Жестко защемленный одним концом стальной стержень
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Жестко защемленный одним концом стальной стержень (рис.3) круглого поперечного сечения скручиваются четырьмя моментами. Требуется:
- построить эпюру крутящих моментов;
- при заданном допускаемом касательном напряжении [τ] = 8кН/см2 из условия прочности определить диаметр вала;
- построить эпюру углов закручивания поперечных сечений стержня.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
а = 1м; b = 1,2м; с = 1,4м; d = 1,6м; М1 = 1кН*м; М2 = 2кН*м; М3 = 1кН*м; М4 = 1кН*м; G = 0,8 * 104кН/см2.
Рис.3 Стальной стержень
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Построим стальной стержень согласно исходных данных (рис.4а).
Определим крутящие моменты на каждом участке нагружения, пользуясь методом сечений.
Участок I: 0 ≤ z ≤ 1,6м; Mк1 = - M4 = - 1кН*м.
Участок II: 1,6м ≤ z ≤ 3м; Мк2= - M4 + M3 = - 1 + 1 = 0.
Участок III: 3м ≤ z ≤ 4,2м; Мк3 = - M4 + M3 + M2 = – 1 + 1 + 2 = 2кН*м.
Участок IV: 4,2м ≤ z ≤ 5,2м; Мк3 = - M4+M3+M2+M1 =–1+1+2+1= 3кН*м.
Построим эпюры крутящих моментов (рис.4б).
Условие прочности:
τ = Mк / WP ≤ [τ],
где WP – момент сопротивления при кручении.
Для круга момент сопротивления определяется по формуле:
WP2 = WP3 = π * D3 / 16 = 0,1963 * D3.
Определим диаметр D из условия прочности:
_______________ _________________
D ≥3√ Mк / (0,1963*[τ]) = 3√3 * 102 / (0,1963*8) = 5,76см.
Принимаем D = 60мм.
Полярный момент инерции круглого сечения:
JP = π*D432 = 3,14*6432 = 127,17см4
Рис.4 Расчетная схема кручения стального стержня
Определим углы закручивания на каждом участке стержня