Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный

университет»

Кафедра теории механизмов и машин

и основ конструирования

Кручение. Расчет вала на прочность и жесткость

Материалы по организации и контролю самостоятельной

работы студентов по дисциплине «Прикладная механика» для

специальностей 110100, 110400, 1101700, 110200, 250200,

210200, 180400, 200400, 110600, 110500, 070900, 090200

Новокузнецк, 2011

УДК 531.8 (075)

К84

Рецензент - кафедра теоретической механики СибГИУ (зав. кафедрой, д.т.н., проф. Живаго Э.Я.)

К84 Кручение. Расчет вала на прочность и жесткость.: материалы по организации и контролю самостоятельной работы студентов по прикладной механике /Сост. В.М.Дёмин: СибГИУ - Новокузнецк 2005 – 12 с, ил./

Содержат индивидуальные задания, указания к оформлению практической работы, последовательность расчёта вала на кручение, пример решения задачи, вопросы для самоконтроля и списки рекомендуемой литературы.

Предназначены для студентов специальностей 110100, 110400, 1101700, 110200, 250200, 210200, 180400, 200400, 110600, 110500, 070900, 090200, а также для преподавателей при организации практических занятий

1. Общие указания

По данной теме студент должен решить задачу, исходные данные которой приведены ниже. Вариант задания даёт преподаватель в виде шифра, состоящего из 2^х цифр. Первая цифра соответствует номеру схемы, приведённой на рис. 1, вторая – номеру строки таблицы. Так, например, имея шифр 38, из рисунка 1 следует взять схему вала №3, а исходные данные из строки 8 таблицы.

Работа, выполненная с нарушением данного указания, не принимается.

Теоретический материал по теме «Кручение», необходимый для выполнения данной работы, приведён в учебниках /1, с.95-104; 2, с.115-132/. Вопросы для самоконтроля даны в разд. 4.

Работу оформляют на отдельных листах II формата (210х297 мм) или близкого к нему формата (203х288) с двух сторон, оставляя поля для подшивки 20 мм, а с остальных сторон – по 5мм. Текстовую часть работы выполняют чернилами, а рисунки и эскизы – карандашом. Записка по работе должна содержать титульный лист (см. приложение А), исходные данные с необходимыми рисунками и расчёты. Методика расчёта вала и пример решения задачи рассмотрены в разделе 3.

2. Исходные данные и варианты заданий

Трансмиссионный вал (рис. 1) вращается с угловой скоростью . На один из шкивов от двигателя передаётся мощность Р₁, а другие шкивы передают на станки мощности Р₂, Р₃ и Р₄. Здесь внешние моменты условно изображены в виде двух кружков. Кружок с точкой обозначает силу, направленную на наблюдателя, а кружок с крестом – силу, направленную от наблюдателя.

Требуется:

1. Определить численные значения внешних моментов и построить расчётную схему вала.

2. Построить эпюру крутящих моментов Т_к.

3. Оптимизировать схему вала (выбрать рациональное размещение шкивов на валу).

4. Для выбранного расположения шкивов построить эпюру Т_к.

5. Определить диаметр вала из условия прочности.

Схемы трансмиссионных валов

Рис. 1

Исходные данные к заданию

Номер строки	Р1, кВт	Р2, кВт	Р3, кВт	Р4, кВт	, с^-1	, м	[], мПа	[], град/м
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	30 25 40 45 50 48 36 28 35 55	14 10 10 12 22 12 12 15 15 25	10 8 20 18 16 15 16 10 12 12	6 7 10 15 12 21 8 3 8 18	8 5 12 15 18 20 15 20 22 40	0,4 0,3 0,4 0,4 0,2 0,6 0,5 0,6 0,2 0,5	40 45 40 45 30 50 38 25 60 30	0,8 0,6 0,6 0,5 0,8 0,7 0,4 0,4 0,9 0,5

6. Определить диаметр вала из условия жёсткости.

7. Выбрав окончательный диаметр, построить эпюру углов закручивания вала .

8. Определить расчётное максимальное касательное напряжение и для контроля сравнить с допускаемым напряжением, построить для рассматриваемого сечения вала эпюру.

9. Определить расчётный максимальный относительный угол закручивания и для контроля сравнить с допускаемым относительным углом закручивания.

10. Сделать выводы.