Тема 3.3. Механизмы передачи вращательного движения

Вращательное движение и его роль в машинах и механизмах. Назначе­ние передач в машинах. Классификация и принцип работы передач. Основ­ные кинематические и силовые соотношения для механических передач.

Фрикционные передачи, их назначение, классификация, достоинства, недостатки и область применения. Основные геометрические и кинемати­ческие соотношения для цилиндрической и конической передач, определе­ние требуемой силы прижатия. Понятие о вариаторах.

Зубчатые передачи, область применения, классификация, достоинства и недостатки. Основная теорема зацепления (без вывода). Прямозубые ци­линдрические передачи, кинематический и геометрический расчеты.

Виды разрушения зубьев, материал зубчатых колес. Краткие сведения о расчете на усталость. Непрямозубые цилиндрические передачи, особенности геометрического расчета. Конические зубчатые передачи, кинематический и геометрический расчеты прямозубой передачи.

Передача винт-гайка. Общие сведения о винтовых механизмах, клас­сификация, силовые соотношения и кпд винтовой пары.

Червячные передачи. Устройство, область применения, классифика­ция, достоинства и недостатки, кпд передачи, материалы; кинематический и геометрический расчеты червячной передачи.

Ременные передачи. Устройство, область применения, классификация, достоинства и недостатки, материалы. Упругое скольжение.

Цепная передача. Устройство, область применения, классификация, достоинства и недостатки.

Тема 3.4. Общие сведения о некоторых механизмах

Рычажные механизмы. Шарнирный четырехзвенный механизм, мальтийс­кий механизм, храповой механизм, кулачковый механизм, их назначение, область применения.

Тема 3.5. Направляющие вращательного движения

Валы и оси, их назначение, конструкции и материалы. Основные рас­четы валов и осей на прочность и жесткость.

Опоры валов и осей, их назначение и разновидности. Подшипники и подпятники скольжения, их назначение, типы, область применения. Материалы деталей подшипников. Условные расчеты подшипни­ков скольжения. Подшипники качения, их устройство. Сравнительная ха­рактеристика подшипников скольжения и качения. Классификация подшипни­ков качения и обзор их типов по ГОСТу. Подбор подшипников по динами­ческой нагрузке.

Тема 3.6. Механические муфты

Муфты их назначение и классификация. Краткие сведения о подборе муфт.

 

Таблица 1

 

№ варианта

Номера задач

№ варианта

Номера задач

ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

ЗАДАЧА 1 (рис.1). Однородная стрела АВ настенного крана весом 2 кН, несущая груз весом 10 кН, удерживается в равновесии тросом СD. Приняв АВ = 3 м и ВС = 1 м, определить реакции опорного шарнира А и силу натяжения троса СD.

 

ЗАДАЧА 2 (рис.1). Неподвижно зажатый опорный столб АВ нагружен силой 2, 5 кН. Приняв АВ = 5 м и АС = CD = 1,5 м, определить опорные реакции в точках А, С и D. Весом столба, а также трением пренебречь.

 

ЗАДАЧА 3 (рис.1). Стоящий наклонно однородный щит АВ весом 400 Н удерживается в равновесии веревкой АD. Пренебрегая трением и приняв АВ = 6 м, ВС = 1 м, определить опорные реакции в точках А и С и силу натяжения веревки.

 

ЗАДАЧА 4 (рис.1). Однородная плита АВ односкатной крыши весом 20 кН испытывает ветровую нагрузку F = 5 кН, приложенную в точке С горизонтально. Приняв АВ = 9 м, АС = CВ, определить опорные реакции в точках А и В.

ЗАДАЧА 5 (рис.1). Натяжное устройство представляет собой двуплечий рычаг АВС, одно плечо которого несет груз весом 500 Н, а другое плечо служит для натяжения троса. Приняв АВ = 0,2 м и ВС = 0,5 м, определить реакции опорного шарнира В и силу натяжения троса. Весом рычага пренебречь.

 

ЗАДАЧА 6 (рис.1). Однородная плита АВ весом 3 кН удерживается в равновесии в горизонтальном положении с помощью трех стержней. Приняв АВ = 6 м и АС = 2 м, определить силы, нагружающие стержни.

 

ЗАДАЧА 7 (рис.1). Однородную плиту АВ весом 4 кН равномерно вытягивают из приямка с помощью барабанной лебедки D. Приняв АВ = 10м и ВС = 2 м, определить для данного положения плиты опорные реакции в точках А и С и силу натяжения троса ВD. Трением пренебречь.

 

ЗАДАЧА 8 (рис.1). Поворотный однородный рычаг АВ с помощью растянутой пружины силой упругости 5 Н прижат к вращающейся кулачковой шайбе в точке С. Приняв АD = 100 мм, DС = 80 мм, определить реакции опорного шарнира А и силу давления рычага на кулачок. Весом частей механизма, а также трением пренебречь.

 

ЗАДАЧА 9 (рис.1). Однородная лестница АВ весом 200 Н опирается на пол и стены приямка. В точке С на лестнице стоит человек весом 700 Н. Приняв АВ = 5 м и АС = 3 м, определить опорные реакции в точках А и В. Трением пренебречь.

 

ЗАДАЧА 10 (рис.1). Однородная стрела АВ подъемного крана весом 8 кН, несущая на своем конце груз весом 40 кН, удерживается в равновесии с помощью троса СD барабанной лебедки D. Приняв АВ = 5 м и ВС = 2 м, определить реакции опорного шарнира А и силу натяжения троса СD.

 

ЗАДАЧИ 11-20 (рис.2). Для тонкой однородной пластины, размеры которой заданы в миллиметрах, определить положение центра тяжести.

 

 

ЗАДАЧИ 21-30 (рис. 3, табл. 2). Двухступенчатый стальной брус нагружен силами F₁ и F₂. Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Сделать вывод о прочности бруса, приняв [σ] =160МПа. Определить удлинение (укорочение) бруса, приняв Е=2∙10 МПа.

 

Таблица 2

 

№ варианта	F1, кН	F2, кН	А1, мм^2	А2, мм^2

 

ЗАДАЧИ 31–35 (рис.4, табл. 3). Определить диаметр вала в опасном сечении из условия прочности, если допускаемое напряжение на кручение [τ] =100 МПа. Передаваемые на вал мощности Р₁, Р₂, Р₃, Р₄; вал вращается с угловой скоростью ω.

ЗАДАЧИ 36–40 (рис.4, табл. 3). Проверить вал в опасном сечении на прочность при деформации кручения, если допускаемое напряжение [τ] =100 МПа. Передаваемые на вал мощности Р₁, Р₂, Р₃, Р₄; вал вращается с угловой скоростью ω.

 

 

Таблица 3

 

№ варианта	Р1, кВт	Р2, кВт	Р3, кВт	Р4, кВт	ω, рад/с	Сечение
	4,5			1,5		Круг, d
			1,5	1,5		Кольцо, dо /d =0,8
						Круг, d
						Круг, d
						Кольцо, dо /d =0,7
			2,5	2,5		Круг, d = 50мм
						Кольцо, d =50мм, dо = 40мм
						Круг, d= 40мм
		1,7	1.3			Кольцо, d = 40мм, dо =30мм
		0,7	0,8	1,5		Круг, d = 45мм

 

 

ЗАДАЧИ 41 – 50 (рис. 5, табл. 4). Для двухопорной стальной балки определить реакции опор, построить эпюры поперечных сил, изгибающих моментов и подобрать необходимые размеры поперечного сечения заданной формы, приняв [σ_и] = 150МПа для балки из стали и [σ_и] =12МПа для деревянной балки.

Таблица 4

№ задачи	F1,кН	F2,кН	М,кН∙м	Сечение	Материал
				Швеллер	Сталь
				Прямоугольник, h/b =2	Сталь
				Круг, d	Дерево
				Квадрат, сторона а	Сталь
				Швеллер	Сталь
				Квадрат, сторона а	Дерево
				Швеллер	Сталь
				Двутавр	Сталь
				Прямоугольник, h/b= 1,8	Дерево
50				Двутавр	Сталь

 

ЗАДАЧИ 51 – 60 (рис. 6, табл. 5). Привод состоит из электродвигателя мощностью Р_дв с угловой скоростью вала ω _дв и двухступенчатой передачи, включающей редуктор и открытую передачу, характеристики звеньев которой заданы (d и z). Угловая скорость выходного вала ω _вых.

Требуется определить:

-передаточное отношение привода и передаточное число редуктора;

-общий коэффициент полезного действия (КПД) всего привода;

-мощности на вала;

- угловые скорости валов;

- вращающие моменты на каждом валу привода.

Таблица 5

№ задачи	Рдв. кВт	ωдв, рад/с	ωвых. рад/с	d1, мм	d2, мм	z1	z2	z3	z4
				-	-			-	-
						-	-	-	-
				-	-	-	-
	2,2			-	-	-	-
	4,5			-	-			-	-
				-	-	-	-
	5,5			-	-	-	-
						-	-	-	-
				-	-			-	-
	3,5					-	-	-	-