Материал: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Прикладная механика» для студентов направления подготовки «Информатика и вычислительная техника». Рябцев В.А., Воропаев А.А

Таблица 7.1. Варианты заданий

колес, проходящие через точки и и направленные параллельно оси вала.

Если число нечетное, то направления окружных сил на схеме нагружения вала (рис. 7.1) изменяются на противоположные.

Если число нечетное, то направления осевых сил на схеме нагружения вала (рис. 7.1) изменяются на противоположные.

В таблице 7.1 силы даны в Ньютонах, момент в Н*мм,

угол в градусах, длины участков – в мм. Во всех вариантах расположения опор относительно мест установки зубчатых колес (схемы на рис. 7.1, а) приняты обозначения: – вращающий момент, передаваемый зубчатыми колесами; и - диаметры зубчатых колес, которые рассчитываются из условия равномерного вращения вала, которое может быть только при силовом равновесии вала; , , - расстояния между опорами и местами установки зубчатых колес.

В соответствии с вариантом задания произвести проектный расчет вала с целью определения диаметра вала из расчета на прочность и жесткость. Для опасного сечения вала подобрать сечение шпонки по табл. 7.2. Определить коэффициент запаса выносливости вала для наиболее нагруженного сечения вала, считая, что концентратором напряжений является шпоночная канавка.

11.1. Порядок расчета вала

1. Из условия равномерного вращения вала определить диаметры зубчатых колес и .

2. Изобразить в масштабе схему нагружения вала.

3. Определить реакции опор вала во взаимно перпендику

лярных плоскостях, указанных на схеме нагружения вала.

4. Рассчитать изгибающие и крутящие моменты в поперечных сечениях вала, построить эпюры изгибающих и

Таблица 7.2

Шпонки призматические (по ГОСТ 23360-78)

Рис.9
d вала, мм	b	h	t1	t2
Св. 12 до 17	5	5	3	2,3
Св. 17 до 22	6	6	3,5	2,8
Св. 22 до 30	8	7	4	3,3
Св. 30 до 38	10	8	5	3,3
Св. 38 до 44	12	8	5	3,3
Св. 44 до 50	14	9	5,5	3,8
Св. 50 до 58	16	10	6	4,3
Св. 58 до 65	18	11	7	4,4
Св. 65 до 75	20	12	7,5	4,9
Св. 75 до 85	22	14	9	5,4
Св. 85 до 95	25	14	9	5,4
Св. 95 до 110	28	16	10	6,4
Св. 110 до 130	32	18	11	7,4
Примечания: 1. Стандартный ряд длин , мм: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 160, 180

крутящих моментов.

5. Рассчитать диаметры вала на прочность по эквивалентным напряжениям (приведенному моменту

)

в наиболее опасных сечениях вала. Опасным сечением вала считать то, в котором приведенный момент нагрузки на вал максимален.

6. Рассчитать вал на жесткость при кручении.

7. Для опасного сечения вала подобрать сечение шпонки по табл. 7.2.

8. Определить коэффициент запаса выносливости вала для наиболее нагруженного сечения вала, считая, что концентратором напряжений является шпоночная канавка.

11.2. Расчет вала на прочность.

При одновременном действии крутящего и изгибающего моментов расчет вала ведут по эквивалентному моменту в сечении (четвертая теория прочности)

= , где - суммарный изгибающий момент в сечении вала.

Опасным сечением вала считать сечение, в котором приведенный момент нагрузки на вал максимален.

Диаметр вала определяется по формуле

,

где = 50 МПа - допускаемое нормальное напряжение материала вала.

Если на вал или его участок действует только крутящий момент , то его диаметр можно определить из условия прочности на кручение:

,

где = 0,5 - допускаемое касательное напряжение материала вала.

11.3. Расчет вала на жесткость

С целью уменьшения упругого мертвого хода в точных и силовых механизмах углы закручивания сечений валов друг относительно друга ограничиваются допускаемым углом закручивания . Условие жесткости вала при кручении имеет вид

,

где - допустимая величина угла закручивания вала на рабочей длине (при расчете принять = 20 угловых минут, то есть рад).

Рабочая длина вала определяется суммированием длин участков вала, на которых крутящий момент вала отличен от нуля.

Диаметр вала на закручиваемом участке определяется по формуле

,

где 8*10⁴ МПа – модуль сдвига материала вала (стали).

Если при диаметре условие жесткости вала не выполнено, то есть , то в качестве диаметра вала принимают наибольший из диаметров и . Полученный диаметр выражают в миллиметрах и округляют до целого числа из предпочтительного ряда размеров, в котором числа заканчиваются цифрами 0, 2, 4, 5, 6, 8.

11.4. Расчет вала на выносливость

Для расчета сечения вала на выносливость использовать [4].

библиографический список

1. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов.–8-е изд., стереотип. –М.: Наука, 1979. –560с. ил.

2. Дубейковский Е. Н. и др. Техническая механика: Учебник для техникумов. Е. Н Дубейковский, Е. С. Саввуш-кин, Л. А. Цейтлин. М.: Машиностроение, 1980. –344с. ил.

3. Расчет на прочность и жесткость стержневых систем. Методические указания по курсу прикладной механики для студентов специальностей 100700, 180100,180400, 200500, 210300, 220300 всех форм обучения/ Воронеж., гос. техн. ун – т; Сост. Д.В. Хван, В.А. Рябцев, В.Н. Потапов. Воронеж, 1999. 31 c. (№ 118-2000).

4. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для втузов/ С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. - М.: Машиностроение, 1984, -351 с.ил.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра теоретической и прикладной механики

Курсовая работа

по дисциплине «Прикладная механика»

Расчеты на прочность и жесткость