Определение реакций опор одно- и многопролетной балки - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Определение реакций опор одно- и многопролетной балки

Выполнение заданий по определению реакций опор одно- и многопролетной балки под действием системы сил, произвольно расположенных на плоскости. Расчёт прочности и жёсткости. Динамический расчет движения автомобиля. Расчет цилиндрических зубчатых передач.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


опора прочность цилиндрический зубчатый
Курсовая работа является важным этапом подготовки студентов к решению задач применительно к практике по обработке исходной информации и по обучению оформления технической и нормативной документации в соответствии с ГОСТ и ЕСКД.
Определение опорных реакций однопролетных балок, нагруженных системой сил произвольно расположенных на плоскости, следует выполнять в следующей последовательности:
- выделить твердое тело, находящееся в равновесии;
- изобразить все задаваемые силы, приложенные к данному телу;
- используя принцип освобождаемости от связей, заменить связи реакциями связей;
- составить уравнения равновесия для плоской системы сил:
решить уравнения равновесия и определить искомые величины.
Задание. Требуется определить реакции, действующие на балку АВ (рис. 1.1, а ) в точках А и С : G =10 кH , Р =5 кН , М =20 кНм , q =1 кН/м , а =30 о , размеры указаны в м .
Решение . Решение задачи начинается с (выделения твердого тела) составления расчетной схемы (рис. 1.1, б ), на которой изображаются выбранные оси координат, заданные силы и предполагаемые направления неизвестных сил. Действия, связей на балку заменяются их реакциями (). Реакции и по модулю неизвестны, реакция по модулю равна P .
Для плоской системы сил приложенных к балке, составляем три уравнения равновесия:
R С = 4 кН , Y A = 1.5 кН , X A = 4.65 кН .
Так как значения всех этих величин получились положительными, то принятые направления реакций совпадают с их действительными направлениями.
В рассмотренном примере определялись реакции, действующие на балку от двух шарнирных опор. При этом использовались уравнения равновесия плоской системы сил во второй форме (б), что позволило получить три уравнения, каждое из которых содержало только одно неизвестное.
В задачах, где балка защемлена одним концом, удобнее использовать уравнения плоской системы сил в первой форме (а):
Определение опорных реакций для не горизонтальных стержней производится точно так же, как и для балки.
Наименование темы : «Расчет балки на прочность и жесткость».
Цель работы : освоение студентами основных методов расчета балок (стержней) на прочность и жесткость.
Условие задачи, расчетные схемы балок приведены в приложении Б, значение параметров - в таблице 2 согласно заданию.
Таблица 2 - Номера вариантов и исходные данные
При изгибе стержней в сечениях возникают изгибающие моменты М и поперечные силы Q . Они определяются методом сечений. Величина поперечной силы в произвольном сечении балки равна алгебраической сумме всех внешних поперечных сил, действующих на балку по одну сторону от рассматриваемого сечения.
Величина изгибающего момента М в сечении равна алгебраической сумме моментов всех внешних сил по одну сторону от сечения. Между этими внутренними силовыми факторами имеется следующая связь:
поперечная сила равна первой производной от изгибающего момента по координате, направленной вдоль оси балки
В свою очередь, между поперечной силой Q и распределённой внешней нагрузкой q имеется аналогичная взаимосвязь
Чтобы изучить работу балки от внешних сил и реакции, необходимо построить эпюры (графики) распределения внутренних силовых факторов - поперечной силы и изгибающего момента по её длине.
Сечение, в котором действует наибольший изгибающий момент, называют опасным. В каждой точке балки возникает нормальное напряжение у, которое линейно изменяется по высоте сечения.
где у - координата слоя балки, в котором определяются напряжения;
I х - осевой момент инерции сечения относительно главной оси.
Наибольшее напряжение возникает в нижнем и верхнем слоях сечения
где - момент сопротивления изгибу относительно оси х .
Прочность балки оценивается по максимальному нормальному напряжению в опасном сечении. Условия прочности балки имеют вид неравенства:
где у П - предельное напряжение материала, из которого изготовлена балка; [ n ] - коэффициент запаса прочности.
В сечениях балки возникает касательное напряжение, которое определяется по высоте не линейно (2.6)
- статический момент площади над слоем.
Касательные напряжения равны нулю в верхнем и нижнем слоях балки и имеют наибольшее значение в слое, проходящем через центр тяжести сечения. Они учитываются при оценке балки на межслойный сдвиг. Касательное напряжение между слоями балки не должны превышать допускаемого
где - предельное напряжение (или - предел текучести, или - предел прочности при сдвиге).
При изгибе балки её сечения имеют поперечные перемещения у , которые называют прогибами, и угловые перемещения .
Между прогибом, углом поворота и изгибающим моментом в этом сечении имеются следующие дифференциальные связи:
где E · I х - параметр, характеризующий жесткость балки на изгиб.
Для дифференциальных уравнений (2.8) получены универсальные решения, пригодные для любой балки с прямой осью и постоянной жесткостью:
где и у 0 - начальные параметры - угол поворота и прогиб сечения, расположенного в начале координат;
а, b , c , d - координаты приложения соответственно сосредоточенного момента m , силы F и распределенной нагрузки q .
В практических расчетах часто после расчета на прочность производится проверка выполнения условий жесткости.
где [ у ] и [] - допускаемый прогиб и угол поворота сечения, которые устанавливаются на основании опыта эксплуатации аналогичных конструкций.
2.2 Правила знаков внутренних силовых факторов при построении эпюр сил и моментов
Правила знаков для внутренних усилий, применяемые в машиностроении:
1. Продольная сила считается положительной , если она вызывает растяжение отсеченной части и отрицательной , если вызывает ее сжатие.
2. Поперечная сила считается положительной , если она вращает отсеченную часть по ходу часовой стрелки и отрицатель- ной, если вращение происходит против хода часовой стрелки.
3. Изгибающий момент положителен , если сжаты верхние волокна отсеченной части, и отрицателен , если сжаты нижние волокна. Эпюра изгибающих моментов строится на сжатых волокнах.
4. Правило знаков для крутящего момента удобно принимать произвольным .
Задание: Для балки, изображенной на рисунке 2.1, а , построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Из расчета на прочность по нормальным напряжениям подобрать номер двутавра. Проверить прочность выбранного двутавра по главным напряжениям, используя третью теорию прочности. Построить изогнутую ось балки.
Исходные данные: F 1 =10 кН ; M 1 =15 кНм ; q =5 кН / м ; а =3 м ; b =1.5 м ; с =1.5 м ; [ у ]=160 МПа .
Рисунок 2.1 - Схема балки, эпюр поперечных сил и изгибающих моментов
1. Определим реакции опор и , составив для этого условия равновесия:
Для построения эпюр разобьём балку на три участка и составим уравнение для Q и М .
На этом участке график поперечной силы пересекает ось эпюры (рис. 2.1, б ). Следовательно, в точке, где , изгибающий момент имеет экстремум. Найдём его. Из условия получаем:
По этим данным строим эпюру поперечных сил (рис. 2.1, б ) и изгибающих моментов (рис. 2.1, в ).
4. Подберём сечение балки. Наибольший изгибающий момент (рисунок 2.1, в ) равен 60,6 кН • м . Необходимый момент сопротивления:
По таблицам сортамента (приложение В) ближайшими к этому значению являются W х = 467 c м 3 (двутавр №30а) и W х = 597 c м 3 (двутавр №30).
5. Проверим, годится ли двутавр №30. Напряжения в нём будут равны:
Рисунок 2.2 Схема сечения двутавра.
Таким образом, в соответствии с расчётом по нормальным напряжениям следует принять двутавр №30а. Обратим, однако, внимание на то, что сечении над левой опорой балки действуют одновременно значительный изгибающий момент М =20 кН•м и большая поперечная (перерезывающая) сила Q =55 кН (рис. 2.1). Поэтому в этом сечении надо сделать проверку по главным напряжениям.
6. Проверим условие прочности по третьей теории прочности. Из таблиц сортамента выпишем для двутавра №30а: I х = 7780 см 4 ; h = 300 мм; t = 10,7 мм; d = 6,5 мм .
Согласно третьей теории прочности должно выполняться условие:
7. Определим перенапряжение в точке К .
что допустимо велико (не более 5%).
Таким образом, надо использовать двутавр того же размера. Окончательно принимаем двутавр №30.
Запишем теорему об изменении кинетической энергии системы материальных точек:
где - кинетическая энергия автомобиля в первом положении; - кинетическая энергия во втором положении автомобиля; - работа внешних сил, приложенных к автомобилю; - работа внутренних сил, приложенных к автомобилю.
Изобразим внешние силы, приложенные к автомобилю (рис. 3.2): и - силы тяжести колес; и 2 - нормальные силы реакций, смещенные относительно центра тяжести колес в сторону движения на величину коэффициента трения качения ; 2 и 2 - силы трения колес о шоссе, направленные в сторону, противоположную движению (после выключения двигателя все колеса автомобиля оказываются ведомыми). Внутренние силы не изображаем, считая автомобиль неизменяемой системой и пренебрегая силами внутреннего трения. Следовательно, сумма работ всех внутренних сил автомобиля равна нулю. Теперь уравнение (3.1) принимает вид
Сумма работ всех внешних сил системы на искомом перемещении s равна
(коэффициенты «4» соответствуют числу колес автомобиля).
Так как разность высот Д h при перемещениях точек приложения сил и 4 равна нулю, то
При качении колес без скольжения их мгновенные центры скоростей К находятся в точках касания. Силы трения всегда приложены к колесам в точках, совпадающих с мгновенными центрами скоростей К и перемещаются вместе с ними. Мощность этих сил трения, вычисляемая по формуле
где  - скорость мгновенного центра скоростей равна .
Следовательно, работа сил трения на конечном перемещении, равная интегралу от мощности по времени, тоже равна нулю:
Учитывая, что радиусы колес и коэффициенты трения качения для всех четырех колес одинаковы, приводим вычисленные суммы работ пар качения к одному колесу, считая нормальное давление равным . Так как коэффициент трения качения является плечом пары трения качения, то момент пары трения качения будет
Элементарная работа пары трения качения равна
(работа отрицательна, так как направление момента пары трения качения противоположно направлению угла поворота ц колес), где dц - элементарное угловое перемещение колеса вокруг мгновенного центра скоростей К. Учитывая, что dц связано с элементарным перемещением ds центра тяжести С колеса зависимостью , получим
Подставляя значение dц из формулы (3.7) в (3.6), находим:
Для вычисления суммарной работы пары трения качения на конечном перемещении центра тяжести С колеса остается взять от выражения д A по формуле (3.8) определенный интеграл в пределах от 0 до s . После вычислений получим:
Подставляя значения A ( P 1 ), 4 A ( P 2 ), 4 A ( F тр ), 4 A ( M тк ) из формул (3.4), (3.5) и (3.9) в (3.3), находим сумму работ всех внешних сил, приложенных к автомобилю на его перемещении, равном s :
Переходим к вычислению кинетических энергий автомобиля в его начальном и конечном положениях. Так как в конечном положении, т.е. в момент остановки, скорости всех точек равны нулю, то
Запишем кинетическую энергию автомобиля, состоящего из кузова с водителем и пассажирами и четырех колес, в виде
Кузов с водителем и пассажирами совершает поступательно движение, поэтому
Колеса совершают плоское движение, поэтому
так как , то формула (3.14) принимает вид
Внося значения и 4 из формул (3.13) и (3.15) в (3.12), находим кинетическую энергию автомобиля в ее начальном положении:
Подставляя значения , и из формул (3.10), (3.11) и (3.16) в уравнение (3.2) и решив это уравнение относительно s , получим:
3.2 Определение динамических характеристик движения автомобиля с помощью дифференциальных уравнений
Решение 2. За ось координат примем ось х , направленную вдоль пути торможения автомобиля. Начальными условиями будут: , , . Задаваемые силы - вес автомобиля и сила сопротивления движению при , . Дифференциальное уравнение движения автомобиля будет иметь вид (рис. 3.2):
Интегрируем это уравнение дважды и получаем:
По начальным условиям находим постоянные интегрирования и :
По условию задачи требуется найти время остановки автомобиля, т.е. при v =0 (). Из первого уравнения находим это время:
Подставляя во второе уравнение движения автомобиля, находим путь пройденный автомобилем до полной остановки:
В международной системе единиц (СИ)
В системе МГКСС и внесистемных единиц
4.2 Методические указания к выполнению задания
Задание. Рассчитать зубчатую передачу (зубчатые колеса подъемного механизма z 1 и z 2 ) одноступенчатого цилиндрического редуктора с косозубыми колесами (рис. 4.1) при = 4,0 квт ; = 44 рад/с ; i = 4. Расчетный срок службы зубчатых колес Т = 6 000 ч . Передача нереверсивная.
1. Угловая скорость тихоходного вала
2. Материалы шестерни и колеса в целях получения наименьших габаритов передачи выбираем с повышенными механическими свойствами. Для шестерни принимаем сталь 40ХН, улучшенную с механическими характеристиками (см. табл. П21): у в = 883 Мн / м 2 ; у Т = 686 Мн / м 2 ; НВ 265 (считаем, что диаметр заготовки будет не более 150 мм ). Для колеса принимаем сталь 40Ч11, нормализованную с механическими характеристиками: у в = 736 Мн / м 2 ; у Т = 550 Мн / м 2 ; НВ 220 (считаем, что диаметр заготовки будет не более 500 мм ).
При выборе материалов учтено, что твердость зубьев колеса должна быть на 25 ч 50 единиц Бриннеля ниже твердости зубьев шестерни.
3. Допускаемое контактное напряжение, так как перепад твердостей материалов шестерни и зубчатого колеса незначителен, определяем для материала зубчатого колеса* .
Число циклов нагружения каждого зуба колеса за весь срок службы
так как N ц > 5•10 4 (см. п. 3 расчета).
принимаем у -1 = 400 МН / м 2 ; [ п ] = 1,5 -- коэффициент запаса по табл. П23; для поковок стальных, подвергнутых улучшению, k у = 1,6 -- коэффициент концентрации напряжений у корня зуба -- по табл. П24; при этих значениях для шестерни
5. Вращающий момент на ведущем валу
6. Межосевое расстояние из условия контактной прочности
а) Расчетный момент на валу шестерни
где К = 1,3 -- коэффициент нагрузки при симметричном расположении колес.
б) Коэффициент ширины колеса принимаем равным 0,3.
* При большом перепаде твердости ( НВ шест -- НВ колеса ? 100) принимают для косозубых колес расчетное значение
в) Коэффициент повышения нагрузочной способности для непрямозубых колес k n = 1,35.
Подставив числовые значения, получим
В соответствии с ГОСТом 9563--60 принимаем т п = 2,5 мм (см. табл. П19).
8. Число зубьев и угол наклона зубьев.
Примем предварительно угол наклона зубьев в = 10°, тогда суммарное число зубьев
Угол наклона зубьев (уточненное значение)
9. Диаметры делительных окружностей
Значения d д 1 и d д 2 следует вычислять с точностью до сотых долен миллиметра и проверять точное соблюдение равенства
В нашем случае это равенство соблюдается
В нашем случае это равенство соблюдается
11. Уточненное значение коэффициента нагрузки найдем, предварительно определив окружную скорость
При такой окружной скорости можно принять 9-ю степень точности зубчатого зацепления. Так как для косозубых колес обычно не применяют степень точности ниже восьмой, примем 8-ю степень точности. При этом по табл. П26 динамический коэффициент К дин = 1,1. При постоянной нагрузке передачи коэффициент концентрации нагрузки К ц = 1,0 и общий коэффициент нагрузки К = К дин • K кц = 1,1, т. е. меньше принятого предварительно и поэтому проверка рабочих контактных напряжений не нужна.
12. Проверка прочности зубьев на изгиб
а) Коэффициент формы зуба (табл. П20) выбираем по фиктивному числу зубьев
б) Ширина колеса В 2 = 51 мм ; шестерни В 1 = 55 мм .
в) Нормальный модуль т п = 2,5 мм .
д) Окружное усилие (номинальное и расчетное)
е) Сравнительная оценка прочности зубьев шестерни и колеса на изгиб
Расчет ведем для зубьев шестерни, как менее прочных.
Сводная таблица основных параметров редуктора
Таким образом, в данном курсовом проекте были выполнены задания по определению реакций опор, расчёт балки на прочность и жёсткость, динамический расчет движения автомобиля и расчет цилиндрических зубчатых передач. Данные задания позволили усвоить материалы учебной дисциплины, а также получить практические навыки при решении конкретных задач, которые могут встретиться в практической деятельности.
Определение расчетных значений изгибающих и поперечных моментов балки, высоты из условия прочности и экономичности. Расчет поперечного сечения (инерции, геометрических характеристик). Обеспечение общей устойчивости балки. Расчет сварных соединений и опор. курсовая работа [1023,2 K], добавлен 17.03.2016
Определение реакций опор твердого тела, реакций опор и сил в стержнях плоской фермы. Равновесие сил с учетом сцепления. Определение положения центра тяжести тела. Определение скорости и ускорения материальной точки по заданным уравнениям ее движения. курсовая работа [4,0 M], добавлен 05.11.2011
Кинематический расчет привода. Расчет зубчатых передач, выбор материалов колес и допускаемых напряжений. Определение цепной передачи, валов, реакций опор и изгибающих моментов в сечениях вала. Расчет долговечности подшипников и валов на прочность. курсовая работа [865,6 K], добавлен 15.05.2012
Определение расчётных нагрузок, действующих на балку, расчётных усилий, построение эпюр. Подбор сечения балки. Проверка прочности, жёсткости и выносливости балки. Расчёт сварных соединений. Момент инерции сечения условной опорной стойки относительно оси. курсовая работа [121,4 K], добавлен 11.04.2012
Образование поэтажной схемы многопролётной балки. Расчёт металлоконструкции фермы. Определение реакций опор в многопролётной балке. Построение эпюры поперечных сил. Приведение нагрузки к узловой. Подбор сечений элементов фермы. Расчёт сварных швов. курсовая работа [1005,5 K], добавлен 06.10.2010
Расчет реакции опор и давление в промежуточном шарнире составной конструкции. Определение системы уравновешивающихся сил, приложенных ко всей конструкции. Уравнение равновесия для правой части конструкции. Оформление полученных результатов в виде таблицы. контрольная работа [157,9 K], добавлен 19.05.2012
Определение нагрузки и расчетных усилий, воспринимаемых балками настила до и после реконструкции здания. Подбор сечения балки настила. Усиление балки увеличением сечения. Расчет поясных швов и опорного узла. Проверка прочности и жесткости усиленной балки. контрольная работа [49,2 K], добавлен 20.01.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Определение реакций опор одно- и многопролетной балки курсовая работа. Производство и технологии.
Роль Социальных Институтов В Обществе Реферат
Реферат На Тему Анализ Налогов И Отчислений На Охрану Окружающей Среды В Политике Государства
Дипломная Работа На Тему Совершенствование Системы Управления Санаторно-Курортными Зонами
Дипломная работа по теме Исследование влияния идеомоторной тренировки на качество выполнения гимнастических упражнений студен...
Контрольная работа: Производные ценные бумаги
Контрольная работа: по Уголовно-исполнительному праву
Курсовая работа по теме Лингвостилистический анализ речи персонажей пьесы Дж.Б. Пристли "Опасный поворот"
Дипломная работа по теме Отражение активных процессов русского языка в прозе первого десятилетия XXI века (лексика, синтаксис)
Контрольная работа по теме Диаграмма состояния системы алюминий-медь
Курсовая работа: Основы дозирования физической нагрузки школьников
Курсовая работа по теме Програми аудиту та зламу паролів John The Ripper та L0phtcrack
Реферат: Петр Первый: политические, социально-экономические и культурные преобразования
Практическое задание по теме Электрический расчёт районной радиальной сети
Дипломная работа по теме Проектирование информационной системы проект мультимедийного портала
Какие Вузы Дают Баллы За Итоговое Сочинение
Контрольная работа: Формы предприятия
Волейбол Реферат По Физкультуре 3 Класс
Реферат: Інтеграція східної Азії порівняно з інтеграцією ЄС
Реферат: Just A Pot Of Basil Essay Research
Контрольная работа по теме Муниципальное право в системе российского права
Совершенствование управления образованием - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Коммунистическая партия Российской Федерации (КПРФ) в современной политической жизни страны - Политология реферат
Аудит праці, її оплати та соціального страхування персоналу - Бухгалтерский учет и аудит отчет по практике