Принципы расчета на прочность элементов конструкции при растяжении и сжатии.

Растяжение – это вид нагружения бруса, при котором внутренние силы в его поперечном сечениях приводятся только к продольной силе N (растягивающая или сжимающая) все остальные внутренние силы равны 0. Продольная сила в произвольном поперечном сечении бруса численно = алгебраической сумме проекций на его продольную ось всех внешних сил, приложенных в одну сторону от сечения.

При растяжении и сжатии выполняется гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли). В поперечных сечениях бруса возникают только нормальные напряжения δ, равномерно распределённые по сечению.

Расчет на прочность. Основной задачей расчета конструкции является обеспечение ее прочности в условиях эксплуатации. Необходимо, чтобы наибольшее напряжение полученное в результате расчета , не превышало некоторого значения называется – допускаемым напряжение.

Условие прочности:

          N

σ max = ─ ≤ [σ],

          A

А- площадь поперечного сечения.

Правила знака: растяжение «+», сжатие «-».

Три вида расчетов на прочность:

1. Проверка прочности

бруса    σ  ≤  [σ]

2. Определение допускаемой нагрузки

N ≤ A ∙ [σ]

3. Определение размеров поперечного сечения

   Ν

A = ─

   [σ]

Вывод: прочность при растяжении (сжатии) оценивается по величине нормальных напряжений в опасном сечении.

Для растяжения [σрас] = σрас / [ n ].σрас – предел прочности при растяжении,

[n] – коэффициент запаса прочности. Для сжатия [σсж] = σсж / [n].

Б-25

Чугуны. Классификация, состав, свойства, область применения.

Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий от 2,14 до 6,67% углерода. На практике в чугуне содержится от 2,5 до 4,5 % углерода. В качестве примесей чугун содержит кремний, марганец, серу, фосфор. В зависимости от того в какой форме содержится углерод в чугуне различают следующие виды: белые и серые. В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. В сером чугуне большая часть углерода находится в виде графита, включения которого имеют пластинчатую форму (СЧ15).В высокопрочном чугуне графитные включения имеют шарообразную форму (ВЧ 80) а в ковком – хлопьевидную(КЧ 60-4) (15,80 и 60 – предел прочности на растяжение в кг/мм., 4 – относительное удлинение в %). Содержание углерода в виде цементита в сером, в ковком, высокопрочном чугуне может быть не более 0,8%. Серые самые низкопрочные – корпуса машин. Ковкие – ударные нагрузки(картер). Высокопрочные- изделия с высокой прочностью но без вибрации. Белый чугун обладает высокой твердостью , хрупкостью и очень плохой обработкой, поэтому для изготовления изделия он не используется и применяется как предельный чугун. Чугуны имеют хорошие литейные свойства. Они хорошо обрабатываются , имеют высокую износостойкостью, гасят колебания и вибрации, но графитные включения уменьшают прочность. Чугуны обладают хорошей текучестью, низкой температурой плавления, низкой усадкой. По металлической основе они классифицируются на ферритный, ферритно- перлитный, перлитный чугуны. Серый чугун имеет пластинчатые графитные включения. Получают серый чугун путем первичной кристаллизации из жидкого сплава. На графитизацию влияют скорость охлаждения и химический состав чугуна. При быстром охлаждении графитизация не проходит и получается белый чугун. По мере уменьшения скорости охлаждения получают соответственно перлитный, феррито- перлитный и ферритные серые чугуны. Способствуют графитизации углерода и кремний. Марганец и сера препятствуют. Механические свойства зависят от количества и размера графитных включений. Измельчению графитных включений способствует кремний. Чугуны бывают:

- доэвтектический содержит углерода более 2,14% но менее 4,3 %.

- эвтектический содержит 4,3 % углерода.

-заэвтектический содержит более 4,3% но менее 6,67% углерода.

Шарнирно-рычажные плоские механизмы. Классификация, назначение, область применения. Основы анализа и синтеза.

Рычажным механизмомназывают такой, в котором звенья образуют лишь низкие кинематические пары.

Шарнирныймеханизм, имеющий одни вращательные пары.

Рычажные механизмы: шарнирный, кривошипно-ползунный, кулисный.

Классификация: 1. Кривошипно-ползунный механизм – преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот (применяется в ДВС, в компрессорах, в насосах, в ковочных машинах и прессах).

2. шарнирный четырехзвенный служит для преобразования одного вида вращательного движения в другой. В зависимости от размеров звеньев может быть кривошипно-коромысловым, двухкривошипным и двухкоромысловым (примен. в прессах и ковочных машинах, в качающихся конвейерах и т.д.).

3. кулисный механизм – преобразование одного вида вращательного движения в другой или непрерывного вращательного движения в возвратно-поступательное (в строгальных и долбёжных станках, в поршневых насосах, в гидроприводах и т.д.)

Структурный анализ механизмов. Для плоских механизмов степень подвижности определяется по формуле Чебышева W=3n-2p_H –p_B , где W- степень подвижности механизма, n- число подвижных звеньев (n=m-1,m-общее число звеньев, 1-неподвижное звено стойка, p_H- число нисших кинематических пар, p_B- число высших кинематических пар).

Принцип Ассура образования механизма. Схема любого механизма может быть составлена последовательным соединением к начальному звену, групп звеньев с нулевой степенью подвижности. Структурная группа Ассура – это кинематическая цепь степень подвижности, которой =0.

Для упрощения расчётов в структурном анализе плоских механизмов можно высшие пары заменить на нисшие, тогда степень подвижности W=3n-2p_H =0    а) n=2; p_n=3

                                                                                         б) n=4; p_n=6

                                                                                         в) n=6; p_n=9

                                                                                                     и т.д.

Самая простая распространенная группа n=2; p_n=3 имеет 5 видов:

- все пары вращательные;

- на конце одного из звеньев – поступательная пара;

- в середине поступательная пара;

- на конце обоих звеньев поступательная пара;

- в середине и на конце одного из звеньев поступательная пара.

Класс – число кинематических пар, входящих в группу

Порядок – число внешних кинематических пар

Структурный анализ механизма (последовательность).

1. определение степени подвижности механизмов.

2. расчленение кинематической цепи механизма на структурные группы и первичные механизмы (в порядке обратного образования механизмов).

3. структурная формула механизма.

4. построение плана механизма в масштабе.

Масштабный коэффициент-это отношение физической величины в её единицах к величине отрезка изображающего эту величину на схеме.

Кинематический анализ плоских рычажных механизмов- это изучение движения звеньев механизма без учета действующих сил.

Методы кинематического анализа:

1. графический- метод кинематических диаграмм

2. аналитический- с помощью формул

3. графо-аналитический- метод планов

Силовой анализ плоских механизмов заключается в определении сил действующих на механизм; силы полезного сопротивления; силы и момента инерции; действующие и уравновешивающие силы. Для этого разбивают механизм на группы Ассура, затем определяют реакции в кинематических парах.

Б-26