1. Склад розрахунково-проектувального завдання

Розрахунково-проектувальне завдання складається з трьох етапів:

1. Рішення запропонованих викладачем задач для певних варіантів розрахункових схем і вихідних даних, оформлення їх за вимогами кафедри „Опору матеріалів”.

2. Написання контрольних робіт.

3. Захист завдання. Захист включає в себе пояснення методів і принципів розв'язання задач і відповідь на контрольні теоретичні запитання. Кількість та об’єм цих запитань визначається викладачем індивідуально для кожного студента.

Мета роботи – проведення проектувального розрахунку для визначення розмірів поперечного перерізу з умов міцності та жорсткості.

Для цього задані:

1. Схема заданої системи з вказівкою довжин дільниць і зовнішнього навантаження.

2. Форма і співвідношення розмірів поперечного перерізу.

3. Допустиме дотичне напруження , допустимий відносний кут закручування, модуль зсуву матеріалу.

Завдання складається з двох обов’язкових для рішення задач:

Задача 1: З умов міцності та жорсткості обрати розміри поперечних перерізів (діаметр круглого і кільцевого валів) для статично визначуваної системи. Порівняти їхні ваги. Варіанти розрахункових схем наведені в додатку 3.1, а чисельні дані – в таблиці Д3.1.

Задача 2: Для заданої статично невизначуваної системи з послідовним розташуванням ділянок стержня з розрахунку на міцність визначити розміри поперечних перерізів на всіх ділянках стержня і побудувати епюру кутів закручування, порівнявши їх значення з допустимим значенням кута закручування. В разі потреби відшукати розміри поперечних перерізів стержня з умови жорсткості. Варіанти розрахункових схем наведені в додатку 3.2, а чисельні дані – в таблиці Д3.2.

2. Порядок виконання завдання

Задача 1. Для статично визначуваного валу, який навантажено крутними моментами, з умови міцності та жорсткості визначити розміри поперечного перерізу.

1. Виписати для заданого варіанту чисельні дані. В певному масштабі накреслити схему заданої системи з зазначенням її лінійних розмірів і зовнішніх навантажень.

2. Визначити значення зовнішніх крутних моментів на шківах.

3. Побудувати для заданої схеми епюри крутних моментів.

4. Визначити діаметр суцільного круглого валу з умови міцності.

5. Розташувати шківи раціонально і для цього випадку побудувати епюру крутних моментів.

6. Визначити розміри поперечного перерізу (діаметри суцільного і трубчастого валів) для раціонального розташування шківів з умов міцності та жорсткості.

7. Обчислити дотичні напруження на різних ділянках валу відповідно зі значеннями епюри крутних моментів і побудувати епюру дотичних напружень для вала круглого перерізу.

8. Порівняти ваги валу для заданої системи і валу при раціональному розташуванні шківів. Також для раціонального розташування шківів порівняти ваги валів суцільного і трубчастого перерізів.

9. Побудувати епюру кутів закручування раціонального суцільного валу.

10. Побудувати епюри дотичних напружень для різних видів поперечних перерізів.

Задача 2. Для статично невизначуваної системи при крученні з умови міцності та жорсткості визначити розміри поперечного перерізу.

1. Для заданого варіанту завдання виписати чисельні дані і в певному масштабі накреслити схему заданої системи з зазначенням лінійних розмірів і зовнішніх навантажень.

2. Встановити ступінь статичної невизначуваності системи.

3. Визначити геометричні характеристики круглого, кільцевого та прямокутного поперечних перерізів через значення параметру – діаметру круглого перерізу.

4. Статичний аспект задачі. Скласти і записати рівняння статики. Замінити початкову систему статично визначуваною системою, уявно відкинувши одну з опор і замінивши її дію крутним моментом.

5. Геометричний аспект задачі. Записати рівняння сумісності кутів закручування всіх ділянок стержня − кут повороту правого перерізу відносно лівого перерізу дорівнює нулю.

6. Фізичний аспект задачі. Використати закон Гука для запису виразів кутів закручування.

7. Знайти крутні моменти на опорах з рішення системи рівнянь, що складені в п.5, п.6.

8. Побудувати епюру крутних моментів.

9. З умови міцності визначити розміри поперечних перерізів.

10. Побудувати епюри максимальних дотичних напружень для всіх ділянок стержня.

11. Побудувати епюру кутів закручування і зробити перевірку умови жорсткості.