Соединения деталей машин и элементов конструкций. Хабаровск. ДВГУПС. Примеры оформления здесь

Соединения деталей машин и элементов конструкций. Хабаровск. ДВГУПС. Методическое пособие по выполнению контрольных заданий. В.В. Дрыгин, Н.И. Яворский Соединения деталей машин и элементов конструкций. Хабаровск. ДВГУПС. Методическое пособие по выполнению контрольных заданий. В.В. Дрыгин, Н.И. Яворский
Первая группа задач. Задача 1.1. Рассчитать сварное соединение, состоящее из двух неравнобоких уголков и косынки. Задача 1.2. Подобрать по ГОСТ размеры поперечного сечения призматической шпонки и определить длину шпонки из условия прочности (рис. 1.2), если передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала d заданы в табл. 1.2. Нагрузка прикладывается без толчков, работа реверсивная, материал шпонки выбрать самостоятельно, материал ступицы и вала – сталь Ст5
 
 
  Первая группа задач. Задача 1.1. Рассчитать сварное соединение, состоящее из двух неравнобоких уголков и косынки. Задача 1.2. Подобрать по ГОСТ размеры поперечного сечения призматической шпонки и определить длину шпонки из условия прочности (рис. 1.2), если передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала d заданы в табл. 1.2. Нагрузка прикладывается без толчков, работа реверсивная, материал шпонки выбрать самостоятельно, материал ступицы и вала – сталь Ст5
Задача 1.3. Рассчитать болты, которыми крепится стойка кронштейна к фундаментной чугунной раме. Нагрузка статическая. Болты принять по ГОСТ. Задача 1.4. Рассчитать напряженное клиновое соединение, работающее в условиях знакопеременной нагрузки. Материал штока – сталь Ст5, материал втулки – Сталь 40. Вторая группа задач. Задача 2.1. Рассчитать цилиндрическое соединение с натягом, состоящее из зубчатого венца 1 и ступицы 2 червячного колеса. Диаметр посадочной поверхности d, её длина l, диаметр отверстия для вала в центре колеса d1, диаметр окружности впадин зубчатого венца df Задача 1.3. Рассчитать болты, которыми крепится стойка кронштейна к фундаментной чугунной раме. Нагрузка статическая. Болты принять по ГОСТ. Задача 1.4. Рассчитать напряженное клиновое соединение, работающее в условиях знакопеременной нагрузки. Материал штока – сталь Ст5, материал втулки – Сталь 40. Вторая  группа задач. Задача 2.1. Рассчитать цилиндрическое соединение с натягом, состоящее из зубчатого венца 1 и ступицы 2 червячного колеса. Диаметр посадочной поверхности d, её длина ℓ, диаметр отверстия для вала в центре колеса d1, диаметр окружности впадин зубчатого венца df и передаваемый червячным колесом момент Т заданы
Задача 2.2. Рассчитать сегментные шпонки для соединения двух валов втулочной муфтой и подобрать их по ГОСТ. Материалы деталей соединения – сталь Ст5. Соединение работает в условиях плавного приложения крутящего момента Т. Задача 2.3. Рассчитать клеммовое болтовое соединение, обеспечивающее передачу крутящего момента с рычага в результате приложенной на его конце силы F на вал диаметром d, коэффициент трения f. Задача 2.4. Рассчитать сварное соединение, состоящее из равнобокого уголка и косынки по данным табл. 2.4. Сварка ручная электродуговая Задача 2.2. Рассчитать сегментные шпонки для соединения двух валов втулочной муфтой (рис. 2.2) и подобрать их по ГОСТ. Материалы деталей соединения – сталь Ст5. Соединение работает в условиях плавного приложения крутящего момента Т. Задача 2.3. Рассчитать клеммовое болтовое соединение, обеспечивающее передачу крутящего момента с рычага в результате приложенной на его конце силы F на вал диаметром d, коэффициент трения f. Задача 2.4. Рассчитать сварное соединение, состоящее из равнобокого уголка и косынки (рис. 2.4) по данным табл. 2.4. Сварка ручная электродуговая
Третья группа задач. Задача 3.1. Рассчитать заклёпочное соединение. Определить число и диаметр заклёпок, соединяющих косынку со швеллерной балкой, высоту косынки h (рис. 3.1). Материал косынки, швеллера и заклёпок – сталь Ст3. Недостающие данные принять самостоятельно. Задача 3.2. Подобрать по стандарту неподвижное шлицевое прямобочное соединение зубчатых колёс с валом и проверить его на прочность (рис. 3.2). Передаваемый валом крутящий момент Т и наружный диаметр вала D заданы в табл. 3.2.
  Третья группа задач. Задача 3.1. Рассчитать заклёпочное соединение. Определить число и диаметр заклёпок, соединяющих косынку со швеллерной балкой, высоту косынки h (рис. 3.1). Материал косынки, швеллера и заклёпок – сталь Ст3. Недостающие данные принять самостоятельно. Задача 3.2. Подобрать по стандарту неподвижное шлицевое прямобочное соединение зубчатых колёс с валом  и проверить его на прочность (рис. 3.2). Передаваемый валом крутящий момент Т и наружный диаметр вала D заданы в табл. 3.2.
Задача 3.2. Материал вала и другие данные, необходимые для расчёта, выбрать самостоятельно, ширину зубчатых колёс bш принять из условия прочности на смятие в шлицевом соединении. Характер нагрузки – пульсирующий. Материал шестерни – Сталь35. Задача 3.3. Рассчитать толщину стенки S автоклава при автоматической сварке стыковым швом вдоль образующей цилиндра обечайки. Внутренний диаметр автоклава D1, рабочее давление р приведены в табл. 3.3. Усилие F, действующее на сварной шов F = 0,5D1×l. Материал обечайки – сталь Ст5 Задача 3.2. Материал вала и другие данные, необходимые для расчёта, выбрать самостоятельно, ширину зубчатых колёс bш принять из условия прочности на смятие в шлицевом соединении. Характер нагрузки – пульсирующий. Материал шестерни – Сталь35. Задача 3.3. Рассчитать толщину стенки S автоклава (рис. 3.3) при автоматической сварке стыковым швом вдоль образующей цилиндра обечайки. Внутренний диаметр автоклава D1, рабочее давление р приведены в табл. 3.3. Усилие F, действующее на сварной шов F = 0,5D1×l. Материал обечайки – сталь Ст5. Длина шва l не влияет на толщину стенки
Задача 3.4. Рассчитать болты с костыльной головкой крепления крышки автоклава (рис. 3.4). Внутренний диаметр автоклава D, давление р, число болтов n, эксцентриситет е приведены в табл. 3.4. Четвертая группа задач. Задача 4.1. Проверить прочность сварных швов, соединяющих диск с зубчатым ободом и диск со ступицей. Материал диска – сталь Ст3, материал ступицы и зубчатого венца – сталь 40, марка электродов и вид сварки, мощность Р, передаваемая колесом, угловая скорость ω, катеты швов к1 и к2, размеры ступицы dc, зубчатого венца Do, делительного диаметра d заданы в табл. 4.1 Задача 3.4. Рассчитать болты с костыльной головкой крепления крышки автоклава (рис. 3.4). Внутренний диаметр автоклава D, давление р, число болтов n, эксцентриситет е приведены в табл. 3.4. Четвертая группа задач. Задача 4.1. Проверить прочность сварных швов, соединяющих диск с зубчатым ободом и диск со ступицей. Материал диска – сталь Ст3, материал ступицы и зубчатого венца – сталь 40, марка электродов и вид сварки, мощность Р, передаваемая колесом, угловая скорость ω, катеты швов к1 и к2, размеры ступицы dc, зубчатого венца Do, делительного диаметра d заданы в табл. 4.1
Задача 4.2. Рассчитать напряжённое клиновое соединение, работающее в условиях знакопеременной нагрузки (рис. 4.2). Материал штока – сталь Ст2, материал втулки – чугун СЧ18. Задача 4.3. Определить диаметр болтов фланцевого соединения верхней части автоклава с его корпусом (рис. 4.3). Давление жидкости внутри автоклава по манометру ρ, внутренний диаметр верхней части автоклава D и количество болтов n заданы в табл. 4.3.
 
 
 
 
 
  Задача 4.2. Рассчитать напряжённое клиновое соединение, работающее в условиях знакопеременной нагрузки (рис. 4.2). Материал штока – сталь Ст2, материал втулки – чугун СЧ18. Задача 4.3. Определить диаметр болтов фланцевого соединения верхней части автоклава с его корпусом (рис. 4.3). Давление жидкости внутри автоклава по манометру ρ, внутренний диаметр верхней части автоклава D и количество болтов n заданы в табл. 4.3.
Задача 4.4. Рассчитать цилиндрический штифт крепления шестерни на валу (рис. 4.4), принять его по ГОСТ. Передаваемый валом крутящий момент Т, диаметр вала dВ приведены в табл. 4.4. Соединение работает в условиях нереверсивной передачи и спокойной нагрузки. Материал шестерни и вала – сталь50. Пятая группа задач. Задача 5.1. Рассчитать заклепочное соединение, соединяющее «встык» две стальные полосы толщиной d и шириной и b, нагруженные растягивающей силой F (рис. 5.1). Толщина накладки δ1
 
  Задача 4.4. Рассчитать цилиндрический штифт крепления шестерни на валу (рис. 4.4), принять его по ГОСТ. Передаваемый валом крутящий момент Т, диаметр вала dВ приведены в табл. 4.4. Соединение работает в условиях нереверсивной передачи и спокойной нагрузки. Материал шестерни и вала – сталь50. Пятая группа задач. Задача 5.1. Рассчитать заклепочное соединение, соединяющее «встык» две стальные полосы толщиной d и шириной и b, нагруженные растягивающей силой F (рис. 5.1). Толщина накладки δ1
Задача 5.2. Рассчитать цилиндрический штифт (шпонку) крепления шестерни на валу и подобрать его диаметр по ГОСТ. Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала dв заданы в табл. 5.2. Материал штифта выбрать самостоятельно, шестерня работает в условиях спокойной нагрузки. Задача 5.3. Рассчитать болты, скрепляющие зубчатое колесо с барабаном лебёдки. Расчёт вести в двух вариантах: а) болты поставлены с зазором; б) болты поставлены без зазора. Сила тяжести поднимаемого груза F, значение диаметра барабана D1 и диаметра центра отверстий в диске колеса D2 Задача 5.2. Рассчитать цилиндрический штифт (шпонку) крепления шестерни на валу и подобрать его диаметр по ГОСТ. Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала dв заданы в табл. 5.2. Материал штифта выбрать самостоятельно, шестерня работает в условиях спокойной нагрузки. Материал шестерни – Сталь45. Задача 5.3. Рассчитать болты, скрепляющие зубчатое колесо с барабаном лебёдки. Расчёт вести в двух вариантах: а) болты поставлены с зазором; б) болты поставлены без зазора. Сила тяжести поднимаемого груза F, значение диаметра барабана D1 и диаметра центра отверстий в диске колеса D2 заданы в табл. 5.3. Материал барабана – чугун СЧ18, материал колеса – Сталь35. Число болтов принять самостоятельно
Задача 5.4. Рассчитать сварное стыковое соединение днища и цилиндрической обечайки сосуда, изготовленного из трубы стальной бесшовной горячеформируемой по ГОСТ 8732-78, находящееся под внутренним давлением, изменяющимся периодически; допускаемое напряжение [σр]=190 МПа. Способ сварки – ручная электродами обычного качества (Э42; Э50). Материал свариваемых деталей – сталь Ст5. Шестая группа задач. Задача 6.1. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите. Материал электрода и метод сварки, а также недостающие данные Задача 5.4. Рассчитать сварное стыковое соединение днища и цилиндрической обечайки сосуда, изготовленного из трубы стальной бесшовной горячеформируемой по ГОСТ 8732-78 (см. приложение Д3), находящееся под внутренним давлением, изменяющимся периодически (от ноля до максимального значения р); допускаемое напряжение [sр] = 190 МПа. Способ сварки – ручная электродами обычного качества (Э42; Э50). Материал свариваемых деталей – сталь Ст5. Шестая группа задач. Задача 6.1. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис. 6.1), по данным табл. 6.1. Материал электрода и метод сварки, а также недостающие данные принять самостоятельно
Задача 6.2. Рассчитать тангенциальные нормальные шпонки для крепления чугунного шкива на валу и подобрать их по стандарту. Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала d заданы в табл. 6.2. Материал шпонок принять самостоятельно. Соединение работает в условиях приложения нагрузки с толчками. Материал ступицы – Сталь50. Задача 6.3. Определить диаметр фундаментных болтов, крепящих стойку к бетонному основанию (рис. 6.3). Коэффициент трения основания стойки о бетон f = 0,4. Болты принять с метрической резьбой по ГОСТ. Задача 6.2. Рассчитать тангенциальные нормальные шпонки для крепления чугунного шкива на валу (рис. 6.2) и подобрать их по стандарту. Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала d заданы в табл. 6.2. Материал шпонок принять самостоятельно. Соединение работает  в условиях приложения нагрузки с толчками. Материал ступицы – Сталь50. Задача 6.3. Определить диаметр фундаментных болтов, крепящих стойку к бетонному основанию (рис. 6.3). Коэффициент трения основания стойки о бетон f = 0,4. Болты  принять с метрической резьбой по ГОСТ. Данные для расчёта приведены в табл. 6.3
Задача 6.4. Рассчитать болт клеммового соединения, посредством которого рычаг неподвижно закрепляется на валу (рис. 6.4). Диаметр вала d, сила F, действующая на рычаг, длина рычага b и расстояние от оси болта до оси вала а заданы в таб. 6.4. Материал вала – сталь Ст3; материал рычага – чугун СЧ12. Седьмая группа задач. Задача 7.1. Рассчитать сварное соединение и определить размеры h и d листов 1 и 2, приваренных к швеллерам колонны (рис. 7.1), по данным табл. 7.1. Материал электрода и метод сварки выбрать самостоятельно
  Задача 6.4. Рассчитать болт клеммового соединения, посредством которого рычаг неподвижно закрепляется на валу (рис. 6.4). Диаметр вала d, сила F, действующая на рычаг, длина рычага b и расстояние от оси болта до оси вала а заданы в таб. 6.4. Материал вала – сталь Ст3; материал рычага – чугун СЧ12. Седьмая группа задач. Задача 7.1. Рассчитать сварное соединение и определить размеры h и d листов 1 и 2, приваренных к швеллерам колонны (рис. 7.1), по данным табл. 7.1. Материал электрода и метод сварки выбрать самостоятельно
Задача 7.2. Подобрать по стандарту подвижное шлицевое соединение блок-шестерни с валиком коробки передач и проверить его на прочность. Передаваемый валиком крутящий момент Т и наружный диаметр валика D заданы. Материал валика и другие, необходимые для расчёта данные, принять самостоятельно; ширину блок-шестерни принять из условия прочности на смятие. Задача 7.3. Определить диаметр нарезной части вала дисковой пилы, которая удерживается между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки на конце вала. Пила преодолевает сопротивление Задача 7.2. Подобрать по стандарту подвижное шлицевое соединение блок-шестерни с валиком коробки передач и проверить его на прочность (рис. 7.2). Передаваемый валиком крутящий момент Т и наружный диаметр валика D заданы в табл. 7.2. Материал валика и другие, необходимые для расчёта данные, принять самостоятельно; ширину блок-шестерни принять из условия прочности на смятие в шлицевом соединении. Передача реверсивная. Материал блок-шестерни – Сталь50. Задача 7.3. Определить диаметр нарезной части вала дисковой пилы, которая удерживается между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки на конце вала (рис. 7.3). Пила преодолевает сопротивление резанию – силу F
Задача 7.4. Рассчитать болтовое соединение, нагруженное силами F, сдвигающими стык (рис. 7.4). Условием надежности является отсутствие сдвига. Расчеты выполнить для двух вариантов: установка болта в отверстие с зазором и без зазора. Нагрузка – переменная. Материал соединяемых деталей – листовая сталь Ст3. Количество соединяемых деталей n, их толщина S. Исходные данные приведены в табл. 7.4. Коэффициент трения f = 0,15. Восьмая группа задач. Задача 8.1. Рассчитать сварное соединение листа 1 с уголком 2 (рис. 8.1) по данным табл. 8.1. Задача 7.4. Рассчитать болтовое соединение, нагруженное силами F, сдвигающими стык (рис. 7.4). Условием надежности является отсутствие сдвига. Расчеты выполнить для двух вариантов: установка болта в отверстие с зазором и без зазора. Нагрузка – переменная. Материал соединяемых деталей – листовая сталь Ст3. Количество соединяемых деталей n, их толщина S. Исходные данные приведены в табл. 7.4. Коэффициент трения f = 0,15. Восьмая группа задач. Задача 8.1. Рассчитать сварное соединение листа 1 с уголком 2 (рис. 8.1) по данным табл. 8.1.
Задача 8.2. Подобрать по стандарту клиновую шпонку с головкой и проверить её на прочность (рис. 8.2). Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала d заданы в табл. 8.2. Материал шпонки и другие данные, необходимые для расчёта, принять самостоятельно. Материал ступицы – чугун СЧ18. Задача 8.3. Определить диаметр болтов клеммового соединения и крепления рычага, изображенного на рис. 8.3. Диаметр вала d, коэффициент трения f и сила F заданы в
 
 табл. 8.3. Задача 8.2. Подобрать по стандарту клиновую шпонку с головкой и проверить её на прочность (рис. 8.2). Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала d заданы в табл. 8.2. Материал шпонки и другие данные, необходимые для расчёта, принять самостоятельно. Материал ступицы – чугун СЧ18. Задача 8.3. Определить диаметр болтов клеммового соединения и крепления рычага, изображенного на рис. 8.3. Диаметр вала d, коэффициент трения f и сила F заданы в табл. 8.3.
Задача 8.4. Определить диаметр вторичного вала коробки передач. Передаваемый валом крутящий момент Т. Подобрать по стандарту подвижное соединение блок-шестерни. Расчетом на прочность по напряжениям смятия определить минимальную длину поверхности контакта блок-шестерни с валом. Материалы соединяемых деталей – сталь 40Х. Допускаемые напряжения [τ] = 20 МПа. Девятая группа задач. Задача 9.1. Рассчитать сварное соединение, состоящее из серьги, блока и швеллера. Материал электрода и метод сварки выбрать самостоятельно Задача 8.4. Определить диаметр вторичного вала коробки передач. Передаваемый валом крутящий момент Т. Подобрать по стандарту подвижное соединение блок-шестерни (рис. 8.4). Расчетом на прочность по напряжениям смятия определить минимальную длину поверхности контакта блок-шестерни с валом. Материалы соединяемых деталей – сталь 40Х. Допускаемые напряжения [τ] = 20 МПа. Девятая группа задач. Задача 9.1. Рассчитать сварное соединение, состоящее из серьги, блока и швеллера (рис. 9.1), по данным табл. 9.1. Материал электрода и метод сварки выбрать самостоятельно
Задача 9.2. Рассчитать цилиндрический штифт крепления шестерни на валу (рис. 9.2), после этого его диаметр принять по стандарту. Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала dВ заданы в табл. 9.2. Соединение работает в условиях нереверсивной передачи и спокойной нагрузки. Материал шестерни и вала – Сталь35.

Задача 9.3.
Определить диаметр резьбы шпильки станочного прихвата (рис. 9.3) по данным табл. 9.3
 
 
 
  Задача 9.2. Рассчитать цилиндрический штифт крепления шестерни на валу (рис. 9.2), после этого его диаметр принять по стандарту. Передаваемый валом крутящий момент Т и диаметр вала dВ заданы в табл. 9.2. Соединение работает в условиях нереверсивной передачи и спокойной нагрузки. Материал шестерни и вала – Сталь35. <strong> Задача 9.3. </strong> Определить диаметр резьбы шпильки станочного прихвата (рис. 9.3) по данным табл. 9.3
Задача 9.4. Определить из условия прочности размеры выходного конца вала, нагруженного крутящим моментом Т. Условные допускаемые напряжения кручения [τ]=25 МПа. Подобрать по стандарту сегментную шпонку, проверить ее на прочность. Десятая группа задач. Задача 10.1. Рассчитать сварное соединение, крепящее опорный швеллер к стальной плите. Материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно. Задача 10.2. Из условия прочности по условным допускаемым напряжениям кручения [τ]=25 МПа определить диаметр вала, нагруженного крутящим моментом Т. Задача 9.4. Определить из условия прочности размеры выходного конца вала, нагруженного крутящим моментом Т. Условные допускаемые напряжения кручения [τ]=25 МПа. Подобрать по стандарту сегментную шпонку, проверить ее на прочность. Десятая группа задач. Задача 10.1. Рассчитать сварное соединение, крепящее опорный швеллер к стальной плите. Материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно.  Задача 10.2. Из условия прочности по условным допускаемым напряжениям кручения [τ]=25 МПа определить диаметр вала, нагруженного крутящим моментом Т. Подобрать по стандарту поперечные размеры призматической шпонки. Определить минимальную длину l шпонки при реверсивной нагрузке. Материал вала – сталь 40, ступицы – чугун СЧ18, соединение – неподвижное
Подобрать по стандарту поперечные размеры призматической шпонки. Определить минимальную длину l шпонки при реверсивной нагрузке. Материал вала – сталь 40, ступицы – чугун СЧ18, соединение – неподвижное. Задача 10.3. Рассчитать болты, которыми крепится к кирпичной стене чугунный кронштейн с подшипником. Пусковая нагрузка – 130 % от номинальной. Недостающие данные принять самостоятельно.

Задача 10.4.
Определить усилие запрессовки внутреннего кольца подшипника на вал. Задача 10.3. Рассчитать болты, которыми крепится к кирпичной стене чугунный кронштейн с подшипником (рис. 10.3). Пусковая нагрузка – 130 % от номинальной. Недостающие данные принять самостоятельно. Исходные данные приведены в табл. 10.3.  Задача 10.4. Определить усилие запрессовки внутреннего кольца подшипника на вал (рис. 10.4). Характер соединения и номер подшипника приведены в табл. 10.4. Допуски размеров приведены в приложениях Г1 и Г2
Задача 5. У винтового клинчатого домкрата (рис.76, табл.74) грузоподъёмностью F рассчитать винт и гайку, а также определить длину рукоятки l и общий к. п. д. при условии, что усилие рабочего на рукоятку Fp=200 Н, угол наклона клиньев β=π/24. Материала, коэффициент трения в резьбе и коэффициенты трения клина о клин и о направляющие рамы выбрать самостоятельно.
 
 
 
 
  Задача 5. У винтового клинчатого домкрата (рис.76, табл.74) грузоподъёмностью F рассчитать винт и гайку, а также определить длину рукоятки l и общий к. п. д. при условии, что усилие рабочего на рукоятку Fp=200 Н, угол наклона клиньев β=π/24. Материала, коэффициент трения в резьбе и коэффициенты трения клина о клин и о направляющие рамы выбрать самостоятельно