Ответы 1: Ответы на РК1 (теория + задачи)

Вопросы для первого рубежного контроля. Раздел «Соединения». Курс «Основы проектно-конструкторской деятельности». ИБМ 2,4,6,7. Нарисуйте эскиз болтового соединения. Нарисуйте эскиз винтового соединения. Нарисуйте эскиз соединения деталей шпилькой. В каких случаях соединение винтом заменяют соединением шпилькой? Где применяют упорную резьбу? Нарисуйте её профиль, укажите углы. В какой резьбе при одинаковом шаге будет больше высота: в упорной или в метрической? Нарисуйте профиль метрической резьбы. Укажите угол профиля резьбы. Что такое средний диаметр резьбы? Укажите на профиле рабочий участок резьбы. Между какими диаметрами резьбы он расположен? Что такое шаг резьбы? Нарисуйте профиль прямоугольной резьбы и укажите на рисунке шаг этой резьбы.

Если шаг метрической резьбы равен 1,5 мм, то какова рабочая высота профиля резьбы? Нарисуйте общий вид диаграммы растяжения стального цилиндрического образца. Отметьте нагрузку, соответствующую началу пластических деформаций. Отметьте нагрузку, соответствующую разрушению образца. Как диаграмму растяжения образца перестроить в диаграмму деформирования материала. Приведите закон Гука в форме, связывающей деформацию и напряжение в материале. Как рассчитать деформацию при растяжении цилиндра? Что такое предел текучести материала? Приведите его значение для малоуглеродистых сталей. Каким это значение может быть у высокоуглеродистых легированных сталей? Отметьте предел текучести на диаграмме растяжения малоуглеродистой стали (пластичный материал).

Что такое предел прочности материала? Каким он может быть у малоуглеродистых сталей? Отметьте предел прочности на диаграмме растяжения хрупкого материала. Что такое допускаемые напряжения. Исходя, из каких соображений назначают коэффициент запаса прочности? Посчитайте допускаемое напряжение для болта класса прочности 4.6, который предполагается повторно закручивать. Коэффициент запаса назначьте самостоятельно. Поясните понятие «момент завинчивания». Чем уравновешивается момент завинчивания в затягиваемом соединении? Свяжите момент завинчивания и силу затяжки, когда головка болта и гайка не трутся торцами об детали. Что такое угол трения в резьбовом соединении? Объясните, чем отличаются приведённый угол трения от обычного и для расчёта каких резьб его нужно использовать? Запишите и поясните условие самоторможения крепежных резьб.

Приведите классификацию способов стопорения гаек. Приведите не менее 1 примера в каждой категории. В чём принципиальные различия этих категорий? Что такое эквивалентное напряжение? Как выглядит условие прочности болта при совместном действии на него растягивающей силы и момента? Как в метрической резьбе с крупным шагом связаны эквивалентные напряжения и напряжения от силы затяжки? Распределение нагрузки между витками резьбы. Результат решения задачи Н. Е. Жуковским. Стандартное соотношение между высотой гайки и диаметром резьбы. Почему бронзовые гайки имеет смысл делать больше, чем стальные? Расчетные схемы резьбовых соединений, удерживающих детали от сдвига по плоскости стыка: болты установлены с зазором и без зазора.

Перечислите типы сварных соединений и нарисуйте их эскизы. Запишите условие прочности для стыкового сварного соединения. Сварные соединения внахлестку. Фланговые и лобовые сварные швы. Унифицированные формулы для их расчета. Соединения деталей с натягом. Примеры. Способы получения соединения с натягом. Условие, определяющее несущую способность соединения с натягом при нагружении его осевой силой/вращающим моментом/осевой силой и моментом Формула Ляме для определения натяга по заданному уровню контактного давления. Поправка на увеличение натяга вследствие смятия микронеровностей. Определите шаг резьбы, если угол подъема резьбы равен 2,60, а средний диаметр 14 мм.

Определите угол подъема метрической резьбы с рабочей высотой профиля 1,3 мм и средним диаметром 16,7 мм. Определите момент сопротивления в резьбе с прямоугольным профилем. Средний диаметр резьбы – 25 мм. Шаг резьбы – 2 мм. Коэффициент трения – 0,1. Растягивающее усилие в болте 8000 Н. Определите момент сопротивления в метрической резьбе. Номинальный диаметр резьбы – 24 мм. Коэффициент трения – 0,1. Шаг резьбы – 3 мм. Растягивающее усилие в болте – 8000 Н. Определите момент сил трения на торце головки винта (с потайным шестигранником). Диаметр отверстия под винт – 25 мм. Коэффициент трения – 0,1. Растягивающее усилие в болте – 10000 Н. Диаметр головки винта – 36 мм.

Определите усилие, которое должен приложить рабочий, завинчивающий резьбовое соединение ключом длиной 310 мм, чтобы создать в болте М18 растягивающие усилие 7000Н. Коэффициент трения – 0,1. Шаг резьбы – 2,5 мм. Силой трения на торце гайки можно пренебречь. Определите растягивающие усилие в болте М18, если рабочий, завинчивающий это резьбовое соединение ключом длиной 310 мм, прикладывает усилие 100 Н. Коэффициент трения – 0,1. Шаг резьбы – 2,5 мм. Силой трения на торце гайки можно пренебречь. Определить коэффициент запаса прочности болта (рис. 1), на котором подвешен блок, через который поднимают груз массой 100 кг. Болт предварительно не затянут. Диаметр болта по впадинам резьбы – 12,16 мм.

Предел текучести стали, из которой изготовлен болт, 300 МПа. Определите допустимое усилие затяжки болта с диаметром по впадинам резьбы равным 14,16 мм, если допустимое напряжение равно 200 МПа. Определите минимально допустимый диаметр болта по впадинам резьбы, если требуемое усилие затяжки составляет 3000 Н, болт изготовлен из низкоуглеродистой стали, а коэффициент запаса по текучести должен быть равен 1,5. Определите коэффициент запаса прочности болта, если усилие его затяжки составляет 5000 Н, диаметр по впадинам резьбы 12 мм, а предел текучести стали болта – 300 МПа. Определите минимальный расчетный диаметр установленных с зазором болтов, удерживающих детали от смещения при Fmax = 9000 Н (рис.4).

Коэффициент запаса по сдвигу принять равным 1,3. Коэффициент трения – 0,12. Допускаемое напряжение в болте – 150 МПа. Проверить выполнение условий прочности на срез и на смятие для болта, поставленного без зазора (рис. 5). Fmax = 3000 Н. Предел текучести стали болта 400 МПа. Диаметр стержня болта 13 мм. Длина гладкой части болта 25 мм. К стальной потолочной плите болтом притянут блок, посредством которого поднимают груз массой 50 кг (рис. 9). Определите усилие затяжки и минимально допустимый диаметр болта по впадинам резьбы из условия нераскрытия стыка между основанием блока и плитой. Коэффициент запаса по нераскрытию стыка принять равным 2. Коэффициент основной нагрузки равен 0,2.

Предел текучести стали, из которой изготовлен болт, 300 МПа. Коэффициент запаса по текучести должен быть не менее 1,5 Кронштейн (рис. 23) служит для удержания подвесного груза на стене, устанавливается на четыре винта. К нему подвершен груз массой m=150 кг. Найти необходимую силу затяжки винтов по условию нераскрытия стыка, приняв что кронштейн стальной, а стена бетонная. Коэффициен основной нагрузки принять равным 0,7. Размеры l=400 мм, w=100 мм, b=70 мм, h=300 мм, a=270 мм. Принять коэффициент запаса по нераскрытию стыка k=1,25. Требуется определить максимальное значение силы Р, которое выдержит соединение с натягом (рис. 16) при максимально возможном натяге.

Стальной стержень вставлен с натягом в стальную плиту методом запрессовки. Толщина плиты h=100 мм. Диаметр отверстия в плите равен 60±0,006 мм. Диаметр стержня 60,05±0,006. Модуль упругости стали Е=200000 МПа. Рычажно-винтовой домкрат (рис. 20) используют для поднятия автомобиля массой 1 500 кг. Шаг винта с упорной резьбой в домкрате p=3 мм. Найти необходимую силу на рычаге домкрата при условии, что КПД передачи η=0,3. Угол β=120°, длина рычагов l = 250 мм. Коэффициент трения в резьбе – 0,1. Отводной патрубок трубы, находящей под давлением 5 МПа, заглушен крышкой, приваренной по контуру (рис.11). Определите минимально допустимую толщину обода крышки Δ, если значение допустимого касательного напряжения для металла сварного шва равно 165 МПа, а диаметр крышки 300 мм.

Толщина стенки патрубка 15 мм. Стальной двутавр длиной L = 1 000 мм (рис. 38) приварен к стенке двумя угловыми швами сверху и снизу. На двутавр действует сила F=2 000 Н. Размеры двутавра h=200 мм, b=50 мм. Рассчитать катет сварного шва при условии, что допустимое напряжение [τ]=100 МПа.   .