Детали машин задачи с решением

Детали машин задачи с решением

Готовые решения задач по деталям машин.

Эта страница подготовлена для студентов любых форм обучения.

Если что-то непонятно вы всегда можете написать мне в воцап и я вам помогу!

Детали машин и основы конструирования

Детали машин и основы конструирования – это научная дисциплина, в которой рассматриваются основы расчета и конструирования деталей и узлов общего назначения, встречающиеся в различных механизмах, установках и машинах

Целью курса ”Детали машин и основы конструирования ” является изучение устройства, принципа работы, расчета и проектирования деталей машин и механизмов общего назначения. Задача курса заключается в том, чтобы, исходя из заданных условий работы деталей и сборочных единиц общего назначения, получить навыки их расчета и конструирования, изучить методы, правила и нормы проектирования, обеспечивающие изготовление надежных и экономичных конструкций.

Тема: Сварные соединения

Расчет ведут в следующем порядке:

1) Выбирают способ сварки (ручная электродуговая, автоматическая и т.д.) или назначают согласно заданию.

2) Принимают (или назначают согласно заданию) тин электрода и материал, свариваемых деталей. Для дуговой сварки применяют электроды с различной обмазкой, или покрытием, обеспечивающим устойчивое горение дуги и защиту материала шва от вредного воздействия окружающей среды. Для сварки конструкционных сталей применяют электроды: Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А и др. Число после буквы Э, умноженное на 10, обозначает минимальное значение временного сопротивления металла шва, измеряемого в МПа. Буква А обозначает повышенное качество электрода, обеспечивающее получение более высоких пластических свойств металла шва.

3) Определяют допускаемые напряжения для основного материала и материала сварного шва.

Допускаемые напряжения растяжения основного металла

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — предел текучести основного металла (таблица А1); Решение задач по деталям машин — допускаемый коэффициент запаса прочности (Решение задач по деталям машин = 1,2… 1,8 для низкоуглеродистых и Решение задач по деталям машин = 1,5… 2,2 для низколегированных сталей) — большее значение при грубых расчетах; если разрушение сопряжено с тяжелыми последствиями, то значение Решение задач по деталям машин повышают в 1,5… 2 раза.

Допускаемые напряжения для сварных швов Решение задач по деталям машин при статической нагрузке задают в долях от допускаемого напряжения Решение задач по деталям машин на растяжение основного металла (таблица 3.11)

Таблица 3.11

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

В случае если сваривают детали с различными механическими свойствами, то расчет допускаемых напряжений ведется для материала, обладающего наименьшим значением предела текучести.

4) Составляют расчетную схему соединения, приведя её к схемам, изложенным в конспекте лекций [1, с. 126… 129] или в [2, с. 69… 79].

Внешние силы, действующие на соединение, следует перенести в центр тяжести сварного шва в соответствии с правилами теоретической механики, при этом силы, действующие под углом к плоскости сварных швов, необходимо разложить на перпендикулярные составляющие (рисунок 3.11).

Решение задач по деталям машин

При переносе силы Решение задач по деталям машин параллельно себе появляется дополнительно момент пары сил равный

Решение задач по деталям машин

При переносе силы Решение задач по деталям машин вдоль линии действия никаких дополнительных сил и моментов не возникает.

В задаче 8 усилие от каната приложено к барабану несимметрично по отношению к стойкам, поэтому и силы действующие на сварные швы (Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин) будут различны. Для их определения следует составить уравнения равновесия относительно опор 1 и 2 — стоек (рисунок 3.12)

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

В задаче 10 следует из условия равновесия колеса относительно оси вращения

Решение задач по деталям машин

определить усилия Решение задач по деталям машин, вызывающие срез швов на соответствующих диаметрах Решение задач по деталям машин.

Примеры расчетных схем для задач 1, 2, 3, 4, 6, 7,9 показаны на рисунке 3.13.

Решение задач по деталям машин

5) Назначают катет шва. В большинстве случаев Решение задач по деталям машин, где Решение задач по деталям машин — меньшая из толщин свариваемых деталей. По условиям технологии Решение задач по деталям машин мм, если Решение задач по деталям машин мм. Максимальная величина катета не ограничивается, однако швы с Решение задач по деталям машин мм используются редко.

6) Определяют действующие напряжения отдельно для каждого силового фактора (силы, момента). Складывая напряжения, учитывают их направление (если направление векторов совпадает, то их складывают алгебраически, если векторы перпендикулярны, то их складывают геометрически).

7) При проектировании сварных швов обычно из условия прочности определяют их длину. Принимая при этом, что длина фланговых швов обычно не больше 50 Решение задач по деталям машин, лобовые швы могут иметь любую длину. Минимальная длина углового шва Решение задач по деталям машин составляет 30 мм, что перекрывает дефекты сварных швов -непровар в начале и кратер в конце.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Предмет детали машин

Задача №3.3.1

Рассчитать лобовой шов (рисунок 3.14), соединяющий два листа толщиной Решение задач по деталям машин = 8 мм из стали Ст 3, если Решение задач по деталям машин = 100 кН, Сварка ручная электродом Э42.

Решение:

1 Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для стали Ст 3 Решение задач по деталям машин = 240 МПа (таблица А1) и Решение задач по деталям машин = 1,45 (см. п. 3)

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

2 В соответствии с таблицей 3.11 вычисляем допускаемое напряжение для сварного шва при срезе

Решение задач по деталям машин

3 Из условия прочности (см. формулу 4.14 [1, с. 128]) определяем длину сварного шва

Решение задач по деталям машин

принимая

Решение задач по деталям машин

(два шва) получаем

Решение задач по деталям машин

Учитывая возможность технологических дефектов сварки, принимаем Решение задач по деталям машин

Задача №3.3.2.

Стержень, состоящий из двух равнополочных уголков, соединенных косынкой, нагружен постоянной растягивающей силой Решение задач по деталям машин = 200 кН (рисунок 3.15). Определить номер профиля уголков и длину швов сварной конструкции соединения.

Материал уголков — сталь Ст 3.

Решение:

1 Принимаем, что сварка осуществляется вручную электродами Э42.

Решение задач по деталям машин

2 Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для Ст 3 Решение задач по деталям машин = 240 МПа (таблица А1) и Решение задач по деталям машин= 1,25 (см. п. 3)

Решение задач по деталям машин

3 Определим допускаемое напряжение на срез для сварного шва, в соответствии с таблицей 3.11

Решение задач по деталям машин

4 Из расчета на растяжение определим площадь сечения уголков

Решение задач по деталям машин

Для одного уголка Решение задач по деталям машин. По ГОСТ (таблица А5 ) выбираем уголок № 5,6 имеющий площадь поперечного сечения Решение задач по деталям машин, толщину полки Решение задач по деталям машин и координату центра тяжести Решение задач по деталям машин.

5 Сварные швы располагают так, чтобы напряжения в них были одинаковыми. Поэтому при проектировании соединения уголков с косынками, т.е. при несимметричной конструкции, длину швов делают неодинаковой. Таким образом, каждый шов воспринимает только свою часть нагрузки Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин.

Длину фланговых швов определяют в предположении, что их длина пропорциональна этим частям силы Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин. Параллельные составляющие Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин находят по формулам:

Решение задач по деталям машин

Решая эти уравнения, получим:

Решение задач по деталям машин

6 Определим длину швов (см. формулу 4.14 [1, с. 128]), приняв катет шва Решение задач по деталям машин:

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

Округляя, принимаем

Решение задач по деталям машин

добавив для коротких швов по 5 мм против расчетной длины.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Цели и задачи деталей машин

Задача №3.3.3

Найти параметры сварных швов кривошипа (рисунок 3.16), нагруженного постоянной силой Решение задач по деталям машин и имеющего размеры

Решение задач по деталям машин

при условии, что прочность основного металла обеспечена.

Решение:

1 Дополнительно принято: основной металл — сталь Ст 4 (Решение задач по деталям машин = 260 МПа); сварка ручная дуговая электродом Э42А; швы угловые с катетом Решение задач по деталям машин (фрагмент А рисунок 3.16).

2 Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для стали Ст 4 Решение задач по деталям машин = 260 МПа ( таблицу А1) и Решение задач по деталям машин= 1,65 (см. п. 3)

Решение задач по деталям машин

3 Допускаемое касательное напряжение сварного шва (см. таблицу 3.11),

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

4 Расчету подлежит шов № 1, который по сравнению со швом № 2 дополнительно нагружен изгибающим моментом Решение задач по деталям машин. Опасное сечение шва — сечение по биссектрисе прямого угла -представляет собой коническую поверхность, которую условно разворачивают на плоскость стыка свариваемых деталей. Выполняют приведение нагрузки (перепое Решение задач по деталям машин в центр тяжести расчетного сечения) и составляют расчетную схему (рисунок 3.17), на которой: Решение задач по деталям машин — центральная сила; Решение задач по деталям машин — изгибающий момент, Решение задач по деталям машин — крутящий момент:

Решение задач по деталям машин

3 В наиболее нагруженных зонах шва, удаленных от оси Решение задач по деталям машин на расстояние Решение задач по деталям машин, находят суммарное касательное напряжение и сравнивают с допускаемым, используя зависимость,

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — касательное напряжение при действии центральной сдвигающей силы Решение задач по деталям машин; при наличии центрирующего пояска Решение задач по деталям машин=0;

Решение задач по деталям машин — касательное напряжение при действии вращающего момента Решение задач по деталям машин,

Решение задач по деталям машин

Решение задач по деталям машин — касательное напряжение при действии изгибающего момента Решение задач по деталям машин,

Решение задач по деталям машин

Таким образом,

Решение задач по деталям машин

Статическая прочность угловых швов обеспечена. 6 Определим величину катета Решение задач по деталям машин проектным расчетом, преобразуя зависимость (*):

Решение задач по деталям машин

Принято Решение задач по деталям машин = 3 мм.

Тема: Соединения с натягом и заклепочные

Теоретический материал по расчету заклепочных соединений изложен в конспекте лекций [1, с. 117… 122] и учебниках [2, с. 61… 67], [3, с. 58… 63], [4, с. 35… 44], а соединений с натягом в источниках [1, с. 122… 124], [2, с. 104… 116], [3, с. 100… 110], [4, с. 57…62].

4.2.1 Подбор посадки с натягом. Исходные данные: Решение задач по деталям машин -вращающий момент на колесе, Н м; Решение задач по деталям машин — осевая сила, Н; Решение задач по деталям машин -диаметр соединения, мм; Решение задач по деталям машин — диаметр отверстия пустотелого вала, мм; Решение задач по деталям машин — условный наружный диаметр втулки (ступицы колеса, внешний диаметр бандажа и др.), мм; Решение задач по деталям машин — длина сопряжения, мм; материалы соединяемых деталей и шероховатость поверхностей. При одновременном нагружении соединения вращающим моментом Решение задач по деталям машин и осевой силой Решение задач по деталям машин расчет условно ведут по равнодействующей силе Решение задач по деталям машин, составляющими которой являются окружная сила Решение задач по деталям машин и осевая сила Решение задач по деталям машин

Решение задач по деталям машин

Осевую силу Решение задач по деталям машин, действующую в зацеплении, в расчет не принимают: как показывает анализ, после приведения сил Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин к диаметру Решение задач по деталям машин соединения, влияние осевой силы оказывается незначительным (с учетом силы Решение задач по деталям машин давление увеличивается для цилиндрических и червячных колес в 1,005 раза, а для конических колес с круговым зубом в 1,02 раза).

Подбор посадок производят в следующем порядке.

1) Среднее контактное давление (МПа)

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — коэффициент запаса сцепления; Решение задач по деталям машин — коэффициент трения.

При действии на соединение изгибающего момента Решение задач по деталям машин требуемое давление определяют по выражению

Решение задач по деталям машин

Для предупреждения снижения несущей способности вследствие нестабильности коэффициента трения и контактной коррозии (изнашивания посадочных поверхностей вследствие их микроскольжения при действии переменных напряжений, пиковых нагрузок, особенно в период пуска и останова) или для уменьшения ее влияния в соединениях с натягом следует предусматривать определенный запас сцепления Решение задач по деталям машин, который принимают Решение задач по деталям машин = 2,0…4,5.

Для определения числовых значений коэффициента трения Решение задач по деталям машин можно воспользоваться данными таблицы 4.11 в которой приведены значения коэффициента трения в случае соединения с валом, изготовленным из стали.

Решение задач по деталям машин

2) Расчетный теоретический натяг (мкм):

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — коэффициенты жесткости:

Решение задач по деталям машин

здесь Решение задач по деталям машин — модуль упругости, МПа: для стали — Решение задач по деталям машин; чугуна — Решение задач по деталям машин; оловянной бронзы — Решение задач по деталям машин; безоловянной бронзы и латуни — Решение задач по деталям машин;

Решение задач по деталям машин — коэффициент Пуассона: для стали — 0,3; чугуна — 0,25; бронзы, латуни — 0,35.

Индекс «1» для охватываемой детали (вала), индекс «2» для охватывающей детали (втулки).

В задачах о посадке подшипника качения (задача 9) диаметры Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин (таблица Б11) необходимо определить по следующим зависимостям.

Диаметр по дну желоба (Решение задач по деталям машин)

Решение задач по деталям машин

диаметр борта (Решение задач по деталям машин)

Решение задач по деталям машин

где соответствующие размеры подшипника приведены в таблице Б11.

3) Поправка па обмятые микронеровностей (мкм)

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин — средние арифметические отклонения профиля поверхностей. Значения Решение задач по деталям машин, мкм принимают согласно чертежу детали или по таблице 4.12, где приведены рекомендуемые значения параметра шероховатости Решение задач по деталям машин для посадочных поверхностей отверстий и валов.

Решение задач по деталям машин

4) Поправка па температурную деформацию (мкм). При подборе посадки зубчатых венцов червячных колес, которые нагреваются при работе передачи до относительно высоких температур, учитывают температурные деформации центра и венца колеса, ослабляющие натяг

Решение задач по деталям машин

Здесь Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин — средняя объемная температура соответственно обода центра и венца колеса. Значения коэффициентов Решение задач по деталям машин, 1/°С: для стали — Решение задач по деталям машин; чугуна — Решение задач по деталям машин; бронзы, латуни — Решение задач по деталям машин.

5) Минимальный натяг (мкм), необходимый для передачи вращающего момента,

Решение задач по деталям машин

6) Максимальный натяг (мкм), допускаемый прочностью охватывающей детали (ступицы, венца и др.),

Решение задач по деталям машин

7) Максимальная деформация (мкм), допускаемая прочностью охватывающей детали,

Решение задач по деталям машин

где

Решение задач по деталям машин

максимальное давление, допускаемое прочностью охватывающей детали (Решение задач по деталям машин— предел текучести материала охватывающей детали, МПа).

8) Выбор посадки. По значениям Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин выбирают по таблице Б10 одну из посадок, удовлетворяющих условиям (4.11) и (4.12).

Приводимые в таблице Б10 значения минимального Решение задач по деталям машин и максимального Решение задач по деталям машин вероятностных натягов подсчитаны по формулам, учитывающим рассеивание размеров вала и отверстия и, как следствие, рассеивание величины натяга.

9) Для выбранной посадки определяют силу запрессовки или температуру нагрева детали.

Сила запрессовки, Решение задач по деталям машин

Решение задач по деталям машин

где

Решение задач по деталям машин

Решение задач по деталям машин — давление от натяга Решение задач по деталям машин выбранной посадки;

Решение задач по деталям машин — коэффициент сцепления (трения) при прессовании (таблица 4.13).

Решение задач по деталям машин

10) Температура нагрева охватывающей детали, °С для обеспечения зазора при сборке

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — зазор для удобства сборки, мкм; этот зазор принимают в зависимости от диаметра вала Решение задач по деталям машин по таблице 4.14:

Решение задач по деталям машин

Температура нагрева должна быть такой, чтобы не происходило структурных изменений в материале. Для стали Решение задач по деталям машин = 230… 240°С, для бронзы Решение задач по деталям машин = 150… 200°С.

Заклепочные соединения. Последовательность расчета.

Расчет прочных заклепочных швов (задачи 4, 6, 7, 10)

1) Определяют диаметр заклепки Решение задач по деталям машин и параметры шва: шаг многорядных швов Решение задач по деталям машин и расстояние от оси заклепок до кромок Решение задач по деталям машин по рекомендациям, приведенным в конспекте лекций [1,с. 121].

2) Допускаемые напряжения. На практике при расчете прочных заклепочных швов силу трения не учитывают, используя более простой расчет по условным напряжениям среза Решение задач по деталям машин.

Для заклепок из сталей Ст 0, Ст 2, Ст 3 принимают Решение задач по деталям машин = 140 МПа, Решение задач по деталям машин = 280… 320 МПа при просверленных отверстиях в соединяемых листах; при изготовлении отверстий продавливанием и при холодной клепке допускаемые напряжения понижают на 20… 30%.

3) Максимальную нагрузку на одну заклепку определяют из условия среза по (см. формулу (4.1) [1, с. 120]).

3) Количество заклепок в шве определяют исходя из приложенной нагрузки. Для исключения возможности поворота соединяемых деталей число заклепок принимают Решение задач по деталям машин

4) Разрабатывают конструкцию заклепочного шва (при этом уточняют параметры шва Решение задач по деталям машин

5) Спроектированный заклепочный шов проверяют (см. формулу (4.3) [1, с. 120]) на растяжение деталей (листов) и (см. формулу (4.4) [1,с. 121]) на срез детали.

Расчет прочноплотных заклепочных швов (задача 3) производят в следующем порядке

1) Вычисляют толщину стенки цилиндрического сосуда (котла, автоклава и т, п.):

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — давление па поверхность стенки сосуда; Решение задач по деталям машин — внутренний диаметр сосуда; Решение задач по деталям машин — допускаемый коэффициент прочности продольного шва (расчет стенки сосуда производят по продольному шву), таблица 4.15; Решение задач по деталям машин — допускаемое напряжение при растяжении для стенки сосуда; Решение задач по деталям машин = 1… 3 мм — добавка на коррозию металла.

2) Допускаемые напряжения. При расчете прочноплотных заклепочных швов их проверяют на плотность, т.е. на отсутствие относительного скольжения листов. Этому скольжению препятствуют возникающие между листами силы трения. Значение этой силы трения определяют экспериментально и условно относят к поперечному сечению заклепки. Поэтому проверка заклепок по допускаемому условному напряжению Решение задач по деталям машинРешение задач по деталям машин одновременно является проверкой шва и на плотность. Значения Решение задач по деталям машин даны в таблице 4.15, где приведены рекомендуемые значения основных параметров прочноплотных заклепочных швов в зависимости от значения Решение задач по деталям машин

Допускаемые напряжения при растяжении для стенки сосуда определяют в зависимости от температуры нагрева стенки сосуда: при температуре Решение задач по деталям машин

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — предел прочности при растяжении материала листов, из которых выполнена стенка сосуда (таблица А1);

Решение задач по деталям машин — коэффициент запаса прочности, Решение задач по деталям машин.

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

3) Максимальная нагрузка на одну заклепку в продольном шве

Решение задач по деталям машин

в поперечном шве

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — число заклепок, которыми скрепляют листы на участке шва шириной Решение задач по деталям машин.

4) Производят проверочный расчет заклепок по допускаемому условному напряжению на срез

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин — условное расчетное напряжение на срез в заклепках; Решение задач по деталям машин -число плоскостей среза заклепки.

5) После определения Решение задач по деталям машин и проверки шва на плотность вычисляют остальные размеры шва.

Для прочноплотных швов расстояние заклепки до края листа

Решение задач по деталям машин

Расстояние между рядами заклепок

Решение задач по деталям машин

Толщина накладок

Решение задач по деталям машин

Возможно эта страница вам будет полезна:

Примеры решения задач по деталям машин

Задача №4.3.1

Косозубое цилиндрическое колесо передает на вал номинальный вращающий момент Решение задач по деталям машин = 400 Н м. На зубья колеса действуют силы: окружная Решение задач по деталям машин = 4000 Н; радиальная Решение задач по деталям машин =1500 Н и осевая Решение задач по деталям машин = 1000 Н; точка приложения этих сил расположена в середине зубчатого венца колеса на диаметре Решение задач по деталям машин. Размеры деталей соединения даны на рисунке 4.11. Материал колеса и вала: сталь 40Х, термообработка улучшение, твердость поверхности 240… 260 НВ, пределы текучести Решение задач по деталям машин = 650 МПа. Сборка осуществляется запрессовкой. Требуется подобрать стандартную посадку для передачи заданной нагрузки.

Решение задач по деталям машин

Решение:

1 Коэффициент запаса сцепления принимаем Решение задач по деталям машин = 3 , так как на соединение действуют циклические напряжения изгиба. Напряжения изменяются потому, что силы Решение задач по деталям машин и Решение задач по деталям машин в пространстве неподвижны, а соединение вал-колесо вращается.

2 Коэффициент трения Решение задач по деталям машин (см. таблица 4.11), так как детали соединения стальные без покрытий и сборка осуществляется под прессом (запрессовка).

3 Действующий на соединение изгибающий момент от осевой силы Решение задач по деталям машин на колесе равен

Решение задач по деталям машин

4 Потребное давление для передачи вращающего момента Решение задач по деталям машин и осевой силы Решение задач по деталям машин определяем по формулам (4.1) и (4.2)

Решение задач по деталям машин

5 Потребное давление для восприятия изгибающего момента Решение задач по деталям машин из условия нераскрытая стыка находим по формуле (4.3)

Решение задач по деталям машин

Для дальнейшего расчета в качестве потребного давления Решение задач по деталям машин выбираем большее значение, т. е.

Решение задач по деталям машин

6 Расчетный теоретический натяг определяем по формуле Ляме (4.4)

Решение задач по деталям машин

Посадочный диаметр соединения Решение задач по деталям машин (см. рисунок 2.11), вал сплошной стальной с параметрами:

Решение задач по деталям машин
Решение задач по деталям машин

ступица (зубчатое колесо) стальная с параметрами:

Решение задач по деталям машин

здесь условно принимают наружный диаметр Решение задач по деталям машин охватывающей детали равным диаметру ступицы зубчатого колеса.

Тогда по формулам (4.5), (4.6) коэффициенты

Решение задач по деталям машин

При этих параметрах потребный расчетный теоретический натяг равен (4.4)

Решение задач по деталям машин

6 Поправка на обмятие микронеровностей (4.9) составляет

Решение задач по деталям машин

где Решение задач по деталям машин согласно рисунка 4.11.

7 Температурную поправку Решение задач по деталям машин, принимаем равной нулю. Минимальный натяг, требуемый для передачи заданной нагрузки, равен (4.11)

Решение задач по деталям машин

8 Давление на поверхности контакта, при котором эквивалентные напряжения в ступице колеса достигают значения предела текучести материала ступицы Решение задач по деталям машин, находим по формуле (4.14)

Решение задач по деталям машин

9 Расчетный натяг, соответствующий давлению Решение задач по деталям машин, т. е. натяг, при котором эквивалентные напряжения у внутренней поверхности ступицы достигнут предела текучести материала ступицы, составляет (4.13)

Решение задач по деталям машин

10 Максимально допустимый натяг (4.12) по условию отсутствия зон пластических деформаций у охватывающей детали (ступице зубчатого колеса) равен

Решение задач по деталям машин

11 Для образования посадок принимаем систему отверстия. Допускаем вероятность появления (риск появления) больших и меньших натягов 0,14%, т.е. принимаем надежность Решение задач по деталям машин = 0,9986. Условия пригодности посадки

Решение задач по деталям машин

12 В таблице Б10, из числа рекомендуемых стандартных посадок пригодна посадка Решение задач по деталям машин для которой вероятностный минимальный натяг Решение задач по деталям машин = 66 мкм больше минимального натяга, требуемого для передачи заданной нагрузки, Решение задач по деталям машин = 58,4 мкм, а максимальный вероятностный натяг Решение задач по деталям машин = 108 мкм меньше максимального натяга по условию отсутствия пластических деформаций у ступицы колеса Решение задач по деталям машин = 199,1 мкм.

Прочность деталей соединения, в частности ступицы зубчатого колеса, проверять не надо, так как у выбранной посадки максимальный вероятностный натяг Решение задач по деталям машин =108 мкм. При таком натяге эквивалентные напряжения в ступице будут меньше предела текучести, поскольку эквивалентные напряжения в ступице достигают предела текучести при натяге 199,1 мкм.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Курсовая работа по деталям машин

Задача №4.3.2

Рассчитать и сконструировать заклепочное соединение внахлестку двух полос с размерами в сечении Решение задач по деталям машин = 150 х 6 (рисунок 4.12); сила Решение задач по деталям машин, действующая на соединение, приложена по оси симметрии листов и равна 80 кН. Материал листов сталь Ст 3, заклепок — сталь Ст 2.

Решение:

1 Расчет ведем для прочного заклепочного соединения [1, с.121].

Решение задач по деталям машин

Определим диаметр заклепок

Решение задач по деталям машин

Примем

Решение задач по деталям машин

2 Определим максимальную нагрузку на одну заклепку из условия среза (см. формулу (4.1) [ 1, с. 120])

Решение задач по деталям машин

где

Решение задач по деталям машин

3 Необходимое число заклепок

Решение задач по деталям машин

Принимаем число заклепок Решение задач по деталям машин

Чтобы уменьшить влияние изгиба на прочность соединения, располагаем заклепки в 2 ряда по 3 в каждом (см. рисунок 4.12).

4 Определим расстояние от оси заклепки до края листа — Решение задач по деталям машин и шаг Решение задач по деталям машин между заклепками в ряду [ 1, с. 121 ]

Решение задач по деталям машин

4 Проведем проверку по напряжениям смятия (см. формулу (4.2) [1, с.120])

Решение задач по деталям машин

уточнив при этом нагрузку, приходящуюся на одну заклепку

Решение задач по деталям машин

5 Проверим прочность листов по ослабленному заклепками сечению Решение задач по деталям машин (см. формулу (4.3) [1, с. 120])

Решение задач по деталям машин

Условие прочности выполнено.

Тема: Резьбовые соединения

Приступая к расчету резьбовых соединений, студенты должны изучить материал, изложенный в конспекте [1, с. 129… 135] и литературе [2, с. 21 …61], [3, с. 21 …78], [4, с. 63… 99].

Решения задач, как правило, ведут в следующем порядке.

1) Составляют расчетную схему соединения и определяют нагрузку, действующую на болт (винт, шпильку).

Внешние нагрузки, действующие на резьбовые соединения, в зависимости от условий нагружения могут быть осевыми, поперечными или комбинированными, по характеру действия -постоянными или циклическими.

При действии поперечной нагрузки применяют соединения двух видов:

болт поставлен в отверстие с зазором; болт поставлен в отверстие без зазора, а) в случае установки болтов с зазором, затяжкой должна создаваться сила трения на поверхности стыка, превышающая внешнюю сдвигающую нагрузку (см. формулы (4.26) [1, с. 134]) и формулу (1.20) [2, с. 37].

При этом сила, растягивающая болт (винт, шпильку), определяется следующим образом

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — сила, действующая на болт; Детали машин задачи с решением — внешняя сдвигающая сила; Детали машин задачи с решением — коэффициент запаса: Детали машин задачи с решением = 1,3… 1,5 при статической нагрузке, Детали машин задачи с решением = 1,8… 2,0 при переменной нагрузке; Детали машин задачи с решением -коэффициент трения в стыке: Детали машин задачи с решением= 0,15… 0,20 — сталь по чугуну (по стали); Детали машин задачи с решением= 0,3… 0,35 — сталь (чугун) по бетону; Детали машин задачи с решением= 0,25 — сталь (чугун) по дереву; Детали машин задачи с решением — количество болтов; Детали машин задачи с решением — число стыков в соединении.

б) при установке болтов без зазора (по переходной или посадке с натягом) силы трения в стыке не учитывают, т.к. затяжка болтов не обязательна. В этом случае стержень болта рассчитывают из условия прочности на срез и смятие, см. формулы (4.27), (4.28) [1, с. 134, 135]; (1.21), (1.22) [2, с. 38]; (6.33), (6.34), (6.35) [4, с. 86].

Приступая к расчету соединений, изображенных на рисунках 5.1, 5.2, 5.5, 5.6, необходимо уяснить, что в этих соединениях действует поперечная сила, стремящаяся сдвинуть соединяемые детали.

Сдвигающую силу определяют из условия равновесия деталей относительно оси вращения:

Детали машин задачи с решением

здесь Детали машин задачи с решением — сдвигающая сила, действующая на диаметре расположения болтов (винтов, шпилек) Детали машин задачи с решением и окружные силы, действующие на соответствующих диаметрах; обычно это — силы сопротивления от приводимых в движение деталей.

Эту поперечную силу уравновешивает сила трения в стыке соединяемых деталей, которая обеспечивается при затяжке резьбового соединения. При этом болт (винт, шпилька) подвержен растяжению.

В соединении изображенном на рисунке 5.11 для надежной передачи пиле вращения необходимо, чтобы момент сил трения был больше момента резания на 20… 25%, т.е.

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — сила трения, возникающая между полотном пилы и шайбами при затяжке гайки Детали машин задачи с решением;

Детали машин задачи с решением — коэффициент трения между пилой и шайбами, принимаем Детали машин задачи с решением= 0,12;

Детали машин задачи с решением— сила давления в стыке, создаваемая усилием затяжки

Детали машин задачи с решением

В соединении (рисунок 5.12,а) сила, действующая на винт Детали машин задачи с решением определяется из условия равновесия балки (рисунок 5.12,6)

Детали машин задачи с решением

В случае, когда усилие приложено асимметрично, действующую нагрузку раскладывают на составляющие и приводят их к центру тяжести

Детали машин задачи с решением

стыка. Если число болтов в задаче не указано, то их количеством задаются.

Рассмотрим соединения в задачах 3, 4, 8, 9 (рисунки 5.13 и 5.14). В этих случаях нагрузка, приложенная асимметрично, раскрывает стык (и вызывает сдвиг деталей). Решение подобных

Детали машин задачи с решением

задач является комбинированным. Действующую нагрузку раскладывают на составляющие — осевую и поперечную, а затем приводят их к центру тяжести стыка, см. пример 5.3.2 данных методических указаний и пример 1.4 [2, с. 60] или [4, с. 94]. Также можно воспользоваться рекомендациями, изложенными при решении задач первой группы.

В результате этого к соединению, в общем случае, приложены: осевая и поперечная силы, равномерно воспринимаемые всеми резьбовыми деталями, и опрокидывающий момент, стремящийся раскрыть стык. Из уравнения равновесия — уравнения моментов относительно

Детали машин задачи с решением

центра тяжести стыка — определяются силы, дополнительно действующие на болты (винты, шпильки) в осевом направлении.

По величине наибольшей осевой (отрывающей) силы из условия прочности стержня болта (винта, шпильки) на растяжение вычисляется внутренний диаметр резьбы.

В соединении (рисунок 5.15) болты поставлены с предварительной затяжкой, обеспечивающей герметичность соединения.

Детали машин задачи с решением

Внешняя сила, действующая на болтовое соединение Детали машин задачи с решением, представляет собой силу внутреннего давления сжатого воздуха внутри емкости диаметром Детали машин задачи с решением

Детали машин задачи с решением

2) Выбирают материал болта (винта, шпильки), а при необходимости и материал соединяемых деталей. Крепежные детали общего назначения изготавливают из низко- и среднеуглеродистых сталей типа Сталь 10… Сталь 35 (таблица А1).

3) Находят допускаемые напряжения растяжения, смятия или среза в зависимости от условий работы резьбовых деталей.

Допускаемое напряжение растяжения Детали машин задачи с решением для болтового соединения находится из условия отсутствия пластических деформаций. Оно зависит от предела текучести материала винта Детали машин задачи с решением и равно

Детали машин задачи с решением

Здесь Детали машин задачи с решением — коэффициент запаса прочности. Численное значение коэффициента запаса Детали машин задачи с решением рекомендуется выбирать в зависимости от технологии сборки. Если такая сборка выполняется динамометрическим ключом, который позволяет строго контролировать усилие затяжки, то Детали машин задачи с решением = 1,3..1,5 . Затяжка при таком варианте сборки называется контролируемой. Однако в большинстве случаев ключи для затяжки не имеют средств контроля момента завинчивания, и в результате сила затяжки оказывается неопределенной. Сборка, выполняемая таким ключом, считается неконтролируемой, и в этом случае целесообразно увеличить значение коэффициента запаса и принимать его равным Детали машин задачи с решением = 1,5… 4,0; причем наибольшие значения из указанного интервала следует выбирать для винтов малых диаметров Детали машин задачи с решением, у которых возможность перетяжки является более вероятной.

Допускаемое напряжение среза можно определить по зависимости

Детали машин задачи с решением

а допускаемое напряжение смятия

Детали машин задачи с решением

4) Рассчитывают внутренний диаметр резьбы Детали машин задачи с решением, (см. формулы (4.21), (4.24) [1, с. 133, 134], (1.16), (1.19), (1.21) [2, с. 35… 38], (6.20), (6.21), (6.32) [4, с. 82… 86]). Из ГОСТ (таблица Б1) подбирают болт (винт, шпильку) с ближайшим большим внутренним диаметром резьбы.

5) Проводят проверочные расчеты.

6) При необходимости можно проверить соединение на отсутствие сдвига по основанию, сравнив сдвигающую составляющую с силой трения, вызванной затяжкой болта (винта, шпильки).

Если материал основания недостаточно прочный по сравнению с материалом болтов, например: чугунный кронштейн крепится к бетонной стене (основанию), то стену проверяют по максимальным напряжениям смятия

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — суммарная нагрузка на болт, сжимающая (сминающая) основание; Детали машин задачи с решением — площадь основания, Детали машин задачи с решением — допускаемое напряжение смятия для менее прочной детали резьбовой пары определяется согласно (5.5).

Допускаемое напряжение смятия в стыке для кирпичной кладки на известковом растворе — Детали машин задачи с решением; для кирпичной кладки на цементном растворе — Детали машин задачи с решением; для бетона — Детали машин задачи с решениемДетали машин задачи с решением; для дерева — Детали машин задачи с решением.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Контрольная работа по деталям машин

Задача №5.3.1

Стальные полосы, растянутые силой Детали машин задачи с решением = 2,8 кН, крепятся с помощью

Детали машин задачи с решением

двух болтов, выполненных из стали Сталь 20 (рисунок 5.16). Определить диаметр болтов. Нагрузка постоянная.

Решение:

1 Для болтового соединения с неконтролируемой затяжкой принимаем Детали машин задачи с решением = 3,5 (см. п. 3).

По таблице А1 для Сталь 20 предел текучести материала Детали машин задачи с решением = 245 МПа.

Допускаемое напряжение растяжения по (5.3)

Детали машин задачи с решением

2 Необходимая сила затяжки болта согласно (5.1) Принимаем: коэффициент запаса по сдвигу, листов Детали машин задачи с решением = 1,6 и коэффициент трения Детали машин задачи с решением= 0,16

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением = 2 (см рисунок 5.16).

3 С учетом скручивания винта из-за трения в резьбе [1, с. 133] расчетная сила затяжки болта

Детали машин задачи с решением

4 Расчетный (внутренний) диаметр резьбы

Детали машин задачи с решением

По таблица Б1 принимаем резьбу М 16 с шагом Детали машин задачи с решением = 2 мм, для которой

Детали машин задачи с решением

Задача №5.3.2

Приближенно рассчитать (рисунок 5.17): а) болты, крепящие к стене кронштейн, на котором установлен электромотор; б) удельное давление на стену. Данные: Детали машин задачи с решением = 12 кН,

Детали машин задачи с решением
Детали машин задачи с решением

Решение:

1 Нагрузка к соединению приложена асимметрично, поэтому выполним приведение усилия к оси симметрии соединения. Для этого силу Детали машин задачи с решением переносим параллельно самой себе в плоскость стыка. Прикладывая в плоскости стыка стены с кронштейном две равные и прямо противоположные силы Детали машин задачи с решением, получаем пару сил Детали машин задачи с решением опрокидывающую кронштейн, и силу Детали машин задачи с решением, стремящуюся сдвинуть его вниз.

Предполагаем, что кронштейн опрокидывается (поворачивается) вокруг оси, проходящей через центр нижнего болта.

Момент Детали машин задачи с решением должен быть уравновешен моментами от силы затяжки болтов.

Предполагая, что верхние три болта затянуты каждый с усилием Детали машин задачи с решением а средние — с усилием Детали машин задачи с решением получаем уравнение моментов относительно оси поворота кронштейна

Детали машин задачи с решением

Принимая далее приближенно, что деформации болтов пропорциональны расстояниям Детали машин задачи с решением и Детали машин задачи с решением

Детали машин задачи с решением

и подставляем это значение в уравнение моментов

Детали машин задачи с решением

Отсюда усилие затяжки верхнего болта

Детали машин задачи с решением

Так как, кроме момента, действует еще усилие Детали машин задачи с решением = 1200 Н, нагружающее поперечно все болты, последние нужно затянуть дополнительно, чтобы получить силу трения, достаточную для удержания кронштейна на месте. Пусть Детали машин задачи с решением — дополнительная сила затяжки на каждый из шести болтов, a Детали машин задачи с решением = 0,3 — коэффициент трения между плитой кронштейна и стеной полагая при этом, что кронштейн чугунный (см. п. 5.2.1).

Из условия неподвижности плиты

Детали машин задачи с решением

получим

Детали машин задачи с решением

Таким образом, необходимая полная затяжка болта составит

Детали машин задачи с решением

Так как при расчете не учитывалось влияние собственного веса кронштейна и вибрации, имеющей место при работе электромотора, расчетное усилие для болта верхнего ряда необходимо увеличить (обычно достаточно в 1,5 раза)

Детали машин задачи с решением

Хотя болты среднего и нижнего рядов несут меньшую нагрузку, чем верхнего ряда, все болты делаем одинаковыми.

2 Принимаем, что материал кронштейна — сталь Ст 5. Крепление кронштейна осуществляется к кирпичной стене, выполненной на цементном растворе.

3 Для болтового соединения с неконтролируемой затяжкой принимаем Детали машин задачи с решением = 2,5 (см. п. 3).

По таблице А1 для стали Ст 5 предел текучести материала

Детали машин задачи с решением

Допускаемое напряжение растяжения по (5.3)

Детали машин задачи с решением

4 Расчетный внутренний диаметр резьбы болта

Детали машин задачи с решением

Принимаем болт с метрической резьбой. По таблице Б1 внутренний диаметр резьбы

Детали машин задачи с решением

Обозначение резьбы M18x2,5 ГОСТ 9150-81.

5 Общая затяжка шести болтов прижимает плиту кронштейна к стене с усилием

Детали машин задачи с решением

6 Площадь плиты кронштейна составляет примерно (размеры кронштейна см. на рисунке 5.17)

Детали машин задачи с решением

7 Если основание (опорная поверхность) выполнено из материала (бетон, кирпичная кладка, дерево) менее прочного, чем кронштейн, производят проверку прочности основания по напряжениям смятия согласно (5.6)

Детали машин задачи с решением

Полученное напряжение смятия равное

Детали машин задачи с решением

допустимо, если выполнить стену кирпичной на цементном растворе для которой

Детали машин задачи с решением

Тема: Шпоночные, шлицевые соединения

Теоретический материал но расчету соединений шпоночных и зубчатых (шлицевых) изложен в [1, с. 136… 141], [2, с. 91… 104], [3, с. 87… 100], [4, с. 101… 111].

Решение задач можно вести в следующем порядке.

1) По диаметру вала Детали машин задачи с решением определить размеры поперечного сечения шпонок или размеры и число зубьев шлицевого соединения.

2) Допускаемое напряжение смятия Детали машин задачи с решением определяется пределом текучести Детали машин задачи с решением и зависит от вида приложенной нагрузки и характеристик материалов контактирующих деталей. Значение Детали машин задачи с решением выбирается в расчете на наименее прочный материал их тех, что находятся в контакте.

Тогда

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — предел текучести, МПа; Детали машин задачи с решением — коэффициент запаса.

При нереверсивной нагрузке, мало изменяющейся по величине, принимают коэффициент запаса Детали машин задачи с решением =1,9… 2,3 , а при частых пусках и остановках — Детали машин задачи с решением =2,9… 3,5; при реверсивной нагрузке коэффициент запаса повышают на 30 %.

Допускаемые напряжения на срез для шпонок обычно принимают Детали машин задачи с решением = 60… 100 МПа (меньшее значение принимают при динамических нагрузках).

Для шлицевых соединений фактические напряжения сильно зависят от координаты рассматриваемой точки на шлице и поэтому они оказываются значительно больше средних. Это обстоятельство можно учесть, если уменьшать допускаемые напряжения, увеличивая при этом коэффициенты запаса. При статической нагрузке допускаемые напряжения смятия можно принимать Детали машин задачи с решением = 80… 120 МПа при твердости поверхности шлицев Детали машин задачи с решением и Детали машин задачи с решением = 120… 200 МПа при твердости поверхности шлицев Детали машин задачи с решением. В случае подвижного соединения допускаемые напряжения уменьшают в два раза.

3) Проверить прочность элементов соединения в соответствии с видами разрушения.

а) Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение. Стандарт предусматривает для каждого диаметра вала определенные размеры поперечного сечения шпонки. Поэтому при проектных расчетах размеры Детали машин задачи с решением и Детали машин задачи с решением принимают из таблицы Б4 и определяют расчетную длину Детали машин задачи с решением шпонки

Детали машин задачи с решением

Длину шпонки Детали машин задачи с решением выбирают из стандартного ряда (таблица Б4). Длину ступицы Детали машин задачи с решением назначают на 8… 10 мм больше длины шпонки. Если по результатам расчета шпоночного соединения получают длину ступицы Детали машин задачи с решением то вместо шпоночного целесообразнее применить шлицевое соединение или соединение с натягом.

Причиной разрушения шпоночного соединения, помимо нормальных пластических деформаций, может быть пластический сдвиг (срез), вызванный наибольшими касательными напряжениями.

И тогда шпонки проверяют на срез

Детали машин задачи с решением

Однако если размеры поперечного сечения шпонки в зависимости от диаметра вала выбираются из нормального ряда, то выполнять такой расчет нет необходимости, так как условие прочности на срез выполняется автоматически.

б) Сегментные шпонки. Размеры сегментных шпонок рекомендуется выбирать в соответствии с данными таблицы Б5 . Расчет сегментных шпонок проводится в форме проверочного и выполняется по той же методике и по тем же формулам, что и расчет на сопротивление смятию для призматических шпоночных соединений. Тогда

Детали машин задачи с решением

Проверка соединения на срез осуществляется по формуле (6.3), принимая при этом Детали машин задачи с решением.

в) Штифтовые соединения.

Диаметр Детали машин задачи с решением и расчетную длину штифта (цилиндрической шпонки) Детали машин задачи с решением в первом приближении принимают по соотношениям в зависимости от диаметра вала Детали машин задачи с решением:

Детали машин задачи с решением

и уточняют по ГОСТ (таблица Б8).

  • штифт расположен параллельно оси вращения (рисунок 6.8) соединение при этом обеспечивает передачу момента вращения Детали машин задачи с решением.

При нагружении внешним моментом в продольном сечении штифта появляются касательные напряжения, которые не могут превышать предела текучести при сдвиге.

Условие прочности на сопротивление срезу для осевого штифтового соединения можно записать как

Детали машин задачи с решением

Условие отсутствия на поверхности контакта пластических деформаций (смятия), вызванных нормальными напряжениями, записывается в виде (см. формулу (4.29) [1, с. 137])

Детали машин задачи с решением

По указанным формулам можно определить длину шпонки, задавшись ее диаметром, или задавшись ее длиной, найти диаметр шпонки.

штифт установлен в радиальном направлении (рисунок 6.2).

Здесь каждая поверхность среза представляет собой круг. Как уже было сказано выше, в момент среза на этих поверхностях действуют касательные напряжения, равные пределу текучести при сдвиге. Тогда условие прочности на сопротивление срезу имеет вид

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — число поверхностей среза.

в) Шлицевые соединения.

Смятие и износ рабочих поверхностей зубьев связаны с одним и тем же параметром — напряжением смятия Детали машин задачи с решением. Это позволяет рассматривать Детали машин задачи с решением как обобщенный критерий расчета и на смятие и на износ, принимая при этом Детали машин задачи с решением на основе опыта эксплуатации подобных конструкций. Такой расчет будет называться упрощенным расчетом по обобщенному критерию.

При проектировочном расчете шлицевых соединений после выбора размеров сечения зубьев по стандарту (таблицы Б6 и Б7) определяют длину зубьев Детали машин задачи с решением из условия прочности по напряжениям смятия (см. формулу 4.30 [1, с. 140])

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями (зависит от точности изготовления и условий работы), Детали машин задачи с решением = 1,1… 1,5.

Геометрические размеры шлица вычисляют в зависимости от шлицевого соединения. Так для прямобочных шлицев

Детали машин задачи с решением

для эвольвентных

Детали машин задачи с решением

Если получается, что Детали машин задачи с решением, то изменяют размеры, термообработку или принимают другой вид соединения.

Длину ступицы принимают Детали машин задачи с решением и более в зависимости от конструкции соединения.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Помощь по деталям машин

Задача №6.3.1

Выбрать по стандарту призматическую шпонку для соединения шестерни с валом Детали машин задачи с решением = 55 мм (рисунок 6.11). Материал шестерни -Сталь 40Х, материал шпонки — Сталь 45, длина ступицы Детали машин задачи с решением =72 мм,

Детали машин задачи с решением

передаваемый момент Детали машин задачи с решением = 500 Нм при постоянной реверсивной нагрузке.

Решение:

1 Согласно стандарту, на призматические шпонки (таблица Б4) выбираем шпонку со следующими размерами: Детали машин задачи с решениемДетали машин задачи с решением. Учитывая длину ступицы определяем длину шпонки (см. п. 2, а) Детали машин задачи с решением, затем из стандартного ряда (таблица Б4) выбираем длину шпонки Детали машин задачи с решением мм; расчетная длина

Детали машин задачи с решением

Принята «Шпонка 16 х 10 х 63 ГОСТ 23360 — 78».

2 Находим допускаемое напряжение смятия. Для материала шпонки — Сталь 45 (по заданию) Детали машин задачи с решением = 290 МПа (таблица А1) допускаемый коэффициент запаса прочности Детали машин задачи с решением = 2,5 (см. п. 2) по формуле (6.1)

Детали машин задачи с решением

3 Проверяем соединение на смятие (см. формулу (4.29) [1, с. 137])

Детали машин задачи с решением

Условие прочности выполнено.

Задача №6.3.2

Подобрать шлицевое соединение для блока шестерен с валом коробки передач (рисунок 6.12). Расчетный диаметр вала Детали машин задачи с решением = 35 мм, рабочая длина ступицы блока Детали машин задачи с решением = 65 мм. Соединение передает Детали машин задачи с решением = 200 Н м при спокойной нагрузке. Материал вала — Сталь 45 (Детали машин задачи с решением = 290 МПа), материал блока зубчатых колес -Сталь 40Х (Детали машин задачи с решением = 600 МПа).

Детали машин задачи с решением

Рабочие поверхности зубьев закалены Детали машин задачи с решением. Блок шестерен переключается не под нагрузкой.

Решение:

1 Выбираем прямобочное шлицевое соединение как наиболее распространенное. Для закаленных зубьев принимаем центрирование по внутреннему диаметру.

2 По таблице Б7 находим размеры соединения по средней серии, которая рекомендуется при перемещении ступиц не под нагрузкой. Для диаметра вала

Детали машин задачи с решением
Детали машин задачи с решением

3 Для подвижного соединения при спокойной нагрузке принимаем Детали машин задачи с решением (см. п. 2).

4 Геометрические размеры шлица вычисляют по формуле (6.10)

Детали машин задачи с решением

По формуле (6.9) расчетное условное напряжение смятия

Детали машин задачи с решением

что удовлетворяет условию Детали машин задачи с решением

Задача №6.3.3

Подобрать и проверить на прочность подвижное шлицевое соединение (шлицы эвольвентные) вала при передаче момента Детали машин задачи с решением диаметр вала Детали машин задачи с решением. Рабочие поверхности шлицев подвергнуты специальной термообработке. Принять длину ступицы шестерни Детали машин задачи с решением.

Решение:

1 Для эвольвентных шлицев по таблице Б6 выбираем шлицевое соединение с Детали машин задачи с решением = 3 мм (при Детали машин задачи с решением =1,5 мм получается слишком большое число зубьев).

Итак,

Детали машин задачи с решением

2 Для подвижного соединения при спокойной нагрузке при зубьях подвергнутых специальной термообработке Детали машин задачи с решением = 80 МПа.

3 Геометрические размеры шлица вычисляют по формуле (6.11)

Детали машин задачи с решением

Проверяем соединение на смятие.

Детали машин задачи с решением

что меньше Детали машин задачи с решением.

Задача №6.3.4

На консольную часть вала центробежного насоса, выполненного из стали 45, насажено колесо зубчатой передачи (Сталь 35) с помощью штифта (цилиндрической шпонки — см. рисунок 6.8). Штифт (сталь Ст 6) установлен с натягом (напряженное соединение). Определить размеры штифта, если: мощность Детали машин задачи с решением = 10 кВт, частота вращения Детали машин задачи с решением = 980 об/мин, диаметр вала Детали машин задачи с решением = 35 мм.

Решение:

1 Определяем момент, передаваемый валом,

Детали машин задачи с решением

2 Диаметр Детали машин задачи с решением и расчетную длину штифта Детали машин задачи с решением принимают по соотношениям (6.5):

Детали машин задачи с решением

3 Допускаемые напряжения смятия (см. п. 2) для Стали 35, как наименее прочной из материалов соединения, Детали машин задачи с решением = 260 МПа коэффициент запаса Детали машин задачи с решением = 3,0; тогда по формуле (6.1)

Детали машин задачи с решением

Допускаемые напряжения среза принимаем

Детали машин задачи с решением

Проверяем соединение на смятие по формуле (6.7)

Детали машин задачи с решением

5 Условие прочности на срез по формуле (6.6)

Детали машин задачи с решением

Принимаем штифт по таблице Б8 «Штифт бтб х 30 ГОСТ 3128- 70».

Тема: Передача винт- гайка

Прежде чем приступить к расчету передач винт-гайка следует изучить теоретический материал, изложенный в конспекте [1, с. 76… 78] и литературе [2, с. 310… 313], [3, с. 292… 294]; [4, с.262…268].

Некоторые затруднения вызывает расчет клинчатого домкрата, показанного на рисунке 7.3.

В этом случае необходимо обратить внимание на то, что усилие на винт Детали машин задачи с решением в явном виде не задано, а его необходимо определить из уравнения равновесия клина Детали машин задачи с решением (рисунок 7.11).

Детали машин задачи с решением

Сила Детали машин задачи с решением действующая со стороны груза, уравновешивается силой нормального давления Детали машин задачи с решением и силой трения Детали машин задачи с решением. Равнодействующая реакция Детали машин задачи с решением на стыке ползунов отклонена от нормали на угол трения Детали машин задачи с решением . Проецируя равнодействующую Детали машин задачи с решением на направление Детали машин задачи с решением получим силу, которая приложена к винту

Детали машин задачи с решением

Теперь можно перейти к расчету передачи винт-гайка по стандартной методике, приведенной в литературе, указанной выше.

1) Назначают материалы для изготовления винта и гайки или принимают в соответствие с заданием. Механические характеристики материалов приведены в Приложении А.

2) Определяют допускаемые напряжения Детали машин задачи с решением для материала винта, Детали машин задачи с решением — для материала гайки,

Допускаемое напряжение Детали машин задачи с решением на растяжение или сжатие стальных винтов вычисляют , назначая коэффициент запаса Детали машин задачи с решением = 2,5… 3,0.

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — предел текучести основного металла (таблица А1).

Допускаемые напряжения для материала гайки обычно принимают следующими:

  • на смятие бронзовой (чугунной) гайки по чугуну или стали Детали машин задачи с решением =42… 55 МПа;
  • на растяжение: для бронзы Детали машин задачи с решением = 34… 44 МПа, для чугуна Детали машин задачи с решением = 20… 24 МПа.

3) Принимают допускаемое давление Детали машин задачи с решением между витками резьбы винта и гайки. Для пар трения: сталь по чугуну Детали машин задачи с решением = 5… 6 МПа, сталь по бронзе Детали машин задачи с решением = 8… 10 МПа, закаленная сталь по бронзе Детали машин задачи с решением= 10… 12 МПа.

4) Задаемся (или задано в условии задачи) профилем резьбы и относительной рабочей высотой профиля Детали машин задачи с решением, учитывая величину и направление осевой нагрузки. Так для прямоугольной и трапецеидальной резьбы Детали машин задачи с решением = 0,5; для упорной Детали машин задачи с решением = 0,75; для треугольной Детали машин задачи с решением^ = 0,541.

5) Выбираем конструкцию гайки — цельная, разъемная — и принимаем коэффициент высоты гайки: для цельных гаек Детали машин задачи с решением = 1,2… 2,5; для разъемных — Детали машин задачи с решением = 2,5… 3,5 (большие значения для резьб меньших диаметров).

6) Определяем средний диаметр резьбы из условия износостойкости

Детали машин задачи с решением

по которому подбирают ближайшие стандартные значения параметров резьбы — диаметры: внутренний Детали машин задачи с решением, средний Детали машин задачи с решением, наружный Детали машин задачи с решением, шаг Детали машин задачи с решением (таблицы Б2, БЗ).

Резьба, параметры которой определены из расчета на износостойкость, обычно имеет избыточный запас прочности на срез, поэтому резьбу винта и гайки на срез обычно не проверяют.

7) Определяется угол подъема винтовой линии Детали машин задачи с решением и проверяется условие самоторможения

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — число заходов резьбы; Детали машин задачи с решением — угол трения; Детали машин задачи с решением — коэффициент трения скольжения (таблица 7.11)

Детали машин задачи с решением

8) Определяются расчетные и конструктивные размеры гайки. а) Высота гайки

Детали машин задачи с решением

б) Число витков гайки определяют, учитывая неравномерность распределения осевой нагрузки по виткам резьбы, выдерживая условие

Детали машин задачи с решением

в) Наружный диаметр Детали машин задачи с решением определяется из условия ее прочности на растяжение и кручение:

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — наружный диаметр резьбы. Отсюда

Детали машин задачи с решением

г) Диаметр бурта гайки

Детали машин задачи с решением

9) Винт проверяется на прочность. Этот расчет выполняется как проверочный. Так как тело винта одновременно подвергается сжатию (или растяжению) и кручению, то, согласно энергетической теории, условие прочности винта записывается так:

Детали машин задачи с решением

Здесь

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — осевая сила; Детали машин задачи с решением — внутренний диаметр резьбы;

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — момент сил в резьбе.

Приближенно можно провести проверочный расчет винта на прочность по расчетной осевой силе Детали машин задачи с решением (см. расчет затянутых болтов) по условию

Детали машин задачи с решением

10) Проводится расчет винта па устойчивость. Этот расчет также выполняется как проверочный для работающих на сжатие длинных винтов. Условие устойчивости имеет вид

Детали машин задачи с решением

Здесь Детали машин задачи с решением — коэффициент продольного изгиба, зависящий от материала винта и гибкости Детали машин задачи с решением стержня (таблица 7.12). Гибкость стержня можно определить по формуле

Детали машин задачи с решением

где Детали машин задачи с решением — коэффициент приведения длины (для двухопорных винтов Детали машин задачи с решением = 1; если опорной является гайка, то Детали машин задачи с решением = 2); Детали машин задачи с решением -расчетная длина винта (для двухопорных винтов — расстояние между опорами; если опорой является гайка, то расстояние от середины гайки до свободного конца Детали машин задачи с решением); Детали машин задачи с решением — радиус инерции сечения (для винта Детали машин задачи с решением).

Детали машин задачи с решением

Нижние значения Детали машин задачи с решением относятся к сталям повышенного качества.
11) Определяется длина рукоятки. Усилие, прикладываемое на рукоятке винтового механизма, должно обеспечивать преодоление момента сил трения в резьбе

Детали машин задачи с решением

Длину рукоятки определим из равенства моментов силы трения в резьбе и усилия, приложенного к рукоятке, приняв при этом усилие рабочего на рукоятку Детали машин задачи с решением тогда

Детали машин задачи с решением

Возможно эта страница вам будет полезна:

Заказать работу по деталям машин

Задача №7.3.1

Рассчитать основные параметры ручного домкрата (рисунок 7.12) грузоподъемностью Детали машин задачи с решением = 50 кН. Длина винта Детали машин задачи с решением = 500 мм, его материал — сталь 45, материал гайки — серый чугун СЧ18. Резьба трапецеидальная.

Решение:

1 Расчет винта

1.1 Вес груза Детали машин задачи с решением сжимает винт таким же по величине усилием, т.е. Детали машин задачи с решением = Детали машин задачи с решением. Для обеспечения самоторможения принимаем однозаходную резьбу.

1.2 По условию износостойкости (7.2) резьбы определяем ее средний диаметр Детали машин задачи с решением, приняв

Детали машин задачи с решением
Детали машин задачи с решением

допускаемое давление в резьбе Детали машин задачи с решением = 6 МПа (см. п.п. 3, 4, 5)

Детали машин задачи с решением

Принимаем стандартную трапецеидальную (по заданию) резьбу винта (таблица Б2) с параметрами: наружный диаметр Детали машин задачи с решением = 50 мм, внутренний диаметр Детали машин задачи с решением =41 мм, средний диаметр Детали машин задачи с решением = 46 мм, шаг резьбы Детали машин задачи с решением = 8 мм.

1.3 Определяем угол подъема резьбы Детали машин задачи с решением на среднем диаметре (7.3) и проверяем наличие самоторможения (7.4), приняв по таблице 7.11 коэффициент трения Детали машин задачи с решением = 0,15 (угол трения Детали машин задачи с решением = 8,53°)

Детали машин задачи с решением

Условие самоторможения соблюдено, так как Детали машин задачи с решением.

1.4 Проверка винта на прочность. Принимая допускаемое напряжение на растяжение Детали машин задачи с решением = 90 МПа, определяем напряжение (7.7)

Детали машин задачи с решением

Прочность винта обеспечена.

1.5 Проверка винта на устойчивость. Расчетная длина винта Детали машин задачи с решением (при высоте гайки (7.5) Детали машин задачи с решением) равна

Детали машин задачи с решением

Тогда гибкость винта (при Детали машин задачи с решением) будет равна (7.15)

Детали машин задачи с решением

1.6 По таблице 5.11 находим коэффициент продольного изгиба

Детали машин задачи с решением

Тогда, приняв по (7.1)

Детали машин задачи с решением

будем иметь по (7.14)

Детали машин задачи с решением

Устойчивость винта обеспечена. 2 Расчет гайки

2.1 Определим ее наружный диаметр Детали машин задачи с решением гайки по формуле (7.8), приняв Детали машин задачи с решением = 22 МПа, тогда:

Детали машин задачи с решением

Принимаем Детали машин задачи с решением = 80 мм.

2.2 Диаметр бурта Детали машин задачи с решением определяем по эмпирической зависимости (7.9)

Детали машин задачи с решением

Принимаем Детали машин задачи с решением= 110 мм.

2.3 Выполним проверку бурта на смятие

Детали машин задачи с решением

что значительно меньше допускаемого напряжения Детали машин задачи с решением = 90 МПа.

3 Расчет рукоятки

3.1 Момент сил трения в резьбе по формуле (7.16)

Детали машин задачи с решением

3.2 Длина рукоятки по формуле (7.17)

Детали машин задачи с решением

Примем длину рукоятки равной 1190 мм.

Кстати готовые задачи на продажу и теория из учебников по предмету детали машин тут.

Тема: Кинематический и силовой расчет передаточного механизма

Приступая к расчету кинематических и силовых параметров механических передач, студенты должны изучить материал, изложенный в конспекте [1, с.29… 34] или в источниках [2, с.117… 119], [3, с.111…113], [4, с. 114… 115].

Решение задач можно вести в следующем порядке.

1) Определяют передаточные отношения передач; под передаточным отношением и понимается отношение угловых скоростей на ведущем и ведомом колесах (валах) передачи. Помимо этого передаточное отношение передачи можно определить

Детали машин задачи с решением

2) Вычисляют частоту вращения и угловую скорость на всех валах привода; зная передаточное отношение и опираясь на (6.1), можно вычислить угловую скорость

Детали машин задачи с решением

и так далее для каждого вала привода.

Угловую скорость Детали машин задачи с решением, рад/с, не всегда удобно использовать как характеристику скорости вращательного движения. Многие каталоги и рекомендации в технике для этого применяют частоту вращения Детали машин задачи с решением об/мин. Угловая скорость и частота вращения связаны соотношением

Детали машин задачи с решением

3) Вычисляют мощность на валах привода;

мощность вращательного движения Детали машин задачи с решением Вт, уменьшается пропорционально к.п.д. механических устройств, служащих для передачи движения с вала на вал

Детали машин задачи с решением

здесь Детали машин задачи с решением — к.п.д. передачи;

Детали машин задачи с решением — к.п.д. пары подшипников (опор) вала. 4) Определяют величину вращающего момента на валах привода; момент вращения — Детали машин задачи с решением Нм. Если мощность Детали машин задачи с решением выражается в киловаттах, кВт, то

Детали машин задачи с решением

5) Определяют общий к.п.д. и общее передаточное отношение привода.

Как известно, передаточное отношение кинематической цепи, состоящей из Детали машин задачи с решением последовательно установленных пар, равно произведению передаточных отношений этих пар

Детали машин задачи с решением

Общий к.п.д. привода при последовательном соединении механизмов и устройств также определяется произведением частных к.п.д.

Детали машин задачи с решением

Задача №8.3.1

Определить передаточное отношение между входными и выходными звеньями и каждой передачи в отдельности; угловую скорость, число оборотов, мощность и крутящий момент каждого вала; общий коэффициент полезного действия двухступенчатой передачи, изображенной на рисунке 8.11.

Числа зубьев колес соответствующих передач: Детали машин задачи с решениемДетали машин задачи с решением

Детали машин задачи с решением

к.п.д. зубчатой цилиндрической передачи Детали машин задачи с решением = 0,97; к.п.д., учитывающий потери в опорах одного вала, Детали машин задачи с решением = 0,99; полезная мощность, подводимая к первому валу Детали машин задачи с решением = 10 кВт; скорость вращения первого вала

Детали машин задачи с решением
Детали машин задачи с решением

Решение:

1 Передаточные отношения передач по формуле (8.1)

Детали машин задачи с решением

тогда общее передаточное отношение двухступенчатой передачи согласно формуле (8.7)

Детали машин задачи с решением

2 Определяем угловые скорости и частоты вращения валов по формулам (8.2) и (8.3)

Детали машин задачи с решением
Детали машин задачи с решением

3 Мощности на валах передаточного механизма согласно формуле (8.4)

Детали машин задачи с решением

4 Моменты на валах передаточного механизма по (8.5) или (8.6)

Детали машин задачи с решением

5 Общий к.п.д. передаточного механизма согласно формуле (8.8)

Детали машин задачи с решением