Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
конспект Сопромат .docx
Скачиваний:
230
Добавлен:
26.11.2018
Размер:
606 Кб
Скачать
☆

Расчеты на прочность и жесткость при кручении

Прочность при кручении бруса круглого сплошного или коль­цевого поперечного сечения определяется условием

τ = Мк /Wp ≤ [τ к].

Формула может служить основой для трех видов расчетов.

1. Проверка прочности (проверочный расчет), когда известны наибольший крутящий момент и размеры поперечного сечения вала. Расчет производится непосредственно по формуле .

2. Подбор сечения (проектный расчет). Решив неравенство относительно Wp, получим формулу для определения полярного момента сопротивления, а значит диаметра вала, исходя из усло­вия прочности Wp ≥ Мк/[ τ к].

Требуемый диаметр вала при найденном значении Wp опре­деляется из формулы Wp = πd3/16≈0,2d3или Wp = (πd3 н/16)(1-α4)≈ 0,2 d3(1-α4).

3. Определение допускаемого крутящего момента, когда изве­стны размеры сечения вала и задано допускаемое напряжение,

[Мк] = Wp[τк]

Допускаемое напряжение для валов из сталей марок сталь 40 и сталь 45 принимается в пределах [τк] = 30...50 МПа.

Кроме соблюдения условия прочности при проектировании валов требуется, чтобы вал обладал достаточной жесткостью, т. е. чтобы угол закручивания не превосходил некоторой заданной величины. Так, в зубчатых передачах при значительных углах закручивания валов зубья колес перекашиваются. Следствием может быть выкрашивание поверхностей зубьев и поломка передачи, поэтому необходимая жесткость валов практически всегда должна быть обеспечена. Обозначив через θ угол закручивания единичной длины вала, можно составить расчетную формулу для проверки вала на жесткость:

θ = =

В зависимости от назначения вала принимают

[θ] = (0,45…1,75)·102 рад/м, что соответствует [θ°] = (0,25…1,0) град/м.

Если вычислить относительный угол закручивания в градусах на 1 м длины вала, получим θ ° = · ≤[θ0].

С помощью формул решаются три задачи, аналогич­ные задачам расчета на прочность.

1. Проверка жесткости (проверочный расчет), когда заданы крутящий момент, размеры и материал вала, а также допуска­емый угол закручивания.

2. Подбор сечения по условию жесткости (проектный расчет).

Из неравенства получим формулу для определения полярного момента инерции сечения вала, по условию жесткости

Jp≥

При найденном значении Jp диаметр вала определяют из фор­мул

Jр = πd4/32, Jр0,1 d4 и Jр = (πd4 н/32)(1-α4), Jр = 0,1d4(1— α4), α= dв / dн

3. Определение допускаемого крутящего момента по условию жесткости

[Мк] = G Jp [θ].

Тема 2.7 Понятие о гипотезах прочности.

Универсального критерия, предопределяющего предельное напряженное состояние для любого материала нет. Разработка критериев предельных напряженных состояний основывается на различных гипотезах о преимущественно влиянии или иного фактора на прочность материала.

Первая гипотеза прочности была выдвинута Галилеем в 17 в. И состояла в том, что причиной разрушения материала является наибольшая нормальное напряжение растяжения σр.или сжатия σс.

Вторая гипотеза была выдвинута в 1682 г. Э. Мариоттом; согласно этой гипотезе, прочность материала в исследуемой точке достигает критического состояния при максимальном значении линейной деформации ε.

Третья гипотеза, предложенная Ш. Кулоном в 1773 г., предполагает, что предельное напряденное состояние возникает в момент, когда в двух взаимно перпендикулярных сечениях, проведенных через исследуемую точку, наибольшее касательное напряжение τ достигают предельного значения.

Четвертая гипотеза прочности иначе называются гипотезой энергии формоизменения, первоначально предложена в 1885 г. Бельтрами.

Пятая гипотеза, предложена О. Мором в 1900 г, базируется на двух факторах σ и τ.

В настоящее время из пяти гипотез используется лишь 3 последние.

Расчеты на прочность при совместном действии изгиба и кручения.

  1. Расчеты по третьей теории прочности ( гипотеза касательных напряжений).

Эквивалентное напряжение:

σ3э = т.к. τ = Mk/Wp, Wp = 2Wx, то σ3э =

Эквивалентный момент: М3э =

  1. Расчеты по четвертой теории прочности( гипотеза энергии формоизменения).

Эквивалентное напряжение:

σ4э = , т.к. σ = Mи/Wx, τ = Mx/Wр, Wр = 2Wx ,то σ4э = . Эквивалентный момент: М4э =

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]