Расчетно-графическая работа №8

Эпюры крутящих моментов. Расчеты на прочность и жесткость при кручении.

Задание. Для стального вала, шкивы которого нагружены внешними моментами, соответствующими передаваемым мощностям, и уравновешивающим моментом, построить эпюру крутящих моментов по длине вала.

Рациональным расположением шкивов на валу добиться уменьшения значения максимального крутящего момента на валу и построить эпюру крутящих моментов для этого случая. Дальнейшие расчеты вести для вала с рациональным расположением шкивов.

Определить диаметры вала круглого сечения из расчетов на прочность и жесткость для максимально нагруженных сечений. Полученный больший результат округлить до ближайшего четного или оканчивающегося на 5 числа.

Провести аналогичные расчеты для вала кольцевого сечения, приняв отношение внутреннего диаметра кольца к наружному с=0,9. Сделать выводы о целесообразности выполнения вала круглого или кольцевого сечения, сравнив площади поперечных сечений.

При расчете использовать следующие данные: вал вращается с угловой скоростью ω = 25 рад/с; материал вала - сталь, допускаемое напряжение кручения [τ] = 30 МПа, модуль упругости при сдвиге G = 8·10⁴ МПа; допускаемый угол закручивания [φ₀] = 0,02 рад/м.

Параметр	Вариант
a = b = c, м	1.1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0
P 1, кВт	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0
P 2, кВт	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0	3,1	3,2	3,3	3,4	3,5
P 3, кВт	3,1	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6	3,7	3,8	3,9	4,0

Указания по выполнению задания.

1. Изобразить выбранную расчетную схему вала с приложенными к нему вращающими моментами М₁, М₂, М₃, определить величины этих моментов, используя заданные по варианту значения передаваемых мощностей и величину угловой скорости вращения М=Р/ω. Определить уравновешивающий момент М₀ =∑ М_i .

2. Разбить вал на участки и, используя метод сечений, определить величину крутящего момента М_к на каждом участке бруса.

3. Под расчетной схемой вала провести ось эпюры крутящих моментов параллельно оси вала и продлить линии границ участков, чтобы они пересекли проведенную ось.

4. Отложить в масштабе рассчитанные величины крутящих моментов на каждом участке относительно оси эпюры: вверх – положительные, вниз – отрицательные. Обозначить ось эпюры.

5. Выбрать рациональное расположение шкивов на валу и построить соответствующую эпюру крутящих моментов. Дальнейшие расчеты проводить для вала с рационально расположенными шкивами.

6. Используя условие прочности при кручении, провести проектировочный расчет и определить диаметр вала круглого сечения для наиболее нагруженного участка вала (по максимальному полученному крутящему моменту на эпюре).

7. Используя условие жесткости при кручении, провести проектировочный расчет и определить диаметр вала круглого сечения для наиболее нагруженного участка вала.

8. Из полученных значений диаметра вала круглого сечения выбрать наибольшее и округлить (как указано в задании).

9. Используя условия прочности и жесткости при кручении, провести аналогичные проектировочные расчеты для случая, если сечение вала – кольцо, и определить внешний и внутренний диаметры кольцевого сечения вала (для того же участка).

10. Из полученных значений внешних и внутренних диаметров вала кольцевого сечения выбрать наибольшие и округлить (как указано в задании).

11. Рассчитать площади поперечных сечений для случаев круглого и кольцевого сечения вала.

12. Сравнить полученные величины площадей поперечных сечений и сделать вывод о затратах металла на производство вала круглого и кольцевого сечения.

Дата добавления: 2015-05-10