Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Решение задач - файл 1.docx


Решение задач
скачать (496 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx496kb.18.12.2011 17:12скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Міністерство освіти і науки України

Одеський національний політехнічний університет

____________________________________________________________

Кафедра теорітичной механіки и машиноведення

Контрольна робота

за дисципліною

«деталі машин»

Виконав студент гр. ПКП 09101

Кіркін А. В.

Перевірив ___________________

профессор Мотулько Б. В.

ОДЕСА – 2009



Вариант № 1

Задача № 1

Рассчитать нахлёсточное сварное соединение равнополочного уголка с косынкой, нагруженное растягивающей силой F=200кН. Соединение должно быть равнопрочным цельной конструкции. Сварка ручная дуговая, электродом – Э42А. материал деталей – сталь Ст5.

Решение :

  1. Определяем допускаемое напряжение растяжения (сжатия) сварного шва. Принимаем: предел текучести материала для стали Ст5 ��т =265 МПа и коэффициент запаса прочности для низкоуглеродистых сталей [n]=1,3…1,6 принимаем [n]=1,45 из этого, допускаемое напряжение растяжения : ��р(с) =��т/[n]=265/1,45=182,76МПа

  2. Из уравнения прочности: ��р(с)=��/ ��р(с) определим требуемую площадь поперечного сечения уголка (площадь профиля): ��р(с) ≥F/ ��р(с) ��р(с) =200∙103/182,76∙106=10,9∙10-4 м2=10,9 см2.

  3. По таблицы справочника (Гост 8509-72) при S=10,9см2 подбираем равнополочный уголок профиля №7,5 75х75х7 (мм), то есть : b=75мм; d=7мм;zo=2,10см.

  4. С помощью таблицы П56 вычисляем допустимое напряжение шва при срезе: [��ср]э= 0,65[��р(с) ]=0,65∙182,76=118,79МПа.

  5. Принимаем катет шва равным толщине полки уголка ķ =d=7мм. Определим суммарную длину шва: из формулы: ��ср=F/Scр=F/(0.7ķL)≤ [��ср]э



Lсум=F/(0.7ķ [��ср]э)= 200∙103/0.7∙7∙10-3∙118.78∙106=0.343м.

  1. Определим размеры ℓл; ℓ1ф; : длинна лобового шва согласно условия ℓл=2z0л=2∙2.10=4.20см.

Тогда суммарная длинна швов ℓи ℓ равняется: Lсум - ℓл =343-42=301мм.

По формулам: ℓ=Lф(b-z0)/b и ℓ=Lфz0/b определяем: ℓ=301(75-21)/75=216,7мм. ℓ=301∙21/75=84,28мм.

Учитывая возможные дефекты сварки принимаем : ℓл=50мм., ℓ=225мм., ℓ=90мм.

Вывод: Для обеспечения равнопрочного соединения необходимо сварить с косынкой равнополочный уголок профиля № 7,5 сварными швами следующей длинны: ℓл=50мм., ℓ=225мм., ℓ=90мм.

Задача № 2

Подобрать посадку полумуфты из стали марки Ст5 на вал из стали 45. Соединение нагружено вращающим моментом Т=45∙103Нм; диаметр посад-ки d=250 мм., наружный диаметр ступи-цы d2=370мм., длинна ступицы λ=260мм, вал сплошной (d1=0). Шеро-ховатость посадочных поверхностей вала Ra1=2,5мкм., отверстия Ra2=5мкм. Сборка соединения – запрессовкой.

Решение:

  1. Определим среднее контактное давление Pm, гарантирующее взаимную неподвижность деталей в соединении: Pm≥2KT/(πƒd2λ) где: Коэффициент запаса сцепления К=1,5…2. . Коэффициент трения скольжения ƒ=0,11…0,18

принимаем К=1,75; ƒ=0,15.

Pm≥2KT/(πƒd2λ)=2∙1,75∙45∙103/(π∙0,15∙2502∙260∙10-9)=20,58∙106= 20,6 МПа.

  1. 

  2. Расчётный натяг: Np= Pmd(c1/E1+ c2/E2), где E1= E2=2,1∙1011Па – модуль продольной

упругости для охватывающей(E1) и охватываемой (E2)

стальных деталей соединения. Коэффициент Пуассона ν12=0,3 по табл.П2. c1=1- ν1=1-03=0,7 c2=[1+(d/d1)2]/ [1-(d/d1)2]+ ν2=[1+(250/370)2]/ [1-(250/370)2]+0.3=3.004≈3.

Следовательно: Np= Pmd(c1/E1+ c2/E2)= 20,6∙106∙250∙10-3∙(0,7/2,1∙1011+3/2,1∙1011)= =90,7∙10-6= 90,7мкм.

  1. Требуемый натяг Nт= Np+1,2(Ra1+ Ra2) Nт =90.7+1.2(2.5+5)=99.7мкм.



  1. Назначаем посадку по d=250мм и Nт≈100мкм.

Близкой к Nт≈100мкм является посадка Ø250Н7/s6 для которой Ø250 (+0,19+0,158) – поле допуска для вала. Ø250 (+0,052) – поле допуска для отверстия муфты. (в скобках указаны предельные отклонения)

Наименьший натяг Nmin=106мкм.

Наибольший натяг Nmax=1900 мкм.

Наибольший расчётный натяг

Np max=Nmax-1.2(Ra1+ Ra2) =190-1.2(2.5+5)=182мкм.

  1. Проверка прочности центра ступицы муфты:

Наибольшее контактное давление:

pmax= Np max/d(c1/E1+ c2/E2)=182∙10-6/250∙10-3(0.333+1.429)∙10-11=41.36∙106= =41.4МПа по табл.П3 находим предел текучести для Ст.5 ��т =265 МПа

Эквивалентное напряжение для опасных точек внутренней поверхности центра муфты

��э=2 pmax/[1-(d/d1)2]=2∙41,4/[1-(250/370)2]=153,3МПа< ��т.

  1. Сила запрессовки:

F=πƒdλ pmax=π∙0.15∙250∙260∙10-6∙41.4∙106=1267кН.

Вывод: для создания прочного соединения мухты с валом следует выбрать

посадку Ø250Н7/s6 и для запрессовки приложить силу равную 1267 кН.



Задача №3

Рассчитать шпильки, которыми стальная крышка крепится к стальному цилиндри-ческому сосуду. Давление в цилиндре p=0,2МПа, внутренний диаметр сосуда D=430мм.,материал шпилек сталь 40Х, число шпилек Z=12.шпильки поставлены с предварительной затяжкой. Прокладка толстая из резины.

Решение:

В подобных конструкциях болты (шпильки) должны быть предварительно ( при монтаже) достаточно сильно затянуты, что бы при действии рабочей нагрузки не нарушалось герметичность стыка.

  1. Определим суммарную силу затяжки воспринимаемую шпильками: Fз= pπD24 = 0.2∙3.14∙43024 = 29∙103 H.

  2. Допускаемое напряжение для шпилек из стали 40Х при στ=270МПа (по табл.П3) и [n] =2

р]= στ/[n]=270/2=135МПа

  1. Используя формулу : σр=4 ķзатКFт/(zπdp2)≤ [σр] при ķзат=1,3 и К=2,2 (для мягкой прокладки) получаем:

dp4ķзатКFзzπ[σр] = 4×1,3×2,2×29×103 12×3,14×135×106=65,21×10-6=8,07×10-3м.

по табл. П30 принимаем шпильку М10 с шагом резьбы р=1,5мм.

Вывод: для крепления крышки к стальному сосуду необходимо использовать

шпильки М10х1,5.

Задача №4

Подобрать и проверить на прочность призматическую шпонку со скруглёнными концами для крепления червячного колеса. Передаваемый вращающий момент Т=1400 Нм; диаметр вала d=100мм; длинна ступицы вала λст=120мм. Вал, ступица и шпонка – стальные.



Решение:

  1. По табл.П49 (СТ СЭВ 189-75) для d=100мм. подбираем призматическую шпонку bxh = 28х16 мм.длинну шпонки выбираем так, что бы она была меньше длинны ступицы червячного колеса (λст=120мм) на 3…10 мм и не выходила за границу предельных размеров для шпонок. Принимаем ℓ=100мм.



  1. Расчётная длинна шпонки

р=ℓ-b=100-28=72мм.

так как шпонка исполнения А (со скруглёнными краями).

  1. Проверяем выбранную шпонку на смятие:

Расчётное напряжение смятия

σсм= FtSсм =≈4.4T(dhlp )≤σсм

σсм=4,4×1400100×16×72×10-9=53,47×106Па

это напряжение значительно ниже допустимого

[σсм]=100…150 МПа

Условное обозначение: шпонка 28х16х100 Ст СЭВ 189-75

Вывод: Для установки червячного колеса при заданных условиях следует

использовать шпонку 28х16х100 Ст СЭВ 189-75

Задача №5

Выполнить расчёт клиноременной передачи. Передаваемая мощность ^ Р=6кВт, частота вращения ведущего шкива n1=960 об/мин., передаточное число u=3,. межосевое расстояние а=600мм. колебания нагрузки умеренные.

Решение:

  1. Вычерчиваем кинематическую схему передачи.

  2. При Р=6кВт и ориентировочном значении va>10м/с по табл.П15 рекомендованы ремни А и Б.

  3. 

  4. Определим диаметр ведущего шкива и скорость ремня. По табл.П8 принимаем

    1. Для ремня типа А dp1А=125мм.

    2. Для ремня типа Б dp1Б=160мм.

Скорости ремней

va= πdp1n160 =3.14×0.125×96060 =6.28м/с.

6,28м/с<v=30м/с.

vв= πdp1n160 = 3.14×0.160×96060 =8,04м/с

8,04м/с <v=30м/с.

  1. Вычислим частоту вращения и диаметр ведомого шкива по формуле: ί = ω12=n1/ n2=D2/[D1(1-ε)]

u = n1/ n2;

n2 = n1u =9603 = 320 об/мин.

ε –коэффициент упругого скольжения

ε = (υ1-υ2)/ υ1 = 0.01…0,02

принимаем ε = 0,015 ,

получаем для ремня типа А:

dp2А= udp1А(1-ε) = 3×125×0,985 = 369 мм.

по табл. П8 принимаем dp2А= 355мм.

и для ремня типа Б:

dp2Б= u dp1Б(1-ε) = 3×160×0,985 = 473 мм.

по табл. П8 принимаем dp2Б=450 мм.

  1. Уточняем передаточное отношение и частоту вращения ведомого вала:

- для передачи с ремнём типа А:

uА =dp2Аdp1А×1-ε =355125×1-0,015=2,88 об/мин.

n = n1= 9602,88 = 333,3 об/мин.

- для передачи с ремнём типа Б:

uБ =dp2Бdp1Б×1-ε =450160×1-0,015=2,85 об/мин.

n = n1= 9602,85 = 336,8 об/мин.

  1. По формуле φ≈180о-D2-D1/a×60o находим угол обхвата:

φА≈180о-355-125/600×60o=157о> φ=120о

φБ≈180о-450-160/600×60o=151о> φ=120о

  1. По формуле L=2a+π2D1+D2+D2-D12/(4a) определяем длинну ремня:

Для ремня типа А:

LА=2a+π2dp1А+dp2А+dp2А-dp1А2/(4a) =2×600+π2125+355+355-1254×600=1975,64мм.

По табл. П8 для ремня типа А принимаем: LА=2000 мм.

Для ремня типа Б:

LБ=2a+π2dp1Б+dp2Б+dp2Б-dp1Б2/(4a) =2×600+π2160+450+450-1604×600=2192,74мм.

По табл. П8 для ремня типа Б принимаем: LБ=2240 мм.

  1. По формуле ν=υL≤10…20c-1 проверяем частоту пробега ремня:

νА=υАLА= 6,282 = 3,14с-1<[ ν]min=10c-1.

νБ=υБLБ= 8,042,24 = 3,58с-1<[ ν]min.

  1. По формуле a=2L-π dp1+dp2+2L-π(dp1+dp2)2-8(dp2-dp1)2 /8

уточняем межосевое расстояние:

аБ=2LБ-π dp1Б+dp2Б+2LБ-π( dp1Б+dp2Б)2-8(dp2Б- dp1Б)2 /8= =2×2240-π160+450+2×2240-π(160+450)2-8(450-160)2 /8= =[2564.6+5,904×106]/8 625 мм.

Примечание: Для ремней типа А, межосевое расстояние не учитывается так-как

Lтабл. -Lрасч.=2000-1976=24мм., следовательно допустимо использовать назначенное aА=600мм., так как aназн. -aуточн.≤10мм.


  1. По формуле [σF ]= σF0 cφcυcpcν определяем допускаемое полезное напряжение


По табл.П8 для ремня типа А при dp1=125мм.

и для ремня типа Б при dp1=160мм.


принимаем σF0А=1,67МПа при σ0=1,18МПа

и σF0Б=1,64МПа при σ0=1,18МПа
Коэффициент угла обхвата (по табл.П12):

СφА=157о=0,94

СφБ=151о=0,92
Скоростные коэффициенты вычисляем по формуле Сυ=1,05-0,0005υ2

СυА=1,05-0,0005υА2=1,05-0,0005×6,282=1,03

СυБ=1,05-0,0005υБ2=1,05-0,0005×8,042=1,01
Коэффициент режима и длительности работы (по табл.П13)

Ср=0,9

Коэффициент типа передачи и ее расположения для клиноременной передачи

Сγ=1

В итоге для ремня типа А:

]= σF0АcφАcυАcpАcνА=1,67×0,94×1,03×0,9=1,45 МПа

Для ремня типа Б:

]= σF0БcφБcυБcpБcνБ=1,67×0,94×1,03×0,9=1,37 МПа


  1. Окружные силы:

FtА=p1 A =6×103/6,28=955,4H

FtБ=p1 Б =6×103/8,04=746,3Н


  1. По формуле n=Ft S0 σF определяем число ремней при S0A=81мм2 для ремней типа А ( по табл.П8) при S0Б=138мм2 для ремней типа Б


nА=FtАS0АσFА =95581×1,45 =8,13.

Принимаем nА=9.
nБ=FtБS0БσFБ =746138×1,37 =3,94.

Принимаем nБ=4.

  1. Силу предварительного натяжения ремней вычисляем по формуле σ0= Q0S ; при σ0=1,18МПа и S=S0


Q0A =σ0nAS0A1.18×9×81=860H

Q0Б =σ0nБS0Б1.18×4×138=651H

  1. 

  2. По формуле F=2Q0 sinφ2определяем силы, действующие на валы и их опоры:


FА=2Q0АsinφА2 =2×860×sin157о2=1688,39Н

FБ=2Q0БsinφБ2 =2×651×sin151о2=1263,32Н.

  1. Окончательный выбор ремня:

При анализе расчёта клиноременной передачи с ремнями типов А и Б предпочтение следует отдать ремню типа Б, так как вместо 9-и ремней типа А, достаточно применить 4-е ремня типа Б. Силы действующие на валы и их опоры у передачи с ремнями типа Б меньше. И габариты передача с ремнями типа А не существенно меньше передачи с ремнями типа Б. В передаче с ремнями типа Б следует использовать механизм натяжения ремней с широким диапазоном изменения межосевого расстояния.


  1. По табл.П9 находим параметры шкивов для запроектированной передачи с ремнями типа Б:

р – расчётная ширина канавки шкива = 14,0мм.

b- высота канавки над расчётной шириной = 4,2мм.

h- глубина канавки ниже расчётной ширины = не менее 10,8мм.

e- расстояние между осями канавок = 19,0мм.

f- расстояние между осью крайней канавкой и торцом шкива =12,5мм.

a1- угол канавки при dp1=160мм =34о

a2- угол канавки при dp2=450мм =38о
Наружный диаметр шкивов:

de1= dp1+2 b=160+2×4.2=168,4мм

de2= dp2+2 b=450+2×4.2=458,4мм
Ширина шкивов:

М=(n-1) e +2 f=(4-1)19+2×12,5=82мм.
Вывод: Для выполнения заданных условий при изготовлении клиноременной передача необходимо применить 4-е ремня типа Б 2240×17×10,5. Размеры шкивов:

Ведущего – Ø наружный 168,4мм, угол канавки = 34о, ширина – 82мм.

Ведомого - Ø наружный 458,4мм, угол канавки = 38о, ширина – 82мм.

Межосевое расстояние – 625мм.


Использованная литература:

1.И.И.Устюгов «Детали машин» М. «Высшая школа» 1981г.

2.В.И.Анурьев «Справочник конструктора машиностроителя» М.1980 Т1.

3.С.А.Чернавский «Краткий справочник машиностроителя» М.1966.


Скачать файл (496 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации