Иванов А.С. - Конструируем машины Часть 1 (1053457), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Формулы приложения П.5.3 показывают, что прогиб балок зависит от типа опор и расстояния между ними. Переходя от консольного нагружения к двухопорным балкам и сокращая расстояние между опорами, можно снизить прогиб. 5.9. Практика конструирования. Токарный станок с очепом Начиная с ХН1 в., для обтачивания древесины, кости, рога применяли токарный станок с очепом — деревянной пружиной в виде бруска, закрепленного под потолком. Станок с очепом применяется до настоящего времени кустарями Китая и стран )Ого-Восточной Азии. На рис. 5.28,а воспроизведена гравюра 1638 г. «Токарь», хранящаяся в библиотеке им. М.Е.
Салтыкова-Щедрина. В станке реализован лучкояый привод обрабатываемой детали, суть которого в следующем. Тетивой одним витком обматывали деталь. Концы тетивы закрепляли на ножной педали и на очепе. Очеп возвращал педаль в исходное верхнее положение после нажатия ее ногой рабочего. Таким 177 12 Зак. 57 образом, деталь получала вращение в одну сторону при нажатии педали и в другую — после ее освобождения. Резец для точения находился в руке рабочего. (2 б Ряс.
5.28. Токарный станок с очепом (а) и расчетная схема станка (с) Будем считать, что очеп изготовлен из дуба, Модуль упругости дуба, согласно приложению П.5.1, Е = 110 МПа, а его временное сопротивление на изгиб (см. приложение П.4.2) о = 95 МПа. Пусть очеп имеет форму бруска длиной 1 = = 1500 мм и шириной Ь = 100 мм (расчетная схема станка приведена на рис. 5.28, б), а обрабатываемая деталь имеет диаметр г( = 50 мм и длину Е = 300 мм. Будем считать, что рабочий нажимает('педаль каждые г = 3 с, сила нажатия и перемещение педали, согласно приложению П.3.1, соответственно составляют Г = 200 Н, / = 300 мм.
Сила резания при продольной подаче з = 2 мм/об и поперечной — 1,8 мм составляет Е ° 50 Н, что делает возможным удержание резца рукой. Требуется: оценить необходимую высоту а поперечного сечения бруска, обеспечивающую при деформации /" силу на тетиве 200 Н; проверить прочность бруска при такой деформации; убедиться в том, что лучковый привод с принятыми параметрами точения осуществим; оценить производительность труда рабочего. 1.
Согласно приложению П.5.3, линейное перемещение 7 конца консольной балки, нагруженной поперечной силой, составляет ~ = Р)з/(3Е7), где момент инерции прямоугольного сечения 1 = Ьаз/12 (см. приложение П.5.2). Из приведенных формул следует: = ((12))()(3005)= !2 200!500 )(3 1 10 .100 300) = =20,8 мм. 2. Напряжение о от изгиба в бруске под действием силы Г вблизи заделки, согласно формуле (4.2), составит = М/ И~= 6 Ь7/(Ьа~) = 6 200 1500/(100 20,8з) = 44,5 МПа, где И/= Ь()з/6 — момент сопротивления изгибу прямоугольного сечения (см.
П.4.1). Сопоставляя значения о и ав, видим, что действующее напряжение приблизительно вдвое меньше временного сопро- тивления о„материала, что подтверждает прочность очепа. 3. Сила трения тетивы о деталь Е Е = Г1 = 200 0,33 = 66 Н, тр тр где/т = 0,33 — коэффициент трения тетивы о деталь (г взято из приложения П.3.2 для пары трения, близкой к указанной: пеньковый канат по стали или чугуну). Так как сила трения превышает силу резания, то считаем, что деталь будет вращаться тетивой без проскальзывания при приложении к детали силы резания. 4. За один ход педали деталь сделает л оборотов: ~ =~/(я4 = 300/(3,14 50) = 1,9 . Деталь будет обработана за Ф циклов нажатия педали Ф = Е/(зг) = 300/(2 1,9) = 79.
Время обработки детали составит Т = Фг = 79 3 = 240 с. Таким образом, обработка одной детали занимает 4 мин, и за 7 ч рабочий мог бы обработать порядка 100 деталей. 178 179 )г* Мате иал Е МПа 21.104 Стали леформируемые 0,3 Стальной канат: в состоянии подставки (9...12)-10~ 0,3 Момеяты инерции сечений, мм 4 (13...17) 10 после предав ительной аьгппкки О,З 20 104 0,3 с параллельнымн проволоками 17,5 10 Стальное литье 0,3 (б...14,5) 10 Чугуны Алюминиевые сплавы 0,28...0,29 (7, ! ...8).10 0,33 (4 4 3).!Ов Магниевые сплавы (10...13).10 Медь, латунь, бронза 0,31...0,35 (1 ! 2) 104 Титановые сплавы Пластмассы: текстолит (0,4...1) 10 (029...0,41) 104 органическое стекло виннпласт (0,26...0,32).! 0 Резина 05 ! 3104 Гранит Стекло оконное 0,2...0,25 7 104 0,227 1,4.104 Бетон 40.104 Оксид алюминия (сапфир) ВольФрам Рений 42! 04 47 1О тп!04 90.104 Алмаз Сосна, дуб при изгибе що4 0,5 1,3-10" Бук при изгибе 0,5 2.104 Бамбук 0,5 181 !80 Прилозкеиие П5 П.5.1.
Модули упр)тости н козффнциеиты Пуассона материалов П.5.2. Геометрические характеристики сечений Моментом инерции поперечного сечения 11(12) относительно оси 1 (2), проходящей через центр массы сечения, называют сумму произведений элементарных площадок сечения на квадраты нх расстояний до оси. Полярным моментом инерции поперечного сечения Ер называют сумму произведений элементарных площадок сечения на квадраты их расстояний до центра массы сечения. Момент инерции кручения Хк — некоторая геометрическая характеристика некруглого поперечного сечения. Момент инерции кручения 1„и момент сопротивления кручению И;, некруглых сечений в связи с искривлением сечения при нагружении вычисляют методами математической теории упругости по более сложным формулам по сравнению с формулами для нахождения 1р и И~р.
При расчетах на прочность йоперечных сечений некруглого профиля, если есть уверенносп в отсутствии искривления формы рассматриваемого сечения при нагружении (например, при рассмотрении прочности сварных швов, которыми балка приварена своим торцом к основанию), принимают Их = И',, вычисляя И" по формулам, приведенным выше. Значения И' %„, и Их для наиболее распространенных форм поперечных сечений приведены в приложении П.4.1. И р 1р/Рпах !83 182 Момент инерции поперечного сечения 1„относительно какой-либо оси х равен моменту инерции этого сечения 1ох относительно оси, параллельной заданной и проходящей через центр массы сечения, плюс произведение плошади сечения А на квадрат расстояния у между осями 1„= 1о„+ А.К.
Полярный момент инерции 1 относительно какой-либо Р точки может быть вычислен по значениям двух геометрических моментов инерции 1„, 1„относительно двух взаимно.'перпендикулярных осей координат х, у, имеющих начало в этой точке, 1р 1х 1у Момент сопротивления изгибу Их относительно оси х равен геометрическому моменту инерции 1„относительно этой оси, поделенному на наибольшее расстояние от этой оси до края сечения у И = 1х/У Полярным моментом сопротивления круглого (сплошного или полого) поперечного сечения И' называют отношение полярного момента сопротивления сечения 1 к его наружному радиусу р У П.5.3.
Лннейные н угловые деформаннн нрн поперечном нзгнбе 0 1 Оо 1,00 Л 80 0 70 О 0,65 !О 20 О 98 О 95 0,97 0,95 90 100 062 051 0,55 0,43 30 40 50 0,91 0,89 0,86 0,91 0,87 0,83 110 120 !30 0,43 0,37 0,33 0,35 0,30 0,26 60 70 0,82 0,76 0,79 0,72 140 150 0 29 0,26 0,23 0,2! 185 184 П.5.4.
Коэффициент уменвшення допускаемых напряжений гр в зависимости от гибкости стержня Л ЗкаЧЕНИЯ )Р В ЗНаМЕНатЕЛЕ ОтНОСЯтСЯ К СтаЛЯМ ПОВЫШЕННОГО кцчествц. Список литературы Гордан /)зк. Конструкции, или почему не ломаются вещи / р. / Пе . с англ.; Пол рел. Стп Милейко. — Мс Мир, 1980. — 390 с. Загорский Ф.Н. Очерки по истории металлорежуших станков середины Х! Х в ка. — М/ Дс Изд. АН СССР, 1960.
— 282 Занаегаашн Вай Конструирование деталей механических устройств: Справочник. — Лз Машиностроение, 1990. — 669 с. Кирсанов Н.М. Висячие и вантовые конструкции. — Мс Стра излэ, .: Стройн т, 198!. — )58 с. Конструкционные материалы: Справочник. / Б.Н.
Арзамасцев, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др. / Под общ. рел. Б.Н. Арзамасцева. — Мз Машиностроение, 1990. — 688 с. Карамнов В.И. Деревообрабатывающие станки. — М с Высш. школа. — ) 991. — 240 с. Металлические конструкции. / Е.И. Белена, Н.Н. Стрелецкий, Г.С. Ведеников и др. / Под обш. Ред. Е.И. Белена. — Мс Стройиздат 1982. — 472 с. Останкинскэв телевизионная башня. / Под ред. Н.В. Никитина. — Мс Стройиздат„1972. — 215 с.
Писаренко Г.С., Яковлев А.П., !)Ганиева В.В. Справочник по сопротивлению материалов, — Киев: Наукова думка, 1975. — 704 с. Решетов Д.Н. Детали машин. — Мс Машиностроение, 1989. — 496 с. Решетов Я.Н. Аналогии в направлениях развития приролы и техники.— Мс Вестник машиностроения, 1995. — Ж 2. — С. 45-48.
Савиикий Е./)Г., Квячка В.С. Металлы космической эры. — Ма Сов. Россия, !972. — 189 с. Тимошенко С.П., Гере Дяс. Механика материалов / Пер. с англ.; Под ред. Э.И. Григслюка. — Мз Мир, 1976. — 669 с. Феодосьев В.И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов. — Ма Наука, 1973. — 399 с. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов.
— Мс Наука, . 59 , 1979. — 559 с. Шухов В.Г. Искусство конструкции / Пер. с нем; Пол ред. Р. Грефе, М. Гаппоеаа, О. Перчи. — Мз Мир, 1995. — !92 с. 6Л.1. Формулы Г. Герца Рис. 6.1. Контакты: а — в точке; б — па линии 1В7 Ш а г б. КОНТАКТНЫЕ ПРОЧНОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ ° Как удалось Г. Ген, заслуги которого в из нии лвлеиий получили меиозу арод в иэншнии электромагновных ной прочности н ное признание, дл и в механике — в области и к, даг , лре охсить теорию контакттизма.з — науки, далекой от элеюпромагне° Каким об разом Г. Герц экспериментально подтвердил точность полученных им Сыл контактной ой зсесткости Р те ил точность формул, ° В каких лодшилникаг вазиыкиа уопановка ае оди ваза на ой споре у кие существуют виды опорно-поворотных подшипников, как их а тать на прочность и жеолкостьР ых шилникав,как их рассчиа К Уткой проволочный опорно-поза ый Ка " - оротиый подшшшик выдерзкивает более вые нагрузки: а) проволока ие обработана, б) в) в лроеачоке про ифов шлифовшю выирузюса Р аиа, ) у проволоки симла фиска, ° Как оцеиоеать контактную зсесткость опы Р ь с иков.
осюпсл дефорзшции: а) коютшктиые контакте, б) аликов, в) ые при почечном или линейном аликов, в) мезпаллокоиструкции машиныР шаге 6. Ответы на эти воп сы н не ро е только на них Вы найдете в На пряжения в зоне контакта при взаим ей ограничивают ол имоде ствии деталей колес и некото'ых долговечность подшипников качения, б , зу чатых р других деталей.
Деформации в местах. соформация пряжения деталей обычно превали уют р т над собственными деПо циями в связи с малой ф фактической площадью контакта. оэтому вопросы контактно й прочности и жесткости не менее р тренные вопросы прочности и жестны, чем ранее ассмо ости самих деталей. Важность учета контактных деформаций !86 иллюстрирует пример конструирования опорно-поворотного подшипника для робота, приведенный в конце этого шага. 6Л. Контактная прочность прн точечном и линейном контактах Н..р..ниа и дефоРмации, возникаюШие в зоне -~~~ при нажатии одного тела на другое, называют контактными. Материал в зоне контакта, не имея возможности свободно деформироваться, находится в объемном напряженном состоянии. Контактные напряжения, возникающие в поверхностных слоях тел с начальным касанием в точке или по линии (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
