Домашние задания по курсу ''Прикладная механика'' для студентов немашиностроительных специальностей. Раздел ''Детали машин'', глава ''Соединения''

Министерство образования Российской Федерации Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Е.А. Протопопов ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ по курсу «Прикладная механика» для студентов немашиностроительных специальностей. Раздел «Детали машин», глава «Соединения»

Изд-во АлтГТУ Барнаул 2004

УДК Протопопов Е.А. Домашние задания по курсу «Прикладная механика» для студентов немашиностроительных специальностей. Раздел «Детали машин», глава «Соединения» / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И.Ползунова , -Барнаул : изд-во АлтГТУ, 2004. –24с.

Даны задания для студентов немашиностроительных специальностей, изучающих курс «Прикладная механика». Количество заданий -8, задач – 24, вариантов –16. Задания разработаны в соответствии с утвержденной программой курса «Прикладная механика». Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Детали машин» Протокол № 2 от24.03.2004 г.

2

Введение Глава «Соединения» в разделе «Детали машин» курса «Прикладная механика», наряду с главой «Передачи», является наиболее объемной и важной, так как прочность любой конструкции в значительной степени зависит от прочности элементов, соединяющих детали машин в сборочные единицы. По признаку возможности разборки все соединения подразделяются на неразъемные и разъемные. Неразъемными называют соединения, которые невозможно разобрать без разрушения или повреждения деталей (заклепочные, сварные, паяные, клеевые, а также соединения посадкой с натягом). Разъемными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей (резьбовые, шпоночные, зубчатые, шлицевые, клеммовые, клиновые, штифтовые, профильные). Неразъемные соединения применяют там, где в их разборке нет необходимости. Если по условиям работы соединения требуется разборка и сборка его деталей, то в этом случае применяют разъемные соединения. Выбор вида соединения данной конструкции определяется ее устройством и назначением, а также экономическими показателями.

3

1.Заклепочные соединения 1.1.Рассчитать и сконструировать нахлесточное заклепочное соединение двух полос из заданного материала (рис.1), если растягивающая сила равна F, поперечное сечение полос b*δ (табл.1).

Рис.1. Схема нахлесточного заклепочного соединения Та блица 1 № вар 1

F, кН 400

b*δ, мм 550*11

2

200

350*12

3

420

4

Материал Сталь Ст2

№ вар. 9

F, кН 380

b*δ, мм 530*10

Материал Сталь Ст9

10

240

380*11

Латунь Л63

560*12

Дюралюминий Д16 Сталь Ст3

11

410

550*12

Сталь Ст3

250

400*13

Латунь Л63

12

290

430*11

Медь МТ

5

450

580*13

Сталь 10

13

440

560*12

Сталь 10

6

300

450*12

Медь М3

14

170

320*10

7

500

600*14

Сталь 15

15

480

570*13

Дюралюминий Д16 Сталь 15

8

180

340*11

Дюралюминий Д18

16

230

360*10

Латунь Л63

4

1.2.Рассчитать и сконструировать стыковой заклепочный шов с одной накладкой, соединяющий две полосы из заданного материала (рис.2), если растягивающая сила равна F, поперечное сечение полос b*δ (табл.2).

Рис.2. Схема стыкового заклепочного соединения с одной накладкой Таблица 2 № вар 1

F, кН 300

b*δ, мм 400*12

2

290

3

Материал Сталь Ст2

№ вар. 9

F, кН 220

b*δ, мм 310*4

380*11

Латунь Л63

10

210

300*5

280

370*10

Сталь Ст3

11

200

290*6

Дюралюминий Д18 Сталь Ст3

4

270

360*9

12

190

280*7

Медь МТ

5

260

350*8

Дюралюминий Д16 Сталь 10

13

180

270*8

Сталь 10

6

250

340*7

Медь М3

14

170

260*9

Латунь Л63

7

240

330*6

Сталь 15

15

160

250*8

Сталь 15

8

230

320*5

Латунь Л63

16

150

240*7

Дюралюминий Д18

5

Материал Сталь Ст2

1.3.Рассчитать и сконструировать стыковой заклепочный шов с двумя накладками, соединяющими две полосы из заданного материала (рис.3), если растягивающая сила равна F, поперечное сечение полос b*δ (табл.3).

Рис.3. Схема стыкового заклепочного соединения с двумя накладками Таблица3 № вар 1

F, кН 520

b*δ, мм 480*12

2

510

3

Материал Сталь Ст2

№ вар. 9

F, кН 440

b*δ, мм 400*4

470*11

Латунь Л63

10

430

390*5

500

460*10

Сталь Ст3

11

420

380*6

Дюралюминий Д18 Сталь Ст3

4

490

450*9

12

410

370*7

Медь МТ

5

480

440*8

Дюралюминий Д16 Сталь 10

13

400

360*8

Сталь 10

6

470

430*7

Медь М3

14

390

350*9

Латунь Л63

7

460

420*6

Сталь 15

15

380

340*10

Сталь 15

8

450

410*5

Латунь Л63

16

370

330*8

Дюралюминий Д16

6

Материал Сталь Ст2

2.Сварные соединения 2.1.Рассчитать сварной металлический кронштейн, представляющий собой стыковое соединение двух стальных труб с наружным диаметром D (рис.4), находящийся под действием осевой растягивающей нагрузки F (табл.4).

Рис.4. Схема сварного стыкового соединения труб Таблица4 № вар 1

Материал Сталь Ст0

D, мм 70

F, кН 200

№ вар 9

2

Сталь Ст3

73

210

3

Сталь Ст5

76

4

Сталь Ст6

5

Сталь Ст0

D, мм 114

F, кН 210

10

Сталь Ст3

121

220

220

11

Сталь Ст5

127

230

83

230

12

Сталь Ст6

133

240

Сталь 15

89

240

13

Сталь 15

140

180

6

Сталь 35

95

250

14

Сталь 35

146

190

7

Сталь 45

102

190

15

Сталь 45

152

200

8

Сталь 50Г

108

200

16

Сталь 50Г

159

210

7

Материал

2.2. Рассчитать лобовой шов (определить длину l), соединяющий два листа из заданной стали толщиной δ, если на соединение действует растягивающая сила F (рис.5), сварка ручная заданным электродом (табл.5).

Рис.5. Схема сварного лобового соединения двух полос Таблица5 №

Материал

δ, мм 5

Электроды Э42

вар

9

№

Сталь Ст0

F, кН 240

δ, мм 8

Электроды Э42

Материал

1

Сталь Ст0

F, кН 100

2

Сталь Ст3

120

6

Э46

10

Сталь Ст3

250

9

Э46

3

Сталь Ст5

140

7

Э50

11

Сталь Ст5

260

10

Э50

4

Сталь Ст6

160

8

Э42А

12

Сталь Ст6

270

11

Э42А

5

Сталь 15

180

9

Э46А

13

Сталь 15

280

12

Э46А

6

Сталь 35

200

10

Э50А

14

Сталь 35

290

8

Э50А

7

Сталь 45

220

6

Э55

15

Сталь 45

300

10

Э46

8

Сталь 50Г

230

7

Э60

16

Сталь 50Г

320

12

Э50

вар

8

2.3. Рассчитать сварное стыковое соединение двух полос из заданного материала толщиной δ, испытывающее действие изгибающего момента М (рис.6). Сварка ручная заданным электродом данные для расчета выбрать из табл.6.

Рис.6. Схема сварного стыкового соединения двух полос Таблица6

1

Сталь Ст0

0,5

δ, мм 6

2

Сталь Ст3

0,6

7

Э46

10

Сталь Ст3

0,7

8

Э46

3

Сталь Ст5

0,7

8

Э50

11

Сталь Ст5

0,8

9

Э50

4

Сталь Ст6

0,8

9

Э42А

12

Сталь Ст6

0,9

10

Э42А

5

Сталь 15

0,9

10

Э46А

13

Сталь 15

1,0

11

Э46А

6

Сталь 35

1,0

11

Э50А

14

Сталь 35

1,1

12

Э50А

7

Сталь 45

1,1

12

Э46

15

Сталь 45

1,2

13

Э46

8

Сталь 50Г

1,2

13

Э50

16

Сталь 50Г

1,3

14

Э50

№

Материал

вар

М, кН*м

Электроды Э42

вар

№ 9

Сталь Ст0

9

Материал

0,6

δ, мм 7

Электроды Э42

М, кН*м

2.4. Рассчитать сварное нахлесточное соединение фланговыми швами полосы с косынкой из заданной стали (рис.7), если растягивающая нагрузка равна F, ширина полосы b, сварка производится заданным электродом. Данные для расчета выбрать из табл.7.

Рис.7. Схема сварного нахлесточного соединения фланговыми швами полосы с косынкой Таблица7 №

Материал

1

Сталь Ст0

F, кН 60

2

Сталь Ст1

70

60

Э46

10

Сталь Ст2

90

70

Э46

3

Сталь Ст2

80

70

Э50

11

Сталь Ст3

100

80

Э50

4

Сталь Ст3

90

80

Э42А

12

Сталь Ст4

110

90

Э42А

5

Сталь Ст4

100

90

Э46А

13

Сталь Ст5

120

100

Э46А

6

Сталь Ст5

110

100

Э50А

14

Сталь Ст6

130

110

Э50А

7

Сталь Ст6

120

110

Э55

15

Сталь Ст2

140

120

Э55

8

Сталь Ст0

130

120

Э60

16

Сталь Ст3

150

130

Э60

вар

b, мм 50

Электроды Э42

вар

№ 9

10

Материал Сталь Ст1

F, кН 80

B, мм 60

Электроды Э42

2.5. Определить длину фланговых швов, обеспечивающих прочность соединения равнобокого уголка и косынки (рис.8), если размеры поперечного сечения уголка (его профиль) b*b*δ, материал уголка и электроды заданы. Данные для расчетов принять из табл. 8

Рис.8. Сварное соединение уголка с косынкой Таблица8 № вар. 1

Материал Сталь Ст1

b*b*δ, мм 20*20*4

Электроды Э42

№ вар. 9

2

Сталь Ст2

25*25*4

Э46

3

Сталь Ст3

28*28*4

4

Сталь Ст4

5

Сталь Ст1

b*b*δ, мм 56*56*5

Электроды Э42

10

Сталь Ст2

63*63*6

Э46

Э50

11

Сталь Ст3

70*70*7

Э50

32*32*4

Э42А

12

Сталь Ст4

75*75*8

Э42А

Сталь 08

36*36*4

Э46А

13

Сталь 08

80*80*8

Э46А

6

Сталь 10

40*40*5

Э50А

14

Cталь 10

90*90*9

Э50А

7

Сталь 15

45*45*5

Э55

15

Cталь 15

100*100*10

Э55

8

Сталь 20

50*50*5

Э60

16

Сталь 20

110*110*10

Э60

11

Материал

2.6. Рассчитать сварное соединение кронштейна, представляющего собой швеллер, консольно приваренный к вертикальной стойке (рис.9). Нагрузка F, действующая на кронштейн, материал деталей и размеры L и a известны. Данные для расчетов принять из табл.9.

Рис.9. Сварное соединение швеллера со стойкой Таблица9 № вар. 1

Материал Сталь Ст1

F, кН 12

L, мм 1600

а, мм 80

№ вар. 9

2

Сталь Ст2

13

1550

90

3

Сталь Ст3

14

1500

4

Сталь Ст4

15

5

Сталь 08

6

Сталь Ст1

F, кН 20

L, мм 1200

а, мм 160

10

Сталь Ст2

21

1150

170

100

11

Сталь Ст3

22

1100

180

1450

110

12

Сталь Ст4

23

1050

190

16

1400

120

13

Сталь 08

24

1000

200

Сталь 10

17

1350

130

14

Сталь 10

25

950

210

7

Сталь 15

18

1300

140

15

Сталь 15

26

800

220

8

Сталь 20

19

1250

150

16

Сталь 20

27

750

230

12

Материал

3. Паяные соединения 3.1. Определить допускаемую нагрузку на телескопическое паяное соединение (припой ПОС 40) кронштейна подвески электрода химической ванны (медная труба) (рис.10). Материал деталей соединения – медь М3, рабочий диапазон температур: 20 – 85°С. Размеры соединения b, D, S и S1. Численные значения размеров выбрать из

табл.10. Рис.10. Конструкция паяного телескопического соединения Т а б л и ц а 10 № вар. 1

b, мм 10

D, мм 18

S, мм 2,8

S1, мм 2,5

№ вар. 9

b, мм 18

D, мм 34

S, мм 6,5

S1, мм 6,0

2

11

20

3,0

2,8

10

19

36

7,0

6,5

3

12

22

3,5

3,0

11

20

38

7,5

7,0

4

13

24

4,0

3,5

12

21

40

8,0

7,5

5

14

26

4,5

4,0

13

22

42

8,5

8,0

6

15

28

5,0

4,5

14

23

48

9,0

8,5

7

16

30

5,5

5,0

15

24

50

9,5

9,0

8

17

32

6,0

5,5

16

25

54

10

9,5

13

3.2. Определить ширину шва b (длину нахлестки) паяного соединения латунного сильфона с патрубком вакуумной камеры припоем ПОС 40. Максимальная нагрузка, действующая на сильфон в рабочем режиме, равна F (рис.11). Рабочая температура 20°С. Диаметр патрубка равен D. Данные для расчета принять из табл.11.

Рис.11. Схема паяного соединения латунного сильфона с патрубком вакуумной камеры

Т а б л и ц а 11

№ вар.

1

2

3

4

5

6

7

8

F, кН

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

D, мм

23

24

25

26

27

28

29

30

№ вар.

9

10

11

12

13

14

15

16

F, кН

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

D, мм

31

32

33

34

35

36

37

38

14

4. Клеевые соединения 4.1. Рассчитать стыковое клеевое соединение (рис.12), находящееся под действием статической осевой нагрузки F (определить наружный диаметр D соединительных фланцев). Внутренний диаметр соединяемых труб равен d, соединение работает при комнатной температуре. Данные для расчета принять из табл.12.

Рис.12. Клеевое фланцевое соединение Т а б л и ц а 12

№ вар.

1

2

3

4

5

6

7

8

d, мм

20

22,4

26

31

34

36

40

43

F, кН

19

20

21

22

23

24

25

26

№ вар.

9

10

11

12

13

14

15

16

d, мм

45

46

47,5

50

51

52

55

59

F, кН

27

28

29

30

31

32

33

34

15

4.2. Проверить прочность клеевого соединения двух труб из алюминиевого сплава Д16Т, работающего при температуре 20°С; клей ВК-37. Диаметр сопряженных частей труб D, длина клеевого слоя l, усилие на соединение равно F (рис. 13). Принять коэффициент запаса прочности s=5. Данные для расчета выбрать из табл.13.

Рис.13. Клеевое нахлесточное соединение двух труб Т а б л и ц а 13

№ вар.

1

2

3

4

5

6

7

8

D, мм

20

30

40

50

60

70

80

90

l, мм

20

22

24

26

28

30

32

34

F, кН

20

22

24

26

28

30

32

34

№ вар.

9

10

11

12

13

14

15

16

D, мм l, мм

10 0 36

11 0 38

12 0 40

13 0 42

14 0 44

15 0 46

16 0 48

17 0 50

F, кН

36

38

40

42

44

46

48

50

16

5. Соединения деталей с натягом 5.1. Подобрать посадку с натягом для соединения зубчатого венца с центром червячного колеса (рис.14). Соединение нагружено вращающим моментом Т и осевой силой Fa. Материал венца – бронза БрО10Ф1 (отливка в песок), центра колеса – сталь 40Л. Диаметр впадин зубьев венца (наружный диаметр охватывающей детали) d2. Диаметр и длина посадочной поверхности соответственно d и l. Диаметр отверстия в центре d1. При работе передачи зубчатый венец нагревается до температуры t2=60ºС, а центр колеса – до температуры t1=50ºC. Сборка соединения – нагревом зубчатого венца. Данные для расчета Рис.14. Червячное колесо с принять из табл.14. напрессованным зубчатым венцом

Т а б л и ц а 14 № вар. d, мм d1, мм d2, мм T, кН*м Fa, кН № вар. d, мм d1, мм d2, мм T, кН*м Fa, кН

1 130 40 150 0,1 0,38 9 210 56 230 0,26 0,54

2 140 42 160 0,12 0,40 10 220 58 240 0,28 0,56

3 150 44 170 0,14 0,42 11 230 60 250 0,30 0,58

17

4 160 46 180 0,16 0,44 12 240 62 260 0,32 0,60

5 170 48 190 0,18 0,46 13 250 64 270 0,34 0,62

6 180 50 200 0,20 0,48 14 260 66 280 0,36 0,64

7 190 52 210 0,22 0,50 15 270 68 290 0,38 0,66

8 200 54 220 0,24 0,52 16 280 70 300 0,40 0,68

5.2. Подобрать посадку зубчатого колеса из стали 45 на вал из стали 40Х, чтобы соединение было способно передавать крутящий момент Т. Размеры соединения: d, l, d2. Шероховатость посадочных поверхностей вала и отверстия соответствует Ra=2,5 мкм. Соединение собирают на прессе. В качестве смазочного материала используют трансформаторное масло. Коэффициент трения f=0,1. Вал сплошной (d1=0) (рис.15). Данные для расчета принять из табл.15.

Рис.15. Прессовое соединение зубчатого колеса с валом Т а б л и ц а 15 № вар. d, мм d2, мм l, мм T, кН*м № вар. d, мм d2, мм l, мм T, кН*м

1 40 80 90 0,4 9 56 96 106 0,56

2 42 82 92 0,42 10 58 98 108 0,58

3 44 84 94 0,44 11 60 100 110 0,60

18

4 46 86 96 0,46 12 62 102 112 0,62

5 48 88 98 0,48 13 64 104 114 0,64

6 50 90 100 0,50 14 66 106 116 0,66

7 52 92 102 0,52 15 68 108 118 0,68

8 54 94 104 0,54 16 70 110 120 0,70

6. Резьбовые соединения 6.1. Рассчитать болт грузовой скобы (рис.16), воспринимающий максимальную нагрузку F. Материал болта задан. Данные для расчета выбрать из табл.16.

Рис.16. Болт для подвески грузовой скобы Т а б л и ц а 16 № вар. 1

Материал болта Сталь Ст3

F, кН

Материал болта Сталь 35Х

F, кН

10

№ вар. 9

2

Сталь 10

11

10

Сталь 38ХА

19

3

Сталь 15

12

11

Сталь 40Г2

20

4

Сталь 20

13

12

Сталь 40Х

21

5

Сталь 30

14

13

Сталь 30ХГСА

22

6

Сталь 35

15

14

Сталь 35Х

23

7

Сталь 45

16

15

Сталь 45

24

8

Сталь 40Г

17

16

Сталь 40Х

25

19

18

6.2. Рассчитать винты кольца крепления стекла в смотровом окне вакуум-камеры (рис.17). По условию герметичности общее усилие прижатия кольца должно составлять F кН; число винтов равно Z; материал винтов задан. Винты после создания необходимой силы затяжки в процессе работы вакуумной установки не подвергаются действию дополнительной нагрузки. Данные для расчета принять из табл.17.

Рис.17. Узел крепления стекла вакуум-камеры Т а б л и ц а 17 № вар 1

Материал

F, кН

Z

Материал

F, кН

Z

4

№ вар 9

Сталь Ст3

6,0

Сталь 35Х

7,6

8

2

Сталь 10

6,2

6

10

Сталь 38ХА

7,8

4

3

Сталь 15

6,4

8

11

Сталь Г2

8,0

6

4

Сталь 20

6,6

4

12

Сталь 40Х

8,2

8

5

Сталь 30

6,8

6

13

8,4

4

6

Сталь 35

7,0

8

14

Сталь 30ХГСА Сталь 35Х

8,6

6

7

Сталь 45

7,2

4

15

Сталь 45

8,8

8

8

Сталь 40Г

7,4

6

16

Сталь 40Х

9,0

4

20

6.3. Рассчитать болты фланцевого соединения осесимметричной конструкции крышки с резервуаром цилиндрической формы, находящимся под постоянным давлением Р (рис.18). Размеры соединения D1 и D2. Прокладка тонкая из паронита. Типом затяжки задаться. Данные для расчета принять из табл.18.

Рис. 18. Крепление крышки сосуда под давлением. Т а б л и ц а 18 №

Материал

1

Сталь Ст3

Р, МПа 1,5

2

Сталь 10

1,6

170

270

6

10

Сталь 38ХА

2,4

250

350

4

3

Сталь 15

1,7

180

280

8

11

Сталь Г2

2,5

260

360

6

4

Сталь 20

1,8

190

290

4

12

2,6

270

370

8

5

Сталь 30

1,9

200

300

6

13

Сталь 40Х Сталь 30ХГСА

2,7

280

380

4

6

Сталь 35

2,0

210

310

8

14

Сталь 35Х

2,8

290

390

6

7

Сталь 45

2,1

220

320

4

15

Сталь 45

2,9

300

400

8

8

Сталь 40Г

2,2

230

330

6

16

Сталь 40Х

3,0

310

410

4

вар

D1 , мм 160

D2 , мм 260

Z

№

4

9

вар

21

Материал Сталь 35Х

Р, МПа 2,3

D1 , мм 240

D2 , мм 340

Z 8

6.4. Рассчитать болты фланцевой муфты (рис.19), передающей мощность Р при частоте вращения n; диаметр окружности центров болтов D0 , число болтов равно Z. Коэффициент трения между торцами полумуфт f=0,15. Материал болтов задан. Расчет болтов выполнить для двух случаев установки их в отверстия полумуфт: без зазора и с зазором. Данные для расчетов выбрать из табл.19.

Рис.19. Болтовое соединение фланцевой муфты Т а б л и ц а 19 №

Материал Сталь Ст3

D0 , мм 140

Р, кВт 10

n, мин¯¹ 150

Z 4

9

2

Сталь 10

150

15

160

6

3

Сталь 15

160

20

170

4

Сталь 20

170

25

5

Сталь 30

180

6

Сталь 35

7 8

вар

1

№

Материал Сталь 35Х

D0 , мм 220

Р, кВт 50

n, мин¯¹ 230

Z

10

Сталь 38ХА

230

55

240

4

8

11

Сталь Г2

240

60

250

6

180

4

12

250

65

260

8

30

190

6

13

Сталь 40Х Сталь 30ХГСА

260

70

270

4

190

35

200

8

14

Сталь 35Х

270

75

280

6

Сталь 45

200

40

210

4

15

Сталь 45

280

80

290

8

Сталь 40Г

210

45

220

6

16

Сталь 40Х

290

85

300

4

вар

22

8

6.5. Рассчитать болты крепления кронштейна, нагруженного силой R (рис.20). Основные размеры схемы: l, a, b; δ=20 мм . Материал кронштейна – сталь 20 (σт=240 МПа); материал болтов задан; затяжка болтов не контролируется. Расчет выполнить для двух вариантов установки болтов: без зазора и с зазором.

Рис.20. Схема к расчету болтов крепления кронштейна Т а б л и ц а 20 №

Материал Сталь Ст3

R, кН 4

l, мм 600

a, мм 90

b, мм 460

вар

2

Сталь 10

6

650

95

465

3

Сталь 15

8

700

100

4

Сталь 20

10

750

5

Сталь 30

12

6

Сталь 35

7 8

вар

1

№

Материал Сталь 35Х

R, кН 20

l, мм 1000

a, мм 130

b, мм 500

10

Сталь 38ХА

22

1050

135

505

470

11

Сталь Г2

24

1100

140

510

105

475

12

26

1150

145

515

800

110

480

13

Сталь 40Х Сталь 30ХГСА

28

1200

150

520

14

850

115

485

14

Сталь 35Х

30

1250

155

525

Сталь 45

16

900

120

490

15

Сталь 45

32

1300

160

530

Сталь 40Г

18

950

125

495

16

Сталь 40Х

34

1350

165

535

9

23

7. Шпоночные соединения 7.1. Цилиндрическое зубчатое колесо закреплено призматической шпонкой на валу редуктора диаметром d (рис.21). Вал (сталь 50) передает вращающий момент Т. Материал зубчатого колеса – сталь 40Х. Материал шпонки задан (табл.21). Длина ступицы l1. Режим работы редуктора средний. Подобрать шпонку по ГОСТ 23360-78 и проверить на прочность. Данные для расчета принять из табл.21.

Рис.21. Зубчатое колесо, закрепленное на валу на призматической шпонке Т а б л и ц а 21 l1, мм

Сталь Ст5

Т, Н*м 320

Материал

41

№ вар. 9

l1, мм

Сталь 45

Т, Н*м 400

2

Сталь Ст6

330

43

10

Сталь Ст5

410

59

3

Сталь 45

340

45

11

Сталь Ст6

420

61

4

Cталь Ст5

350

47

12

Сталь 45

430

63

5

Сталь Ст6

360

49

13

Сталь Ст5

440

65

6

Сталь 45

370

51

14

Сталь Ст6

450

67

7

Сталь Ст5

380

53

15

Сталь 45

460

69

8

Сталь Ст6

390

55

16

Сталь Ст5

470

71

№ вар. 1

Материал

24

57

7.2. Стальное зубчатое колесо (сталь 40Х) закреплено на валу (сталь 50) диаметром D (рис. 22) и передает мощность Р при частоте вращения вала n. Материал шпонки задан (табл. 22). Подобрать сегментную шпонку и проверить соединение на прочность, если нагрузка передается с легкими толчками. Данные для расчета выбрать из табл. 22.

Рис.22. Соединение с сегментной шпонкой Т а б л и ц а 22 № вар. 1

Материал

Р, кВт 3,6

n, мин¯¹ 1390

№ вар. 9

Материал

Сталь Ст5

D, мм 16

Сталь 45

D, мм 32

Р, кВт 5,2

N, мин¯¹ 1470

2

Сталь Ст6

18

3,8

1415

10

Сталь Ст5

34

5,4

1420

3

Сталь 45

20

4,0

1420

11

Сталь Ст6

36

5,6

1430

4

Cталь Ст5

22

4,2

1430

12

Сталь 45

38

5,8

1435

5

Сталь Ст6

24

4,4

1435

13

Сталь Ст5

40

6,0

1415

6

Сталь 45

26

4,6

1445

14

Сталь Ст6

42

6,2

1445

7

Сталь Ст5

28

4,8

1460

15

Сталь 45

44

6,4

1460

8

Сталь Ст6

30

5,0

1465

16

Сталь Ст5

46

6,6

1465

25

8. Шлицевые (зубчатые) соединений 8.1. Подобрать по ГОСТу шлицевое прямобочное соединение для блока шестерен и валика коробки скоростей токарного станка (рис.23) и проверить его на прочность при следующих данных: передаваемый шлицевым соединением крутящий момент Т, диаметр вала D, ширина блока l, материал вала – сталь 45, материал блока шестерен – сталь 40Х, шлицы термически обработанные, блок шестерен переключается не под нагрузкой. Исходные данные для расчета принять из табл. 23.

Рис. 23. Шлицевое соединение для блока шестерен и валика коробки скоростей токарного станка Т а б л и ц а 23 № вар. 1

Т, Н*м 40

D, мм 18

l, мм 35

№ вар. 9

Т, Н*м 120

D, мм 30

l, мм 50

2

50

19

36

10

130

32

52

3

60

21

38

11

140

34

53

4

70

22

40

12

150

35

55

5

80

24

42

13

160

36

56

6

90

25

45

14

170

38

60

7

100

26

47

15

180

40

62

8

110

28

48

16

190

42

63

26

8.2. Блок шестерен в коробке передач посажен на вал с помощью подвижного эвольвентного шлицевого соединения (рис. 24). Длина блока шестерен l мм, материал – сталь 45 (термообработка – улучшение), наружный диаметр D мм, условия эксплуатации средние, перемещения осуществляются без нагрузки, передаваемый вращающий момент Т Н*м. Подобрать шлицевое соединение и найти напряжения смятия. Данные для расчета выбрать из табл. 24.

Рис. 24. Шлицевое эвольвентное соединение блока шестерен и валика коробки скоростей Т а б л и ц а 24 № вар. 1

Т, Н*м 720

D, мм 50

l, мм 50

№ вар. 9

Т, Н*м 800

D, мм 80

l, мм 80

2

730

53

53

10

810

85

85

3

740

56

56

11

820

90

90

4

750

60

60

12

830

95

95

5

760

63

63

13

840

100

100

6

770

67

67

14

850

105

105

7

780

71

71

15

860

110

110

8

790

75

75

16

870

120

120

27