Студентов специальностей 260201, 260202, 260203, 260204, 260401, 260504, 260302, 260501 заочной сокращенной формы обучения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

Имени К.Г.Разумовского

Кафедра теоретической механики и инженерной графики

Балакин Ю.А.

 

механика

 

Методические рекомендации

по организации самостоятельной работы для

Студентов специальностей 260201, 260202, 260203, 260204, 260401, 260504, 260302, 260501 заочной сокращенной формы обучения

Москва 2011   УДК - 539.31.6

Введение

Методические рекомендации составлены в соответствии с программой по «Механика » и стандартом на учебную дисциплину для студентов инженерно-технических специальностей высших учебных заведений. В данное пособие включены 13 тем, каждая из которых соответствует модулю карты по курсу «Механика».

 

Тематический план

  2. Тема №1. " Предмет курса. Основные понятия и определения" Модуль ("Статика ")

Вопросы для изучения теоретической части темы

 

1.Определение абсолютно твердого тела, материальной точки.

2. Понятие силы, параметры, определяющие силу.

 

Тесты

1.Выберите правильное определение силы:

а) Сила – взаимодействие твердых тел;

б) Сила – мера взаимодействия твердых тел;

в) Сила – мера разрушения тел.

 

2. Деформирует ли сила твердое тело?

а) да;

б) нет.

 

Задачи для отработки практической части темы

1. Покажите результат векторного сложения двух сил на плоскости.

2. Найдите равнодействующую трех произвольных сил, действующих в одной плоскости, применив правило параллелограмма.

 

Типовое контрольное задание

 

Найдите равнодействующую трех произвольных сил, действующих в одной плоскости, применив правило треугольника.

 

3. Тема №2. "Основные положения статики "

Модуль ("Основные положения статики ")

 

Ключевые слова: связь, реакция опор, системы сил, момент и пара сил.

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1.Определение связи. Принцип освобождения от связей. 2. Реакции связей. Определение реакций связи при различных взаимодействиях… 3.Системы сил: плоская, сходящаяся, пространственная.

Задачи для отработки практической части темы

  Рис.1. Расчетная схема задачи

Типовое контрольное задание

 

Рассчитать реакции опор балки, нагруженной согласно схеме, приведенной на рис. 3, при F = q l, q = 2 кН /м , l = 2 м.

Рис. 3. Схема нагружения балки

 

4. Тема №3. "Основные положения кинематики "

Модуль ("Кинематика ")

 

Ключевые слова: траектория, пройденный путь, скорость, ускорение,

виды движений твердого тела

 

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Назовите способы задания движения точки.

2. Дайте определения траектории, скорости и ускорения точки.

3. Каковы кинематические параметры движения твердого тела?

4. Дайте определение поступательного, вращательного вокруг неподвижной оси, плоскопараллельного движения тела.

5. Укажите кинематические параметры сложного движения твердого тела.

 

 

Задачи для отработки практической части темы

X= -2 cos, Y=2 sin (1) (X, Y- в см, t – в с.). Определить:

Типовое контрольное задание

 

 

Задача. Движение материальной точки в плоскости задано координатным способом в виде уравнений:

Найти уравнение траектории точки и построить траекторию графически. Найти скорости и ускорения точки, а также радиус кривизны траектории через промежуток времени в 1секунду с начала движения.

 

 

5. Тема №4. "Основные положения динамики "

Модуль ("Динамика ")

 

Ключевые слова: сила, инерция, уравнение движения, центр масс, импульс силы, количество движения, кинетическая и потенциальная энергия.

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1) Дайте характеристику свободной и несвободной материальной точки;

2) Каково содержание принципа Даламбера?

3) Трение. Законы Амонтона-Кулона;

4) Работа и мощность, механический к.п.д.;

5) Перечислите основные теоремы динамики;

6) Что понимают под механической системой?

7)Каково содержание теоремы о движение центра масс системы?

 

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. В механической системе (рис.5) определить скорость груза 2, в момент времени, когда груз 1 переместится на величину S1=1м, если m1= 4кг,… Дано: m1=4 кг, m2=2 кг, m3=3 кг, R3=20 см , r3=10 см , F=70 (1+S) (Н) ,… _________________________

Вопросы для изучения теоретической части темы

1.Какие задачи решает сопротивление материалов? 2. Что такое элемент конструкции? 3. Понятия о надежности и экономичности.

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Проверить стержень, изображенный на рис.8, на прочность при растяжении, если известна нагрузка F = 2 кН, допускаемые напряжения на растяжение [s] = 110 МПа, диаметр стержня… h = 6 мм.

Типовое контрольное задание

 

 

Задача. Провести проектный расчет стержня (см. рис. 10) на прочность при растяжение, если известна нагрузка

F = 3 кН, допускаемые напряжения на растяжение [s] = 150 МПа, диаметр головки стержня D = 10 мм.

 

Рис. 10

Расчетная схема задачи

 

7. Тема №6. " Метод сечений. Растяжение-сжатие стержней"

Модуль ("Основные методы решения задач сопротивления материалов ")

 

Ключевые слова: метод сечений, внутренние силы, закон Гука, эпюры, напряжение.

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

 

1. Что мы называем стержнем?

2. В чем суть метода сечений?

3. Внутренние силы при осевом растяжении – сжатии.

4. Определение и размерность нормальных и касательных напряжений.

5. Закон Гука при растяжении – сжатии.

6. Правила построения эпюр внутренних сил, напряжений и перемещений.

7. Как определяются опасные сечения?

8. Три вида задач из условия прочности.

 

 

Тесты

 

1.Эпюры строят для нахождения опасных сечений?

а) да;

б) нет;

в) для определения законов изменения внутренних сил, напряжений и перемещений.

 

2.Что опаснее при анализе эпюр величина продольных сил или напряжений?

а) максимальная продольная сила;

б) максимальное нормальное напряжение;

в) и то, и другое.

3.Что означает скачок на эпюре продольных сил?

а) изменение сечения;

б) наличие сосредоточенного момента;

в) приложение сосредоточенной силы.

4. Для защемленного с одного конца стержня необходимо определить в начале реакции опор, а затем строить эпюры?

а) да;

б) нет;

в) это зависит от конструкции стержня.

5. Знак продольной силы зависит от ее направления к плоскости сечения?

а) нет;

б) да;

в) при наличии сосредоточенного момента.

 

 

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Для заданной схемы нагружения стержня, изображенного на рис.11, осевыми нагрузками проверить опасные сечения (участок) на прочность, если…    

Типовое контрольное задание

 

Для заданной схемы нагружения стержня, изображенного на рис.14, осевыми нагрузками проверить опасные сечения (участок) на прочность, если задано: величина нагрузки F = 10,0 кН, площадь поперечного сечения участка стержня А = 100 мм²; допускаемое напряжение [s]= 150 МПа, модуль упругости при растяжении-сжатии Е = 2×10⁵ МПа, длина участка стержня а = 1 м.

 

Рис.14. Расчетная схема задачи

 

8. Тема №7. " Кручение. Расчет валов на прочность и жесткость"

Модуль («Механические характеристики материалов.

Условия прочности. Рациональные сечения»)

 

Ключевые слова: кручение, касательные напряжения, полярный момент инерции.

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Определение деформации при кручение.

2. Условие прочности при кручении.

3. Три вида задач из условия прочности при кручении.

4. Определение углов закручивания вала.

5. Расчет на жесткость валов круглого сечения.

6. Дайте определение полярным моментам инерции и сопротивления вала.

 

Тесты

 

1.Условие прочности вала при кручении:

а) τ _max = М_к · W_ρ ≤ [τ];

 

б) τ _max = | М_к | _max / W_ρ ≤ [τ] ,

 

в) | М_к | _max ≤ [τ] · W_ρ .

 

2. Что характеризует W_ρ:

 

а) площадь сечения

б) напряжение при кручении

в) максимальный угол поворота

 

3. Полярный момент сопротивления используется при определении касательных напряжений в сечении вала.

 

а) нет;

б) да;

в) в случае сечения круглой формы .

 

4. Полярный момент инерции вала используется для определения его жесткости.

 

а) да;

б) нет;

в) для определения относительного угла закручивания .

 

 

Задачи для отработки практической части темы

       

Типовое контрольное задание

 

Для заданной схемы нагружения вала (рис.18) построить эпюры крутящих моментов, углов закручивания и максимальных касательных напряжений, найти диаметр вала d из условия его прочности, если заданы: величина крутящего момента М_к = 10 кН×м, допускаемое касательное напряжение при кручении [t] = 80 Мпа, допускаемый относительный угол закручивания [q] =1 град/м, модуль сдвига G = 0,8 ×10⁵ МПа, длина а = 1,0 м,

d = 0,5 D.

 

 

Рис. 18. Расчетная схема задачи

 

 

9.Тема № 8. "Изгиб. Расчет балок на прочность и определение

деформаций "

Модуль («Теории напряженного состояния»)

 

Ключевые слова: чистый изгиб, поперечный изгиб, поперечная сила, изгибающий момент.

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Какие параметры определяют деформацию изгиба?

2. Виды опорных закреплений балок и реакции в опорах.

3. Внутренние силовые факторы при плоском изгибе.

4. Условия прочности при плоском изгибе.

5. Какие геометрические характеристики определяют напряжения и перемещения при изгибе.

6. Интегрально-дифференциальные зависимости при изгибе.

Тесты

1.Условие прочности при чистом изгибе:

 

а) τ _max + σ_max ≤ [σ];

 

б) W_ρ / σ_max ≥ [σ];

 

в) σ_max = | М_max | / W_z ≤ [σ] .

 

2. Что характеризуют J_у и J_z?

 

а) моменты инерции при изгибе;

б) моменты инерции при кручении;

в) моменты инерции в опасных сечениях соответственно вала и стержня.

 

3. Момент сопротивления изгибу используется при определении нормальных напряжений в сечении вала.

 

а) нет;

б) да;

в) в случае сечения круглой формы.

 

4. Какие внутренние силовые факторы действуют в сечении балки при поперечном изгибе?

 

а) крутящий момент;

б) поперечная сила;

в) поперечная сила и изгибающий момент.

 

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Для заданной схемы нагружения стальной балки (рис. 19) подобрать двутавровое поперечное сечение, если задано: q = 10 кН/м,

М = 30 кН×м, F = 35 кН, а = 1м, [s] =120 МПа.

 

Рис. 19. Схема нагружения балки

 

 

Задача 2. Для балки круглого сечения, нагруженной согласно рис. 20, найти максимальные нормальные напряжения,

если известны: F = 2,5 кН, а = 3,0 м,

d = 40 мм.

 

Рис. 20. Схема нагружения балки

 

Задача 3. Для балки прямоуголь-ного сечения, нагруженной согласно рис. 21, определить напряжения в опасном сечении и сравнить с допускаемым [s] =120 МПа, если известны: изгибающий момент М = 5,0 Н × м; размеры балки а = 2 м,

b = 15 мм, h = 30 мм.

Рис. 21. Схема нагружения балки

 

 

Задача 4. Рассчитать на прочность балку прямоугольного сечения, нагруженную согласно схеме на рис. 22, если известны: [s] =120 МПа, F = 40,0 кН, а = 1 м, b = 10 мм, h = 30 мм.

 

Рис. 22. Схема нагружения балки

 

 

Типовое контрольное задание

 

Задача 5. Для показанной на рис. 23 схемы нагружения балки подобрать квадратное сечение, если заданы: нагрузка F = 20 кН, M = 30 кН×м; длина а = 2 м.

 

 

Рис. 23. Схема нагружения балки

 

 

10.Тема№ 9. " Переменные напряжения. Расчет на усталость "

Модуль («Теории напряженного состояния»)

 

 

Ключевые слова: сопротивление усталости, предел выносливости, цикл напряжений, концентратор напряжений.

 

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Циклы и параметры циклов.

2. Что называют пределом выносливости?

3. Каково соотношение пределов выносливости при различных циклах нагружения?

4. Влияние размеров, формы, шероховатости на величину предела выносливости .

5. Концентраторы напряжений. Как они влияют на предел выносливости?

6. Как влияет на коэффициент запаса совместное действие изгиба и кручения?

 

Тесты

1. Предел выносливости характеризует:

а) число циклов, которое выдерживает материал;

б) прочность материала при циклическом нагружении;

в) характер усталостного нагружения.

 

2. Самый опасный цикл нагружения симметричный.

а) да;

б) нет;

в) пульсационный.

 

3. От характера изменения напряжений внутри цикла предел усталости не зависит.

а) незначительно;

б) да;

в) нет;

4. Предел выносливости зависит от:

а) концентрации напряжений;

б) формы и размеров детали;

в) вида цикла и его параметров, геометрической формы и размеров, состояния поверхности и концентраторов напряжений.

 

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. В опасном поперечном сечении вала, ослабленном шпоночной канавкой, возникает крутящий момент М_к = 370 Н × м, изменяющийся по пульсационному циклу и изгибающий момент М_u = 380 Н × м, изменяющийся по симметричному циклу (см. рис. 24). Определить коэффициент запаса прочности n, для опасного сечения, сравнить с величиной допустимого коэффициента запаса [] =1,8.

Рис. 24. Расчетная схема задачи

 

Диаметр вала d = 45мм. Материал вала – углеродистая сталь с механическими характеристиками: МПа; МПа; МПа.

 

 

Задача 2. В опасном поперечном сечении вала, ослабленном галтелью, возникает крутящий момент М_к = 120 Н × м, изменяющийся по пульсационному циклу и изгибающий момент М_u = 100 Н × м, изменяющийся по симметричному циклу (см. рис. 25). Определить коэффициент запаса прочности n, для опасного сечения, сравнить с величиной допустимого коэффициента запаса [] =1,8. Диаметр вала d = 20мм. Материал вала – углеродистая сталь с механическими характеристиками: МПа; r/d=0,02 ; D/d = 1,1. Вал полированный.

 

 

 

 

 

Рис. 25. Схема вала с галтелью

 

 

Типовое контрольное задание

В опасном поперечном сечении вала, ослабленном шпоночной канавкой, возникает крутящий момент М_к = 270 Н × м, изменяющийся по пульсационному циклу, и изгибающий момент М_u = 280 Н × м, изменяющийся по симметрич-ному циклу (см. рис. 24). Определить коэффициент запаса прочности n для опасного сечения, сравнить с величиной допустимого коэффициента запаса

[] =2,0. Диаметр вала d = 35мм. Материал вала – углеродистая сталь с механическими характеристиками: МПа; МПа; МПа.

11. Тема №10. " Детали машин. Основные понятия. Неразъемные соединения"

Модуль ("Основные требования к работоспособности деталей ")

 

Ключевые слова: деталь, машина, материал, напряжение, соединение деталей, сварка, пайка, склеивание, заклепка.

 

В начале самостоятельной работы важно усвоить терминологию каждой из дисциплин, общие критерии работоспособности и принципы расчета деталей машин, научиться грамотно назначать материалы и выбирать допускаемые напряжения, особенно для деталей, работающих при переменных нагрузках, поэтому типовым заданием является выбор материалов и допускаемых напряжений для зубчатых колес редуктора.

Далее рекомендуется изучить виды неразъемных соединений, способов их сборки, областей применения. Важно развить навыки правильного расчета наиболее распространенных сварных соединений.

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Что изучается в разделе "Детали машин"? 2. В чем отличие детали от сборочной единицы? 3. Каковы основные критерии работоспособности деталей машин?

Тесты

 

1. Перечислите основные критерии работоспособности детали:

а) Прочность

б) Жесткость

в) Долговечность

г) Теплостойкость

д) Виброустойчивость

е) Безотказность

ж) Ремонтоспособность

 

2. Как называется расчет, определяющий фактические характеристики главного критерия работоспособности детали?

а) Проектный расчет

б) Проверочный расчет

 

3. Что называется прочностью?

а) это способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под действием нагрузок

б) способность детали сопротивляться действующим нагрузкам без разрушения или пластического деформирования

в) способность сохранять форму и размеры поверхности трения в течении срока эксплуатации

 

4. Что называется жесткостью?

а) это способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под действием нагрузок

б) способность детали сопротивляться действующим нагрузкам без разрушения или пластического деформирования

в) способность сохранять форму и размеры поверхности трения в течении срока эксплуатации.

 

5. Из перечисленных деталей назовите детали, которые относятся к группе “детали соединения”:

а) Муфты г) Подшипники

б) Шпонки д) Валы

в) Заклепки

 

6. Какой способ сварки рекомендуется применить для соединения

толстых стальных листов внахлестку?

а) Газовую

б) Электродуговую

в) Контактную

 

7. Укажите наиболее простую конструкцию сварного соединения:

а) Внахлестку

б) Стыковое

в) Тавровое

г) Угловое

 

8. Где применяются заклепочные соединения?

а) В корпусах судов

б) В фермах железнодорожных мостов

в) В авиастроении

г) В автомобилестроении

 

9. Какой вид неразъемного соединения стальных деталей имеет в

настоящее время наибольшее распространение

а) Заклепочное, б) Сварное, в) С натягом

 

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Проверить прочность стержня, изображенного на рис.26, на растяжение, его головки на срез, если известны нагрузка F = 2 кН, допускаемые… Рис. 26. Расчетная схема задачи

Типовое контрольное задание

 

Выбрать материалы и допускаемые напряжения для зубчатых колес цилиндрического одноступенчатого косозубого редуктора (Р₁ = 4,5 кВт, n₁ = 960 об/мин, передаточное число u = 4,0), который работает 8 час. в сутки, 300 дней в году в течение 10 лет, режим нагрузки постоянный.

1) особых требований к массе и стоимости редуктора не предъявля- ется;

2) желательно получить небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора.

3) определить для колес редуктора допускаемые контактные напряжения и допускаемые напряжения изгиба.

 

 

12. Тема № 11. " Разъемные соединения деталей машин"

Модуль ("Основные требования к работоспособности деталей ")

 

Ключевые слова: резьба, шпонка, шлицы.

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Каково основное преимущество разъемных соединений перед неразъемными? 2. Какие различают типы шпонок? 3. Каковы области применения шпонок различных типов?

Тесты

 

1. Назовите тип шпонки, наиболее приемлемой для вала с конической

поверхностью

а) Призматическая с плоским торцом

б) Призматическая с закругленным торцом

в) Сегментная

г) Клиновая без головки

 

2. Материалы, применяемые для шпонок

а) Сталь углеродистая

б) Чугун

в) Латунь

г) Бронза

 

3. Каковы достоинства зубчатых соединений по сравнению со

шпоночными?

а) Имеют большую нагрузочную способность

б) Обеспечивается лучшее центрирование соединяемых деталей

в) Уменьшается длина ступицы

 

4. Зубчатые (шлицевые) соединения проверяют по условию прочности

на…

а) … изгиб

б) … кручение

в) … смятие

г) … срез

 

5. Что называется шагом резьбы?

а) Расстояние между двумя одноименными точками резьбы одной и

той же винтовой линии

б) Расстояние между двумя одноименными точками двух рядом

расположенных витков резьбы

 

 

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Определить силу Fзат, которую необходимо приложить к стандартному ключу при завинчивание гайки до появления в стержне болта напряжений,…               …  

Типовое контрольное задание

 

Рассчитать подвижное соединение прямозубой шестерни коробки передач с валом (см. рис. 31) при данных Т = 230 Н×м; n = 1450 об/мин, срок службы 10000 ч., режим нагрузки постоянный, диаметр вала d = 35 мм, диаметр зубчатого венца d_w = 75 мм, шири на венца b= 20 мм, материал рабочих поверхностей сталь - 40Х, термообработка улучшение - 270 НВ, средние условия смазки.

Соединение рассчитать в двух вариантах: 1 - шпоночное, 2 - шлицевое.

 

Рис. 31. Расчетная схема задачи

 

 

13. Тема № 12. "Механические передачи"

Модуль ("Механические передачи, валы")

 

Ключевые слова: передача, зубчатое колесо, ремень, цепь, вариатор, винт.

 

Самостоятельная работа по данному разделу дисциплины занимает наибольшее время, т.к. тема является центральной во всем разделе "Детали машин". Изучив устройство, принцип действия и области применения различных передач необходимо основное внимание уделить расчетам закрытых зубчатых и открытых передач, широко используемых в качестве приводов для пищевых машин. В этой связи, типовое контрольное задание по данной теме включает комплексную задачу по расчету закрытой зубчатой передачи.

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Для чего необходимы механические передачи? 2. По каким признакам классифицируют передачи? 3. Какие виды передач получили наибольшее распространение и каковы их основные характеристики?

Тесты

 

 

Рис. 32. Схема привода

1. Передача 10 – 11(см. рис. 32 ) имеет валы, расположенные в

пространстве:

а) параллельные

б) пересекающиеся

в) перекрещивающиеся

г) определить нельзя

 

2. Показать на (см. рис. 32) коническую зубчатую передачу:

а) 2 - 3

б) 4 -5

в) 6 -7

г) 10 – 11

д) 12 – 13

 

 

3. Покажите на (см. рис. 32) машину - орудие (цифрами 1,II,III,IV).

а) I

б) II

в) III

г) IV

 

4. Показать на (см. рис. 32 ) ведущее колесо третьей пары.

а) 3

б) 4

в) 5

г) 6

д) 7

 

5. Передача 4 - 5 (см. рис. 32) понижающая или повышающая?

а) Понижающая

б)Повышающая

 

6. Сколько ступеней имеет передача, показанная на рис. 32?

а) 1

б) 2

в) 6

г) 12

 

7. Какое из приведенных отношений называют передаточным числом

одноступенчатой передачи?

а) n₂/n₁

 

б) n₁/n₂

 

в) D₁/D₂

 

8. Какой угол зацепления принят в Россиидля стандартных зубатых колес,

нарезанных без смещения?

а) 15^о

 

б) 20^о

в) 25^о

г) Любой

 

9. В каких передачах принимают угол наклона зубьев (b) для косозубой

зубчатой передачи?

а) 8 - 15^о

б) 25 – 45^о

в) 20^о

 

10. По какому модулю рассчитывают диаметр делительной окружности в

косозубой передаче?

а) m_n

б) m_t

в) По обоим

 

11. Пользуясь каким модулем рассчитывают диаметр окружности впадин в

конической передаче.

а) m_te

б) m_tm

в) m_te и m_tm

 

12.Определите передаточное число червячной передачи, если число

зубьев колеса равно 30, число заходов червяка – 2:

а) 60

б) 15

в) 1/5

 

13. Возможные варианты сочетания материалов для червяка и червячного

колеса:

а) Сталь - чугун

б) Чугун - чугун

в) Бронза-сталь

г) Сталь – бронза

д) Чугун - бронза

Задачи для отработки практической части темы

Задача 1. Рассчитать редуктор с косозубыми цилиндрическими колесами 3, установленный в приводе к тестомесильной машине (рис. 33), состоящем в т.ч.…    

Типовое контрольное задание

 

Рассчитать редуктор с коническими зубчатыми колесами 3, установленный в приводе вибросмесителя (рис. 34), состоящем в т.ч., из электродвигателя 1, плоскоременной передачи 2, и упруго-предохранительной комбинированной муфты 4. Вибросмеситель предназначен для получения смесей из муки различны сортов или других компонентов. Смешивание происходит в камере 5, внутри которой вращаются в противоположных направлениях два горизонтальных вала (на схеме показа один из них). На валах расположены наклонные лопасти 6, которые перемешивают компоненты смеси и продвигают их вдоль камеры смешивания. Работа трехсменная при восьмичасовом рабочем дне. В табл. 3 приведены исходные данные для расчета.

 

Таблица 3

Исходные данные для расчета редуктора

 

Мощность на рабочем валу пищевой машины, Pт, кН Частота вращения рабочего (лопастного) вала машины, nт, об/мин Синхронная частота вращения двигателя, nс, об/мин

1,2

 

 

 

Рис. 34. Схема привода пищевой машины

 

14. Тема № 13. "Валы, опоры и муфты"

Модуль ("Механические передачи, валы ")

 

Ключевые слова: вал, ось, опора, подшипник, муфта.

 

Вопросы для изучения теоретической части темы

1.Что такое вал и опора? 2.Чем оси отличаются от валов? 3. Какие бывают валы по конструктивному исполнению?

Тесты

 

1. Как рассчитывают оси на прочность?

а) Только на изгиб

б) Только на кручение

в) На совместное действие изгиба и кручения

 

2. По формуле рассчитывают:

а) Оси передач

б) Валы передач

в) Опоры вала

 

3. Чем отличается подпятник от подшипника скольжения?

а) Поддерживает вращающиеся оси (валы) и воспринимает только

радиальную нагрузку

б) То же, воспринимает только осевую нагрузку

в) То же, воспринимает радиальную и осевую нагрузки

 

4. Как классифицируют подшипники качения по характеру нагрузки,

для восприятия которой они предназначены?

а) Особо легкая, легкая, средняя, средняя широкая, тяжелая серия

б) Радиальные, радиально-упорные, упорные, упорно –радиальные

в) Шариковые, роликовые конические, игольчатые и т.д.

г) Самоустанавливающиеся, несамоустанавливающиеся

 

5. Каково правильное условие жесткости валов на кручение?

а)

б)

в)

 

6. По какой формуле производят проверочный расчет валов передач?

 

а) σ _u = M_u/0,1d³ [σ]_u

 

б) τ _кр = M_кр/0,2d³ [τ] _кр

 

в) σ _экв = M _экв/0,1d³ [σ]_u

 

7. Какой внутренний диаметр имеет подшипник 202?

а) 0,2 мм

б) 10 мм

в) 15 мм

г) 202 мм

 

 

Задачи для отработки практической части темы

 

Задача 1. Выполнить проектный расчет вала по конструкции аналогичного изображенному на рис. 35. Исходные данные: крутящий момент Т = 135,57 Н×м; допускаемое касательное напряжение [t]=20 МПа.

Задача 2. Выполнить проверочный расчет вала (рис.35): Т = 645 Н×м, n = =200 мин-1 , ширина шестерни – 100 мм, ее диаметр d1 = 200 мм (z = 40, m = 5), b = 8°; на выходном конце вала установлена упругая пальцевая муфта; материал вала - сталь 45, улучшенная, sв = 750 МПа, sT = 450 МПа. Срок службы длительный, нагрузка близка к постоянной, допускается двухкратная кратковременная перегрузка. Размеры вала: диаметр в месте посадки шестерни

 

 

 

1,3 - подшипники; 2 - шестерня; 4 - полумуфта.

 

Рис. 35. Конструкция вала

 

d _ш = 65 мм; диаметр в месте посадки подшипников d _п = d _ш – 5 = 60 мм; диаметр в месте посадки муфты d _м = d _п – 5 =55 мм; l = 160 мм; а = b = 80 мм ; с = 170 мм; D = 140 мм.

 

Задача 3. Подобрать подшипники для вала редуктора (см. рис.35), используя данные предыдущей задачи. Известны также: ресурс подшипников L_h= 20000 ч. и температура подшипника t < 100° C.

 

Типовое контрольное задание

 

Провести уточненный расчет вала (см. рис.36) и его опор (подшипников качения). Из силового и проектного расчетов, а также эскизной компоновки вала имеем крутящий момент Т = 125 Н м; силы: F_t = 3750 Н, F_r = 1400 Н, F_a = = 830 Н; диаметры: под полумуфту d _м = 32 мм, под подшипники d _п = 40 мм, делительный диаметр шестерни, выполненной заодно с валом d ₁ = 66,7 мм; длина = 82 мм. Ресурс подшипников L_h= 20000 ч., температура подшипника

t < 100° C.

 

 

Рис.36. Конструкция вала

 

 

Вопросы для подготовки к экзамену

Теоретическая механика

1. Основные понятия и аксиомы статики. 2. Связи и реакции связей. Примеры. 3. Плоская система сходящихся сил. Сложение плоской системы сходящихся сил. Силовой многоугольник.

Сопротивление материалов

1. Задачи сопротивления материалов. Прочность, жесткость, устойчивость. 2. Основные гипотезы о деформируемом теле. Брус, пластина. Понятие о расчетной… 3. Основные принципы сопротивления материалов суперпозиции (независимос-ти действия сил) и Сен-Венана.

Детали машин

1. Какие виды изделий изготавливают на промышленных предприятиях? 2. Чем отличается деталь от сборочной единицы? 3. Основные требования к деталям машин. Критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Литература

 

Основная:

1. Яблонский А.А., Никифоров В.М. Теоретическая механика.- М.: Высшая школа, 2006.

2. Яковенко Г.Н. Краткий курс теоретической механики. .- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006.

3. Аркуша А.И. Техническая механика. . - М.: Высшая школа, 2008.

4. Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Станкевич А.И. Сопротивление материалов : Изд-во: Дрофа,2007.

5. Межецкий Г.Д., Загребин Г.Г., Решетник Н.Н. и др. Сопротивление материалов : Изд-во: Дашков и Ко, 2008.

6. Михайлов А.М. Сопротивление материалов : Изд-во Академия. 2009.

7. Подскребко М.Д. Сопротивление материалов. Практикум по решению задач. - М.: Высшая школа, 2009.

8. Копнов В.А., Кривошапко С.Н. Сопротивление материалов. Руководство для решения задач и выполнения лабораторных и расчетно-графических работ. - М.: Высшая школа, 2009.

9. Сапунов В.Т. Классический курс сопротивления материалов в решениях задач. Изд-во: ЛКИ, 2008.

10. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.

11. Вагнер В.А.,Звездаков В.П., Тюняев А.В. и др. Детали машин. - М.: Машиностроение, 2007.

12. Чернилевский Д.В. Детали машин и основы конструирования. М.: Машиностроение, 2006.

13. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Машиностроение, 2006.

14. Куклин Н.С., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.

15. Вереина Л.И. Техническая механика: Изд-во Академия. 2008.

 

 

Дополнительная:

1. Детали машин. Учебно-практическое пособие для студентов специальностей 1706 и 2713 п.ф.о. и с.ф.о. 3 и 4 курса. - М.: МГУТУ, 2009, 60 с. Изд. № 4980.

2. Балакин Ю.А., Буторин Л.В. Детали машин. Рабочая программа, методические документы, тематика курсовых проектов для студентов спец. 290601 , 260602 п.ф.о. и с.ф.о. М.: МГУТУ, 2009, 32 с. Изд. № 5056.

3. Дунаев П.Ф., Леликова О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: Высшая школа, 2006. 399 с.

4. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Высшая школа, 2006. 432 с.

 

Справочная:

1. Бейзельман Р.Д. и др. Подшипники качения: Справочник. - М.:

Машиностроение, 1975. 575 с.

2.Допуски и посадки: Справочник в двух частях. / Под ред. В.Д. Мягкова.- Л.: Машиностроение, 1978. 427 с.

3. Поляков В.С. и др. Справочник по муфтам. - М.: Машиностроение, 1979.

351 с.

 

Для заметок

Юрий Александрович Балакин

МЕХАНИКА

 

 

Методические рекомендации

по организации самостоятельной работы

 

Подписано к печати:

Тираж:

Заказ: