Курсовая: Расчет прочности и устойчивости стержней оборудования

ВВЕДЕНИЕ

Сопротивление материалов — часть механики деформируемого твёрдого тела, которая рассматривает методы инженерных расчётов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при одновременном удовлетворении требований надежности, экономичности и долговечности. Сопротивление материалов относится к фундаментальным дисциплинам общеинженерной подготовки специалистов с высшим техническим образованием, за исключением специальностей, не связанных с проектированием объектов, для которых прочность является важным показателем.
В различных узлах машин (в том числе в механических передачах) содержится ряд деталей, предназначенных для поддерживания вращающихся элементов зубчатых и червячных колёс, шкивов, звёздочек и т.д. Такие детали называются валами и осями. По конструкции оси и прямые валы мало отличаются друг от друга, но характер их работы существенно различен: оси являются поддерживающими деталями и воспринимают только изгибающие нагрузки; валы представляют собой звенья механизмов, передающие крутящие моменты и, помимо изгиба, испытывают кручение.
Нагрузки, воспринимаемые валами и осями, передаются на корпуса, рамы и станины через опорные устройства подшипники.
Части валов и осей, непосредственно соприкасающиеся с подшипниками, носят общее наименование «цапфы». Цапфу, расположенную на конце вала, называют шипом, а цапфу на средней части вала шейкой. Цапфы, передающие на опоры осевые нагрузки, называют пятами.
Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с насаженными на них деталями. Валы при работе механизма всегда вращаются.
Признаками для классификации валов служат их назначение, форма геометрической оси, конструктивные особенности.
Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость. Они испытывают сложную деформацию совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия). Но так как напряжения в валах от растяжения небольшие, то их обычно не учитывают.
Расчет на совместное действие изгиба и осевого нагружения, выполняемый с учетом как влияния осевых сил на прогибы бруса, так и с учетом дополнительных изгибающих моментов от указанных сил, принято называть расчетом на продольно-поперечный изгиб.
Внешние силы, образующие момент относительно оси, перпендикулярной продольной оси балки, вызывают деформации, которые заключаются в искривлении продольной оси балки. Такой вид деформированного состояния называют чистым изгибом.
Для отдельно взятого элемента конструкции взаимоуравновешенные активная сила и сила реакции опоры являются внешними силами. Конструкция оказывает сопротивление внешней нагрузке, за счет чего происходит изменение формы и размеров конструкции - деформирование (от лат. deformatio - искажение).
Основные требования к машинам и деталям: потребности производства, имеющего основной целью всемерное неуклонное повышение благосостояния трудящихся, определяют основные тенденции в развитии советского машиностроения: увеличение производительности и мощности машин, скоростей, давлений и других показателей интенсивности технологических процессов, повышение к.п.д. машин, уменьшение их массы и габаритов, широкую автоматизацию управления машинами, повышение их надежности и долговечности, снижение стоимости изготовления, повышение экономической эффективности эксплуатации, удобства и безопасности обслуживания.


СОДЕРЖАНИЕ







Задача № 1
Для стержня (рисунок 1.1) требуется построить эпюры распределения продольного усилия и функции перемещений, а также найти максимальное напряжение. Выполнить оценку по условию прочности.
Дано: схема IV; q = -6кН/м; P = 6кН; m = 5кНм/м; M = -5кНм; l = 1м; [σ] = 140МПа; сечение 3; d/D = 0,6; ρ = 7.8⋅10³кг/м³; g = 9,81 м/с²; E = 2⋅10⁵ МПа; [τ] = 0,6[σ] = 0,6·140 = 84МПа.

---

Задача № 2
Для ступенчатого стержня (рисунок 2.1) необходимо построить эпюру крутящих моментов, эпюру условных касательных напряжений как функцию параметра сечения d, из условия прочности найти искомое значение d.
Дано: схема IV; m = 5кНм/м; M = -5кНм; l = 1м; [σ] = 140МПа; ρ = 7.8⋅10³кг/м³; g = 9,81 м/с².

---

Задача № 3
Для заданной балки построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Схема на рисунке 3.1. Из условия прочности подобрать прямоугольное сечение. Построить упругую линию балки.
Дано: схема IV; q = -6кН/м; M = -5кНм; l = 1м; [σ] = 140МПа; ρ = 7.8⋅10³кг/м³; g = 9,81 м/с²; E = 2⋅10⁵ МПа; [τ] = 0,6[σ] = 0,6·140 = 84МПа.

---

Задача № 4
Для пространственной рамы (рисунок 4.1) построить эпюры внутренних усилий и определить необходимые размеры поперечных сечений участков по третьей теории прочности.
Дано: схема IV; q = -6кН/м; M = -5кНм; l = 1м; [σ] = 140МПа; ρ = 7.8⋅10³кг/м³; g = 9,81 м/с²; E = 2⋅10⁵ МПа; [τ] = 0,6[σ] = 0,6·140 = 84МПа.Показать/скрыть дополнительное описание