Задание 1
Центральное растяжение и сжатие прямых стержней переменного сечения
Для стального ступенчатого стержня, Рисунок 3.1 находящегося под действием сил Fi, приложенных в осевом направлении, требуется:
1) построить эпюры нормальных сил N, нормальных напряжений s;
2) построить эпюру осевых перемещений d;
3) определить его полное удлинение (укорочение) Dl.
Исходные данные в таблице 3.1
Рисунок 3.1
Таблица 3.1
| № п\п | Нагрузка, кН | Площадь сечения А×104, м2 | Длина участка а, м | Угол a, град | ||
| F1, | F2, | F3, | ||||
| 1,2 | ||||||
| 1,5 | ||||||
| 1,8 | ||||||
| 1,1 | ||||||
| 1,3 | ||||||
| 1,7 | ||||||
| 1,9 | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 1,9 | ||||||
| 1,5 | ||||||
| 2,1 | ||||||
| 2,2 | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 2,4 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 0,9 | ||||||
| 0,7 | ||||||
| 0,6 |
Задание 2
Расчет на кручение круглых стержней.
Для стального вала, рисунок 4.1, один конец которого условно принят защемленным, при выбранных исходных данных требуется:
1) найти через известные мощности Pi соответствующие скручивающие моменты mi;
2) найти неизвестный момент m4 из условия равенства нулю угла поворота свободного конца вала;
3) построить эпюру крутящих моментов T;
4) подобрать круглое и кольцевое (при заданном a=d/D) сечения из условий прочности;
5) построить эпюры углов поворота j по длине вала круглого сечения;
Исходные данные в таблице 4.
Рисунок 4.1
Таблица 4
| № п\п | Мощность, кВт | Длины участков, м | Угловая скорость w, рад/с рад\с | a=d/D | Допускаемые напряжения, t, МПа | Допускаемый угол закручивания, q, град\м | ||||
| P1 | P2 | P3 | a | b | c | |||||
| 1,0 | 0,3 | 0,4 | 0,8 | 0,40 | ||||||
| 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,8 | 0,35 | ||||||
| 0,5 | 0,3 | 0,6 | 0,9 | 0,45 | ||||||
| 0,6 | 0,2 | 0,5 | 0,9 | 0,25 | ||||||
| 0,4 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,50 | ||||||
| 0,3 | 0,4 | 0,8 | 0,9 | 0,20 | ||||||
| 0,5 | 0,6 | 0,4 | 0,8 | 0,30 | ||||||
| 0,6 | 0,4 | 0,5 | 0,8 | 0,25 | ||||||
| 0,8 | 0,4 | 0,6 | 0,9 | 0,40 | ||||||
| 0,7 | 0,5 | 0,6 | 0,9 | 0,45 | ||||||
| 0,3 | 0,6 | 0,4 | 0,8 | 0,25 | ||||||
| 0,4 | 0,5 | 0,2 | 0,9 | 0,20 | ||||||
| 0,5 | 0,8 | 0,6 | 0,9 | 0,30 | ||||||
| 0,4 | 0,7 | 0,6 | 0,8 | 0,35 | ||||||
| 0,7 | 0,8 | 0,5 | 0,8 | 0,40 | ||||||
| 0,3 | 0,5 | 0,4 | 0,9 | 0,45 | ||||||
| 0,2 | 0,3 | 0,6 | 0,9 | 0,50 | ||||||
| 0,8 | 0,4 | 0,3 | 0,8 | 0,50 |
Задание 3
Плоский изгиб балочных систем.
Для заданной балки (рисунок 5.1) требуется:
1) построить эпюры поперечных сил Q, изгибающих моментов М;
2) подобрать;
- для балок с 1 по 6 схемы – из сортамента двутавровое сечение, материал балки – сталь [s]=160 МПа;
- для балок с 7 по 12 схемы – круглое сечение, материал балки – дерево [s]=10 МПа;
- для балок с 13 по 18 схемы - прямоугольное с соотношением сторон h:b=2 сечение, материал - сталь [s]=160 МПа;
Исходные данные в таблице 5
Рисунок 5.1
Таблица 5
| № п\п | Нагрузка | Длины участков, м | ||||
| F, кН | m, кНм | q, кН/м | a | b0 | c | |
Задание 4
Сварные и резьбовые соединения
1 Рассчитать сварное соединение растяжки с косынкой, приваренной к плите. Подобрать сечение растяжки, выполненной из уголков. Угол наклона растяжки a. Действующее усилие F статическое. Толщина косынки d=10мм. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| a, рад | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 |
1 Рассчитать на равнопрочность швы сварного соединения и подобрать уголок. Действующая нагрузка F статическая. Угол наклона уголка a. Допускаемое напряжение на разрыв в косынке [G]р. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
[  ]р, МН/м2
| ||||||||||
| a1, рад | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 |
3 Рассчитать на равнопрочность швы сварного сьединения двух листов встык с накладками. Сила, растягивающая листы, F. Толщина свариваемых листов d. Матернал листов и накладок сталь Ст. 3. Сварка ручная электродом Э34. Нагрузка статическая.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| d, мм |
4 Рассчитать швы сварного соединения вертикальной плиты с кронштейном, выполненным из трубы, и определить его диаметр, если толщина стенки d. Материал плиты и трубы сталь Ст. 3. На конструкцию действует крутящий момент Тк и изгибающий момент Ми Сварка ручная электродом Э34. Нагрузка статическая.
| Величина | Варианты | |||||||||
| Ми, дан·м | 0,50 | 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 2,00 | 2,25 | 2,50 | 2,75 | 3,00 |
| Тк, дан·м | 0,25 | 0,50 | 0,75 | 1,00 | 1,20 | 1,40 | 1,60 | 1,80 | 2,00 | 2,20 |
| d, мм |
5 Рассчитать сварные швы соединения хомута с двутавровой балкой и подобрать сечение хомута, изготовленного из стали Ст. 3. Нагрузка F статическая. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
6 Рассчитать на равнопрочность швы сварного соединения косынки с двумя уголками. Подобрать соответствующий номер уголков. Сила F, действующая на соединение, статическая. Сварка ручная
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
7 Рассчитать швы сварного соединения приваренных друг к другу швеллерных балок, определив длинну сварных швов и номера балок. Растягивающая балки сила F. Толщину фланговых швов принять равной толщине стенки швеллера δ, а ширину прорези Δ=2δ. Сварка ручная электродом Э42. Нагрузка статическая.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
8 Рассчитать сварное соединение вертикальной плиты с кронштейном из двутавровой балки и подобрать номер этой балки. Нагрузка, приложенная на конце балки длиной l, изменяется от 0,5F до F. Сварка ручная электродом Э42.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| l, мм |
9 Проверить прочность швов сварного зубчатого колеса, соединяющих диск с ободом и со ступицей. Материал диска - сталь Ст. 3, а ступицы и обода — сталь 35. Передаваемая валом мощность P при угловой скорости ω. Длина катетов поперечных сечений швов δ1=10 мм, а δ2=8мм. Нагрузка статическая. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| P, кВт | ||||||||||
| ω, рад/с | 4π | 3,7π | 3,3π | 4,2π | 5π | 3,2π | 4π | 3,6π | 4,7π | 5,3π |
| Dд, мм | ||||||||||
| D1, мм | ||||||||||
| d, мм |
10 Рассчитать у блока сварное соединение серьги толщиной δ со швеллерной балкой. Материал серьги и швеллера сталь Ст. 3. Нагрузка F статическая. Сварка ручная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кH | ||||||||||
| b, мм | ||||||||||
| δ |
11 Определить диаметр стержня грузового винта и глубину ввинчивания в корпус для случаев, когда корпус изготовлен из дюралюминия Д-1, чугуна СЧ 18-3б и стали Ст. 3. Грузовой винт нагружен силой F. Материал грузового винта сталь 25.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН |
12 Рассчитать болты клеммового соединения рычага с валиком диаметром dв. На конце рычага приложена нагрузка F. Материал болтов сталь Ст. 3. Нагрузка переменная, от 0,5F до F.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 1,00 | 0,90 | 0,80 | 0,70 | 0,60 | 0,50 |
| L, мм | ||||||||||
| dв, мм |
13 Определить диаметр болтов, соединяющих венец, и ступицу зубчатого колеса. Болты расположены по окружносги диаметром D1. Передаваемая валом мощность Р при угловой скорости ω. Расчет выполнить для брлтов, установленных в отверстие без зазора и с зазором. Нагрузка постоянная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| P, кВт | ||||||||||
| ω, рад/с | 46π | 70π | 100π | 140π | 40π | 90π | 105π | 110π | 115π | 135π |
| D1, мм |
14 Определить в поперечно-свертной муфте диаметр болтов, расположенных в количестве m штук по окружности диаметром D1. Передаваемая валом мощность P при угловой скорости ω. Нагрузка постоянная. Расчет выполнить для болтов, установленных с зазором и без зазора.
| Величина | Варианты | |||||||||
| P, кВт | ||||||||||
| ω, рад/с | 7π | 6,5π | 6π | 6,2π | 5,8π | 4,5π | 5,5π | 5,3π | 5π | 4,7π |
| m, шт. | ||||||||||
| D1, мм |
15 Подобрать болты для клеммового соединения ступицы маховика с валом диаметром dв. Допускаемое напряжение для вала при кручении [τ]к. Нагрузка постоянная.
| Величина | Варианты | |||||||||
| [τ]к, МН/м2 | 26,5 | 23,5 | 20,5 | 13,5 | ||||||
| dв, мм |
16 Определить диаметр резьбы на конце вала и усилие F, требуемое для прижатия друг к другу поверхностей конической фрикционной предохранительной муфты. С помощью муфты крутящий момент от прямозубого колеса передается на вал диаметром dв, в котором допускаемое напряжение от кручения [τ]к. Средний диаметр муфты Dср=5dв. Угол между образующей конуса и его горизонтальной осью α=π/9рад. Коэффициент трения между рабочими поверхностями конусов f=0,3.
| Величина | Варианты | |||||||||
| [τ]к, МН/м2 | 20,5 | |||||||||
| dв, мм |
17 Определить количество и диаметр болтов, соединяющих барабан грузовой лебедки с зубчатым колесом. Грузоподъемность лебедки F. Нагрузка постоянная. Расчет выполнить для болтов, установленных в отверстие с зазором, без зазора.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | ||||||||||
| D1, мм | ||||||||||
| D2, мм |
18 Определить диаметр резьбовой части вала, на конце которого между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки, зажимается дисковая пила. Сопротивление резанию F диаметр пйлы D1, а средний диаметр шайб D2. Материал вала сталь Ст. 5. Нагрузка переменная от 0,5F до F.
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН | 0,2 | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,40 | 0,45 | 0,50 | 0,55 | 0,60 | 0,65 |
| D1, мм | ||||||||||
| D2, мм |
Задание 5