прикладная механика
.pdf10
Таблица 2
0 |
|
|
1 |
z2 |
|
z2 |
z2 |
z2 |
|||
|
H |
|
|
H |
|
z1 |
|
|
|
||
z3 |
z1 |
z3 |
|||
|
|||||
2 |
|
|
3 |
|
|
z2 |
z2 |
z2 |
z2 |
||
|
H |
|
|
H |
|
z1 |
z3 |
|
|
z3 |
|
|
z1 |
||||
4 |
|
|
5 |
|
|
z2 |
|
z2 |
z2 |
H |
|
H |
z1 |
||||
z1 |
z3 |
z2 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
z3 |
6 |
|
7 |
|
|
|
z2 |
z2 |
z2 |
|
|
|
|||
|
H |
|
||
z2 |
z1 |
|
||
z3 |
z3 |
|||
|
|
|||
z1 |
|
H |
||
|
|
8 |
|
9 |
|
|
z2 |
z2 |
z2 |
|
|
H |
z1 |
z2 |
||
|
||||
z1 |
z3 |
|
H |
|
|
|
|
z3 |
11
Таблица 3
Номер |
Обозна- |
|
|
|
Вариант числовых данных |
|
|
|
||||
схемы |
чение |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
z1 |
15 |
17 |
16 |
19 |
21 |
20 |
24 |
18 |
25 |
17 |
|
0 |
z2 |
17 |
25 |
18 |
24 |
20 |
21 |
19 |
16 |
17 |
15 |
|
z2’ |
14 |
22 |
15 |
21 |
17 |
18 |
16 |
13 |
14 |
12 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
46 |
64 |
49 |
64 |
58 |
59 |
59 |
47 |
56 |
44 |
|
|
z1 |
24 |
27 |
22 |
26 |
20 |
28 |
30 |
36 |
34 |
32 |
|
1 |
z2 |
21 |
19 |
16 |
17 |
15 |
20 |
24 |
18 |
25 |
17 |
|
z2’ |
25 |
23 |
20 |
21 |
19 |
24 |
28 |
22 |
29 |
21 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
20 |
23 |
18 |
22 |
16 |
24 |
26 |
32 |
30 |
28 |
|
|
z1 |
48 |
50 |
52 |
54 |
40 |
56 |
60 |
46 |
62 |
64 |
|
2 |
z2 |
18 |
16 |
17 |
19 |
12 |
19 |
16 |
17 |
20 |
21 |
|
z2’ |
20 |
19 |
20 |
23 |
15 |
21 |
18 |
20 |
24 |
25 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
50 |
53 |
55 |
58 |
43 |
58 |
62 |
49 |
66 |
68 |
|
|
z1 |
59 |
59 |
47 |
56 |
44 |
58 |
64 |
49 |
46 |
64 |
|
3 |
z2 |
18 |
16 |
13 |
14 |
12 |
17 |
21 |
15 |
14 |
22 |
|
z2’ |
21 |
19 |
16 |
17 |
15 |
20 |
24 |
18 |
17 |
25 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
20 |
24 |
18 |
25 |
17 |
21 |
19 |
16 |
15 |
17 |
|
|
z1 |
17 |
18 |
20 |
19 |
17 |
15 |
16 |
21 |
24 |
25 |
|
4 |
z2 |
50 |
54 |
60 |
61 |
58 |
62 |
46 |
64 |
67 |
70 |
|
z2’ |
55 |
60 |
65 |
70 |
74 |
72 |
54 |
71 |
78 |
80 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
22 |
24 |
25 |
28 |
33 |
25 |
24 |
28 |
35 |
35 |
|
|
z1 |
24 |
16 |
17 |
20 |
17 |
25 |
21 |
15 |
19 |
18 |
|
5 |
z2 |
40 |
36 |
35 |
42 |
38 |
52 |
45 |
34 |
41 |
38 |
|
z2’ |
28 |
20 |
24 |
25 |
22 |
30 |
27 |
21 |
29 |
25 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
44 |
40 |
42 |
47 |
43 |
57 |
51 |
40 |
51 |
45 |
|
|
z1 |
40 |
57 |
47 |
40 |
44 |
42 |
43 |
51 |
45 |
51 |
|
6 |
z2 |
21 |
30 |
25 |
20 |
28 |
24 |
22 |
27 |
25 |
29 |
|
z2’ |
34 |
52 |
42 |
36 |
40 |
35 |
38 |
45 |
38 |
41 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
15 |
25 |
20 |
16 |
24 |
17 |
17 |
21 |
18 |
19 |
|
|
z1 |
21 |
20 |
23 |
20 |
28 |
14 |
22 |
17 |
25 |
29 |
|
7 |
z2 |
64 |
59 |
66 |
59 |
69 |
57 |
64 |
56 |
58 |
64 |
|
z2’ |
25 |
17 |
24 |
18 |
21 |
20 |
16 |
19 |
15 |
17 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
18 |
22 |
19 |
21 |
20 |
23 |
26 |
20 |
18 |
18 |
|
|
z1 |
18 |
26 |
20 |
19 |
18 |
18 |
20 |
23 |
21 |
22 |
|
8 |
z2 |
15 |
16 |
21 |
24 |
25 |
17 |
19 |
20 |
18 |
17 |
|
z2’ |
58 |
64 |
69 |
66 |
64 |
64 |
56 |
57 |
59 |
59 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
25 |
22 |
28 |
23 |
21 |
29 |
17 |
14 |
20 |
20 |
|
|
z1 |
17 |
14 |
20 |
21 |
23 |
28 |
22 |
25 |
29 |
20 |
|
9 |
z2 |
47 |
64 |
56 |
58 |
64 |
64 |
59 |
66 |
59 |
69 |
|
z2’ |
20 |
18 |
17 |
22 |
19 |
21 |
16 |
23 |
17 |
22 |
||
|
||||||||||||
|
z3 |
50 |
68 |
53 |
59 |
60 |
57 |
53 |
64 |
47 |
71 |
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
Таблица 4 |
|||
|
|
|
|
|
|
0,25 |
|
С |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
B |
0,25 |
|
|
|
S2 |
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
0,15 |
|
|
|||
|
S1 |
|
|
S2 |
|
|
|
|
S3 |
||
|
|
|
C |
S1 |
1 |
|
|||||
A |
|
1 |
|
|
|
A |
0,2 |
|
D |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
B |
0,25 |
|
|
B |
|
1 |
0,2 |
||
A |
S1 1 |
|
S2 |
C |
A |
S1 |
S3 |
D |
|
|
|
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
0,25 |
С |
5 |
B |
S1 |
|
|
|
|
|
|
|
0,35 |
|
1 |
|
|
||||
B |
|
S2 |
|
|
|
A |
|
|
|||
|
|
|
0,25 |
|
|
S2 |
|
|
|||
|
|
|
S3 |
|
0,05 |
|
|
||||
|
S1 |
1 |
|
|
|
|
|||||
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
A |
|
|
D |
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
|
B |
S1 |
1 |
|
7 |
|
S2 |
0,25 |
|
С |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
0,25 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
A |
|
B |
|
|
0,15 |
|
|||
|
|
S2 |
|
|
|
|
S3 |
||||
|
|
|
0,03 |
|
S1 |
1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
C |
|
|
|
|
A |
0,2 |
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
1 |
0,2 |
|
B |
0,25 |
|
|
|
|
A |
S1 |
S3 |
D |
|
S1 |
1 |
|
S2 |
|
C |
|
|
|
|
С |
A |
|
|
|
|||
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13
Таблица 5
Номер |
|
Значение 1 |
в градусах для варианта числовых данных |
|
|||||||
схемы |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|||||||||||
0 |
30 |
70 |
90 |
120 |
150 |
200 |
230 |
270 |
290 |
330 |
|
1 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
95 |
100 |
110 |
115 |
120 |
|
2 |
30 |
90 |
120 |
150 |
200 |
230 |
250 |
270 |
190 |
330 |
|
3 |
30 |
45 |
60 |
120 |
150 |
200 |
220 |
240 |
300 |
330 |
|
4 |
60 |
90 |
110 |
120 |
140 |
160 |
180 |
250 |
270 |
300 |
|
5 |
30 |
90 |
100 |
120 |
140 |
160 |
200 |
270 |
300 |
330 |
|
6 |
30 |
90 |
100 |
110 |
120 |
140 |
160 |
190 |
200 |
220 |
|
7 |
0 |
60 |
90 |
150 |
180 |
200 |
220 |
240 |
270 |
300 |
|
8 |
0 |
30 |
60 |
100 |
120 |
150 |
180 |
200 |
250 |
290 |
|
9 |
30 |
45 |
60 |
110 |
140 |
170 |
200 |
230 |
300 |
330 |
4.2. Контрольная работа № 2
Контрольная работа № 2 включает три задачи по основным разделам курса основ проектирования и конструирования машин. В первой задаче требуется рассчитать одно из наиболее распространенных соединений (сварное, шпоночное, шлицевое или резьбовое). Во второй задаче необходимо выполнить кинематический и силовой расчёт привода и спроектировать зубчатую (червячную) передачу. Третья задача посвящена проектированию одного из валов редуктора, подбору и проверке долговечности подшипников качения этого же вала.
Номер группы задач определяется последней цифрой номера зачётной книжки студента, а номер числовых данных в соответствующей таблице – предпоследней цифрой номера зачётной книжки.
Группа задач № 0
Задача 1
Две полосы из стали Ст.3 соединены стыковым швом и нагружены силой F (рисунок 1). Определить допускаемую силу [F], воспринимаемую швами, выполненными по следующим вариантам:
а) сварка ручная дуговая электродом Э42А (рисунок 1, а),
14
б) сварка ручная электродами обычного качества Э34 (рисунок 1, а), в) контактная точечная сварка с накладкой (рисунок 1, б). Размеры шва приведены в таблице 1.
F |
F |
F |
F |
δ |
δ |
F |
l |
F |
F |
а)
Рисунок 1
l
б)
F
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
в |
миллимет- |
|||
рах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раз- |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
мер |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
80 |
120 |
145 |
170 |
205 |
232 |
260 |
310 |
360 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
6 |
6 |
7 |
7 |
8 |
8 |
10 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2
Привод, изображенный на рисунке 2, состоит из электродвигателя 1, цепной передачи 2 и червячного одноступенчатого редуктора 3. Рассчитать червячную передачу редуктора. Передаточное отношение редуктора up = 8, срок его службы Lh = 8000 часов. Материал червяка – Сталь 40Х, его термообработка – улучшение. Другие данные для расчета приведены в таблице 2.
1 |
3 |
Д |
P, n |
2
Рисунок 2
15
Таблица 2
Исходные |
|
|
|
В А Р И А Н Т Ы |
|
|
|
|||
данные |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
P, кВт |
2,3 |
3,2 |
4,1 |
5,0 |
5,9 |
6,8 |
7,6 |
8,7 |
9,6 |
10,7 |
n, мин-1 |
58 |
54 |
51 |
46 |
42 |
61 |
63 |
66 |
74 |
78 |
Задача 3
По данным задачи 2 рассчитать быстроходный вал червячной передачи и подобрать для него подшипники качения. Недостающие данные принять конструктивно, считая расстояние между опорами l=6d, где d – диаметр вала, определяемый по крутящему моменту. Дать рабочий эскиз вала.
Группа задач № 1
Задача 1.
Полоса 1 сечением 70 7 приварена к пластине 2 лобовым и фланговыми швами и нагружена растягивающей силой F (рисунок 3). Определить требуемую длину флангового шва. Нагрузка статическая. Недостающие данные приведены в таблице 3.
lфл
Толщина 7
l |
|
|
70 |
л |
|
|
|
|
|
|
|
lфл 1 2
Рисунок 3
F
16
Таблица 3
Исходные |
|
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
||
данные |
0 |
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F, кН |
40 |
|
50 |
|
60 |
70 |
80 |
90 |
|
100 |
|
120 |
140 |
|
160 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Материал |
Сталь Ст.2 |
|
|
Сталь Ст.3 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вид сварки |
|
Ручная, |
|
Ручная, |
|
Автоматическая |
|||||||||
и тип элек- |
электродом |
электродом |
|
||||||||||||
|
|
под флюсом |
|
||||||||||||
трода |
|
Э50А |
|
|
Э34 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2
Привод, изображенный на рисунке 4, состоит из электродвигателя 1, плоскоременной передачи 2 и червячного редуктора 3. Рассчитать червячную передачу редуктора с передаточным отношением uр = 10 и сроком службы Lh = 10000 часов. Материал червяка – Сталь 40Х, термообработка – улучшение. Остальные исходные данные приведены в таблице 4.
3
Д
1
P, n
2
Рисунок 4
Таблица 4
Исходные |
|
|
|
В А Р И А Н Т Ы |
|
|
|
|||
данные |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
P, кВт |
1,2 |
1,6 |
2,1 |
3,6 |
4,9 |
5,4 |
6,7 |
7,8 |
8,6 |
9,7 |
n, мин-1 |
74 |
70 |
64 |
58 |
52 |
46 |
94 |
82 |
96 |
102 |
17
Задача 3
По данным задачи 2 рассчитать ведомый вал редуктора и подобрать для него подшипники качения. Расстояние между опорами l=8d, где d – диаметр вала, определяемый по крутящему моменту. Дать рабочий эскиз вала.
Группа задач № 2
Задача 2
Цилиндрическое зубчатое колесо закреплено на валу призматической шпонкой (рисунок 5). Материал вала – Сталь 50, шпонки – Сталь 45, зубчатого колеса – Ст.40Х. Режим работы – средний. Диаметр вала d, длина зуба колеса b и передаваемый крутящий момент T заданы в таблице 5. Требуется подобрать шпонку и проверить ее на прочность.
b
T |
d
Рисунок 5
Таблица 5
Вели- |
|
|
|
В А Р И А Н Т Ы |
|
|
|
|||
чина |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
d, мм |
20 |
24 |
28 |
30 |
36 |
40 |
46 |
55 |
60 |
65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T, Н м |
100 |
180 |
240 |
320 |
380 |
400 |
420 |
460 |
500 |
610 |
b, мм |
32 |
36 |
42 |
48 |
52 |
55 |
60 |
68 |
72 |
84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18
Задача 2
Приводная установка, изображенная на рисунке 6, содержит электродвигатель 1, клиноременную передачу 2 и червячный редуктор 3. Рассчитать червячную передачу с передаточным отношением uр = 12,5 и сроком службы 16000 часов. Материал червяка – Сталь 40Х, его термообработка – улучшение. Остальные данные приведены в таблице 6.
3
Д
1
P, n
2
Рисунок 6
Таблица 6
Исходные |
|
|
|
В А Р И А Н Т Ы |
|
|
|
|||
данные |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
P, кВт |
0,8 |
1,3 |
2,1 |
3,7 |
4,6 |
5,4 |
6,7 |
7,3 |
8,4 |
9,7 |
n, мин-1 |
118 |
104 |
96 |
87 |
74 |
68 |
52 |
48 |
36 |
28 |
Задача 3
По данным задачи 2 рассчитать тихоходный вал червячного редуктора и подобрать для него подшипники качения. Расстояние между опорами принять l=5d, где d – диаметр вала, определяемый по крутящему моменту. Дать рабочий эскиз вала.
Группа задач № 3
Задача 1
Подобрать сегментную шпонку для крепления втулочной муфты на валу диаметром d и проверить ее на прочность. Передаваемая мощность P, частота вращения вала n, длина полумуфты l.
19
Муфта выполнена из стали Ст. 40Х, шпонка – Сталь 45, вал – Сталь 50. Исходные данные приведены в таблице 7.
Таблица 7
Вели- |
|
|
|
В А Р И А Н Т Ы |
|
|
|
|||
чина |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d, мм |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
25 |
28 |
32 |
38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P, кВт |
0,6 |
0,8 |
1,2 |
1,6 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
n, |
1480 |
1320 |
1260 |
1140 |
1060 |
980 |
830 |
710 |
680 |
660 |
мин–1 |
||||||||||
l, мм |
26 |
32 |
34 |
38 |
42 |
44 |
48 |
52 |
60 |
74 |
Задача 2
Механическая приводная установка, показанная на рисунке 7, состоит из электродвигателя 1, конического редуктора 2 и цепной передачи 3. Необходимо произвести кинематический и силовой расчет привода, рассчитать коническую зубчатую передачу редуктора с передаточным отношением uр = 2,5 и сроком службы lh = 20000 часов. Материал и термообработка: шестерни – Сталь 40Х, улучшение, колеса – сталь 45, нормализация. Остальные данные приведены в таблице 8.
1 2
Д
3
P, n
Рисунок 7