подбор поперечных сечений растянутых элементов осуществляется по формуле:

, (1)

где N – усилия (т.е. в_max , н_max , р_max , c_max); [ ] – допускаемое напряжение для материала рассматриваемого элемента. Допускаемое напряжение определяется, исходя из условия , где - условный предел текучести материала; n=1,4 … 1,6 – коэффициент запаса.

Подбор сечений сжатых элементов осуществляется по формуле:

, (2)

где - коэффициент, учитывающий возможную потерю устойчивости сжатого элемента. Значения коэффициента в зависимости от гибкости элемента , приведены в таблице [1]. Сама же гибкость определяется по формуле:

, (3)

где - длина элемента; i_min - vминимальный радиус инерции предположительного поперечного сечения. Условием окончательного выбора поперечного сечения F_ном рассматриваемого сжатого элемента является неравенство:

, (4)

где - сжимающие напряжения в элементе.

Для подбора поперечного сечения сжатых элементов пользуются методом последовательного приближения. Первоначально задаются коэффициентом в зависимости от рода конструкции. Можно принять среднее значение . По заданному коэффициенту определяют требуемую площадь поперечного сечения по формуле . Затем проектируют сечение, которое обозначим F₂ ; находят в нем наименьшее значение радиуса инерции , гибкость и соответствующий коэффициент . Определяют напряжение в спроектированном сечении , которое должно быть близким к . Допустимы отклонения от в пределах 5 %. В противном случае размеры поперечных сечений элементов изменяют в требуемом направлении. Обычно на второй или третьей стадии подбора сечения результаты оказываются удовлетворительными.