Тема 2.4 Устойчивость сжатых стержней

Критическая сила, критическое напряжение, гибкость. Формула Эйлера. Формула Ясинского. Категории стержней в зависимости от их гибкости. Расчеты на устойчивость сжатых стержней.

Практическое занятие №10

Решение задач на устойчивость сжатых стержней.

Л.1. стр. 337-345

 

Методические указания

Вопрос об устойчивости приходится решать в случае сжатия стержня, размеры поперечного сечения которого малы по сравнению с длиной. При увеличении сжимающихся сил прямолинейная форма равновесия стержня может оказаться неустойчивой, и стержень выпучится, ось его искривится. Явление это носит название продольного изгиба. Наибольшее значение центрально приложенной сжимающей силы, до достижения которого прямолинейная форма равновесия стержня является устойчивой, называют критической силой. При сжимающей силе меньше критической стержень работает на сжатие; при силе, превышающей критическую, стержень работает на совместное действие сжатия и изгиба. Даже при небольшом превышении сжимающей нагрузкой критического значения прогибы стержня нарастают чрезвычайно быстро, и стержень или разрушается в буквальном смысле слова, или получает недопустимо большие деформации, выводящие конструкцию из строя. Поэтому с точки зрения практических расчетов критическая сила должна рассматриваться как разрушающая нагрузка.

Тема «Устойчивость сжатых стержней» рассматривается весьма кратко. Решение простейших задач начинается с определения гибкости стержня и сравнения его значения с предельной гибкостью материала, а затем расчет стойки на устойчивость ведут или по формуле Эйлера или по формуле Ясинского.

 

Вопросы для самоконтроля

1 На примере сжатого стержня объясните явление потери устойчивости.

2 Что такое критическая сила?

3 Какое сечение, сплошное или кольцевое, более рационально с точки зрения устойчивости и почему?

4 Что такое гибкость стержня и предельная гибкость материала? От каких факторов они зависят?

5 В каком случае расчет стойки на устойчивость ведут по формуле Эйлера и когда по формуле Ясинского?

Раздел 3 Детали машин

Тема 3.1 Основные положения

 

Цель и задачи раздела детали машин. Понятие деталь, узел, механизм, машина. Циклы напряжений, их характеристики. Критерии работоспособности и расчета деталей машин

Л.4. стр.4-22;23-25

 

Методические указания

Машина есть устройство, создаваемое человеком для изучения и использования законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его производительности и облегчения путем частичной или полной замены человека в его трудовых и физиологических функциях.

Следовательно, машину характеризуют следующие признаки:

- преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии;

- определенность движения всех ее частей при заданном движении одной части;

- искусственность происхождения в результате труда человека.

Усвоив основные определения, классификацию машин и тенденции развития отечественного машиностроения, следует особое внимание уделить изучению вопросов стандартизации и системы документации: конструкторской (ЕСКД), технологической (ЕСТД) и допусков (ЕСТП), их роли в общем процессе машино - и приборостроения, а также в процессе ремонта и обслуживания их.

Изучая вопросы критериев работоспособности и расчета деталей машин, следует уяснить, что эти расчеты имеют ряд особенностей. В частности широко используются эмпирические зависимости и формулы, являющиеся результатом обобщения опыта проектирования и расчета деталей машин.

Проектирование требует всестороннего анализа поставленной задачи, учета ряда специфических факторов и условий работы деталей, узла, машины. Рационально спроектированная машина должна быть прочной, долговечной, возможно дешевой и экономичной в работе, должна быть безопасной при обслуживании. Окончательные размеры деталей машины определяются не только расчетами, но и требованиями стандартов, принятой технологией производства, условиями эксплуатации и техникой безопасности.

Вопросы для самоконтроля

1 Что рассматривается в разделе курса «Детали машин»?

2 Какая разница между машиной и механизмом?

3 Какие детали называются деталями общего назначения?

4 Укажите современные тенденции в развитии машиностроения.

5 Каковы условия, определяющие рациональность конструкции машин и ее узлов?

6 Каково значение взаимозаменяемости и стандартизации в машиностроении?

7 Что такое унификация деталей и сборочных единиц и каково ее значение в машиностроении?

8 Каковы основные критерии работоспособности и расчета деталей машин?

 

Тема 3.2 Резьбовые соединения*

 

Классификация резьбы. Основные типы резьбы. Конструктивные формы резьбовых соединений.

Расчет одиночного болта (винта, шпильки) на прочность при постоянной нагрузке. Основные расчетные случаи.

Л.4. стр.55-57;58-61;71-75;68-69

 

Методические указания

Одним из наиболее распространенных видов разъемных соединений, применяемых во всех областях машиностроения, являются резьбовые соединения.

Резьбовые соединения осуществляются с помощью болтов, винтов, шпилек, стяжек, резьбовых муфт и т.п. Основным элементом резьбового соединения является винтовая пара.

Винтовая пара образуется соединением винта и гайки, которые соприкасаются друг с другом по винтовым поверхностям.

При изучении их нужно внимательно рассмотреть типы и назначение резьб и крепежных деталей, средств стопорения (гаечные замки). Изучая резьбовые соединения, необходимо уяснить, что в большинстве случаев расчет болтов (винтов) сводится к расчету на растяжение с учетом соответствующих поправочных коэффициентов.

 

Вопросы для самоконтроля

1 Как классифицируются резьбы по геометрической форме и по назначению?

2 Почему для болтов (винтов, шпилек) применяют треугольную резьбу?

3 Когда применяются мелкие резьбы?

4 Как различают болты и винты по форме головок?

5 В каких случаях предпочтительно применять шпильки вместо болтов?

6 Какие устройства называют гаечными замками?

7 Как рассчитывают предварительно затянутый болт, дополнительно нагруженный осевой растягивающей силой?

8 Как рассчитывают болты, установленные в отверстие с зазором и без зазора при нагружении их поперечной силой?