Детали машин: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

ДЕТАЛИ МАШИН

Методические рекомендации

по выполнению контрольной работы

Новосибирск 2004

Кафедра теоретической и прикладной механики

Рецензент  доцент А.В. Яковенко

Детали машин: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инж. инс; Сост. Л. Н. Лахонина, А.В. Баровко.– Новосибирск, 2004: – 15 с.

Методические рекомендации предназначена для студентов очного отделения Инженерного института НГАУ специальностей: 311300 Механизация сельского хозяйства, 311500 Механизация переработки сельскохозяйственной продукции, 311900 Технология обслуживания и ремонта машин в АПК, 150200 Автомобили и автомобильное хозяйство, 030500.01 Профессиональное обучение.

Методические рекомендации содержат необходимые формулы и справочные данные для расчета контрольной работы по деталям машин.

Утверждены и рекомендованы к изданию методическим советом Инженерного института (протокол № 12  от 25 мая 2004 г.).

© Новосибирский государственный аграрный университет, 2004

© Инженерный институт, 2004

ВВЕДЕНИЕ

Методические рекомендации содержат необходимые формулы и справочные данные для расчета контрольной работы по деталям машин по следующим темам: заклепочные соединения, сварные соединения, резьбовые соединения, шпоночные соединения, шлицевые соединения, штифты.

РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

Заклепочные соединения

По назначению делятся на прочные и плотнопрочные.

В прочных соединениях при постоянной нагрузке заклепки рассчитывают на срез и смятие:

,                                                               (1)

гдеF – нагрузка, действующая на соединение, Н;

А_ср- площадь среза, мм²:

, гдеd- диаметр заклепки, мм;

k- число заклепок, шт;

i- число плоскостей среза;

[t]_ср – допускаемое напряжение на срез, МПа.

,                                                            (2)

где  А_см – площадь проекции поверхности смятия, мм²

s – наименьшая толщина соединяемых элементов, мм:.

[s]_см – допускаемое напряжение на смятие, МПа.

Плотнопрочные соединения рассчитывают только на срез.

Если в условии задачи диаметр и число заклепок неизвестны, то диаметр заклепок принимают:

- для прочных соединений    d = (1,8…2)s;

- для плотнопрочных соединений    .

При знакопеременной нагрузке расчеты ведут по тем же формулам, но при пониженных допускаемых напряжениях. В формулы (1) и (2) вместо [t]_ср и [s]_см соответственно подставляют [t]¢_ср и [s]¢_см , которые равны:

   ;  , где g - коэффициент, учитывающий характер нагрузки:

 ,                                                                    (3)

где r – коэффициент асимметрии нагрузки:

Диаметры заклепок для любого заклепочного соединения принимают из ряда : 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12 мм, а их длины 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 38; 40 мм.  

Сварные соединения

Общих формул для расчета на прочность швов в сварных соединениях нет. Поэтому любой сварной шов расчитывают в указанной последовательности:

а) определяют вид (или виды) деформации, на который работает сварной шов;

б) определяют нагрузку, действующую на шов;

в) в соответствии с видом деформации записывают уравнение прочности для шва; г) определяют неизвестную величину.

Допускаемые напряжения при расчетах принимаются:

[s]_р = [s]_и = [s]_р.м.

[t]_ср = [t]_кр = 0,7[s]_р.м.

Для точечной сварки   [t]_ср = 0,4[s]_р.м.

[s]_р – допускаемое напряжение на растяжение, МПа ;

[s]_и -  допускаемое напряжение на изгиб, МПа ;

[t]_ср - допускаемое напряжение на срез, МПа ;

[t]_кр - допускаемое напряжение на кручение, МПа ;

[s]_р.м. – допускаемое напряжение на растяжение для свариваемого материала, МПа (таблица 1).

При действии переменных нагрузок величины допускаемых напряжений для сварных швов принимаются:

 ;    

 ;  

где g  – коэффициент, учитывающий характер нагрузки и вид соединения.

Таблица 1

Допускаемые напряжения на растяжение для некоторых марок стали, МПа

Марка стали	[s]р.м.	Марка стали	[s]р.м.
Ст.2	115	20	140
Ст.3	125	30	165
Ст.4	140	35	180
Ст.5	160	40	190
Ст.6	195	45	200
08	110	15Х , 20Х	240
10	110	40Х	270
15	125	18ХГТ	330

 ,                                      (4)

где к – коэффициент концентрации напряжений(таблица2).

r = s_min/s_max = t_min/t_max = F_min/F_max

Таблица 2

Значение коэффициента концентрации напряжений

Соединение	к
Стыковое с обработкой шва	1
Стыковое без обработки шва	1,4
Внахлестку или с накладками	2
Угловое или тавровое	3

Резьбовые соединения

По условию работы делятся на ненапряженные и напряженные.

В ненапряженных соединениях резьбовые изделия (болты, винты, шпильки) при действии на них центральной нагрузки рассчитывают на растяжение:

     ,                                                          (5)

где F – нагрузка, действующая на соединение, Н ;

А_р – площадь растяжения, мм² :

, где d₁  – внутренний диаметр резьбы, мм;

z   – число резьбовых изделий в соединении;

[s]_р – допускаемое напряжение на растяжение для материала резьбового соединения, МПа.

Ненапряженные резьбовые соединения при действии на них эксцентричной нагрузки (смещенной относительно центра) рассчитывают на растяжение с изгибом:

 ,                                       (6)

где e – эксцентриситет приложения нагрузки.

Напряженные резьбовые соединения рассчитывают на растяжение: