И жесткость при кручении
Вариант А
Задаются:
Схема нагружения вала (рис. 15), величины внешних моментов, размеры вала (таблица 1). При расчетах принять: [t] = 80МПа; m=200н×м/м; l = 0,5м; М = m l; G = 0,8×105МПа; D1/d1= 1,5; D2/d2 = D3/d3 = D4/d4= ∞; D5/d5 = 2; [Q] = 0,25град/м; 1МПа=106Па=1Н/мм2=106Н/м2.
Требуется:
1) построить эпюры крутящих моментов МК, касательных напря-жений tmax и углов закручивания j;
2) из условия прочности и условия жесткости определить размеры поперечных сечений вала;
3) выполнить эскиз вала в соответствии с заданными соотношениями;
4) реализовать машинный вариант выполнения РПР.
М2 М3 М4
М1 m3 m4
m1 m2 m5 М5
 | |||||||||||||
 | |||||||||||||
 |  |  |  | ||||||||||
 | |||||||||||||
 | |||||||||||
 | |||||||||||
 | |||||||||||
 | |||||||||||
 |  | ||||||||||
l 1 l 2 l 3 l 4 l 5
Рис. 15. Обобщенная расчетная схема вала к варианту А
Таблица 1
Данные к варианту А
| № Вар | l 1;. l 2; l 3; l 4; l 5 в долях l | D1; D2; D3; D4; D5 в долях d | m1; m2; m3; m4; m5 в долях m | M1; M2; M3; M4; M5 в долях M |
| 1; 7; 6; 2; 8 2; 8; 5; 3; 9 3; 9; 4; 4; 9 4; 9; 3; 5; 8 5; 8; 2; 6; 7 6; 7; 1; 7; 6 7; 6; 1; 8; 5 8; 5; 2; 9; 4 9; 4; 3; 9; 3 9; 3; 4; 8; 2 8; 2; 5; 7; 1 7; 1; 6; 6; 1 6; 1; 7; 5; 2 5; 2; 8; 4; 3 4; 3; 9; 3; 4 3; 4; 9; 2; 5 2; 5; 8; 1; 6 1; 6; 7; 1; 7 1; 7; 6; 2; 8 2; 8; 5; 3; 9 3; 9; 4; 4; 9 4; 9; 3; 5; 8 5; 8; 2; 6; 7 6; 7; 1; 7; 6 1; 8; 3; 6; 5 2; 7; 4; 5; 6 3; 6; 5; 4; 7 4; 5; 6; 3; 8 5; 4; 7; 2; 9 6; 3; 8; 1; 9 7; 2; 9; 2; 8 8; 1; 9; 3; 7 9; 1; 8; 4; 6 9; 2; 7; 5; 5 8; 3; 6; 6; 6 7; 4; 5; 7; 7 6; 5; 4; 8; 8 5; 6; 3; 9; 8 4; 7; 2; 9; 9 3; 8; 1; 8; 9 2; 9; 1; 7; 8 1; 9; 2; 6; 7 2; 8; 3; 5; 6 3; 7; 4; 4; 5 4; 6; 5; 3; 4 5; 5; 6; 2; 3 6; 4; 7; 1; 8 7; 3; 8; 1; 8 8; 2; 9; 2; 7 9; 1; 8; 3; 7 9; 2; 7; 4; 6 1; 8; 3; 6; 5 2; 7; 4; 5; 6 3; 6; 5; 4; 7 4; 5; 6; 3; 8 5; 4; 7; 2; 9 6; 3; 8; 1; 9 7; 2; 9; 1; 8 8; 1; 9; 2; 7 9; 1; 8; 3; 6 9; 2; 7; 4; 5 8; 3; 6; 5; 4 7; 4; 5; 6; 3 6; 5; 4; 7; 2 5; 6; 3; 8; 1 4; 7; 2; 9; 1 3; 8; 1; 9; 2 2; 9; 1; 8; 3 1; 9; 2; 7; 4 1; 8; 3; 6; 5 2; 7; 4; 5; 6 3; 6; 5; 4; 7 4; 5; 6; 3; 8 5; 4; 7; 2; 9 6; 3; 8; 1; 9 7; 2; 9; 1; 8 8; 1; 9; 2; 7 9; 1; 8; 3; 6 9; 2; 7; 4; 5 1; 8; 2; 5; 9 2; 7; 3; 4; 8 3; 6; 4; 3; 7 4; 5; 5; 2; 6 5; 4; 6; 1; 5 6; 3; 7; 2; 4 7; 2; 8; 3; 3 8; 1; 9; 4; 2 9; 2; 9; 5; 1 9; 3; 8; 6; 1 8; 4; 7; 7; 2 7; 5; 6; 8; 3 6; 6; 5; 9; 4 5; 7; 4; 8; 5 4; 8; 3; 7; 6 3; 9; 2; 6; 7 2; 9; 1; 5; 8 1; 8; 2; 4; 9 1; 8; 3; 3; 8 2; 7; 4; 2; 7 6; 6; 5; 9; 4 | 2; 6; 9; 4; 5 2; 7; 8; 3; 6 2; 7; 8; 3; 6 2; 7; 8; 3; 6 2; 7; 8; 3; 6 3; 6; 7; 2; 6 3; 6; 7; 2; 7 3; 6; 7; 2; 7 3; 6; 7; 2; 7 3; 6; 7; 2; 7 4; 7; 6; 3; 8 4; 7; 6; 3; 8 4; 7; 6; 3; 8 4; 7; 6; 3; 8 4; 7; 6; 3; 8 5; 8; 5; 4; 9 5; 8; 5; 4; 9 5; 8; 5; 4; 9 5; 8; 5; 4; 9 5; 8; 5; 4; 9 6; 9; 4; 5; 8 6; 9; 4; 5; 8 6; 9; 4; 5; 8 6; 9; 4; 5; 8 2; 7; 6; 4; 7 2; 7; 5; 4; 7 2; 7; 5; 4; 7 2; 8; 5; 4; 7 2; 8; 5; 4; 7 3; 8; 5; 5; 6 3; 8; 4; 5; 6 3; 8; 4; 5; 6 3; 9; 4; 5; 6 3; 9; 4; 5; 6 4; 9; 4; 6; 5 4; 9; 3; 6; 5 4; 9; 3; 6; 5 4; 8; 3; 6; 5 4; 8; 3; 6; 5 5; 8; 3; 6; 5 5; 8; 2; 7; 4 5; 8; 2; 7; 4 5; 7; 2; 7; 4 5; 7; 2; 7; 4 6; 7; 2; 7; 4 6; 7; 3; 8; 3 6; 7; 3; 8; 3 6; 6; 3; 8; 3 6; 6; 3; 8; 3 7; 6; 3; 8; 3 7; 6; 3; 8; 3 2; 4; 7; 8; 5 2; 4; 7; 8; 5 2; 5; 7; 8; 5 2; 5; 7; 8; 5 2; 5; 8; 8; 5 2; 5; 8; 8; 5 2; 5; 8; 8; 5 2; 5; 8; 8; 5 2; 5; 8; 7; 5 2; 5; 8; 7; 5 3; 5; 8; 7; 4 3; 5; 8; 7; 4 3; 6; 8; 7; 4 3; 6; 8; 7; 4 3; 6; 8; 7; 4 3; 6; 8; 6; 4 3; 6; 9; 7; 4 3; 6; 9; 7; 4 3; 6; 9; 6; 4 3; 6; 9; 6; 4 4; 6; 9; 6; 4 4; 6; 9; 6; 4 4; 7; 9; 6; 3 4; 7; 9; 6; 3 4; 7; 9; 6; 3 4; 7; 9; 6; 3 4; 7; 8; 6; 3 4; 7; 8; 6; 3 9; 6; 3; 5; 4 9; 6; 3; 5; 4 9; 6; 3; 5; 4 9; 6; 3; 5; 4 9; 6; 3; 5; 4 9; 6; 3; 5; 4 9; 6; 3; 5; 4 9; 6; 2; 7; 5 9; 6; 2; 7; 5 9; 6; 2; 7; 5 8; 5; 2; 7; 5 8; 5; 2; 7; 5 8; 5; 2; 7; 5 8; 5; 3; 8; 2 8; 5; 3; 8; 2 8; 5; 3; 8; 2 8; 5; 3; 8; 2 8; 5; 3; 8; 2 8; 5; 3; 8; 2 8; 5; 3; 8; 2 8; 5; 2; 7; 5 | 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 1; -3; 0; 4; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 2; 4; -1; 0; 0 3; -2; 1; 0; 0 3; -2; 1; 0; 0 3; -2; 1; 0; 0 3; -2; 1; 0; 0 1; -3; 6; 0; 0 1; -3; 6; 0; 0 1; -3; 6; 0; 0 1; -3; 6; 0; 0 1; -4; 0; 5; 0 1; -4; 0; 5; 0 1; -4; 0; 5; 0 1; -4; 0; 5; 0 1; 4; 0; -5; 0 1; 4; 0; -6; 0 1; 4; 0; -6; 0 2; 4; 0; -6; 0 2; 4; 0; -6; 0 2; 4; 0; -6; 0 2; 5; 0; -6; 0 2; 5; -7; 0; 0 2; 5; -7; 0; 0 2; 5; -7; 0; 0 2; 5; -7; 0; 0 2; 5; -7; 0; 0 2; 5; -7; 0; 0 3; -5; 7; 0; 0 3; -5; 7; 0; 0 3; -5; 0; 4; 0 3; -5; 0; 4; 0 3; -6; 0; 4; 0 3; -6; 0; 4; 0 0; 3; 1; -4; 0 0; 3; 1; -4; 0 0; 3; 1; -4; 0 0; 3; 1; -4; 0 0; 3; 1; -4; 0 0; 3; 1; -4; 0 0; 3; 1; -4; 0 0; 3; 2; -4; 0 0; 3; 2; -4; 0 0; 3; 2; -4; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 2; 0; 0 1; -4; 3; 0; 0 1; -4; 3; 0; 0 2; 0; 3; -1; 0 2; 0; 3; -1; 0 2; 0; 3; -1; 0 2; 0; 3; -1; 0 2; 0; 3; -1; 0 2; 0; 3; -1; 0 2; 0; 3; -1; 0 2; 0; 3; -1; 0 3; 0; -1; 1; 0 3; 0; -1; 2; 0 3; 0; -1; 3; 0 3; 0; -1; 4; 0 3; 0; -1; 4; 0 3; 0; -1; 3; 0 3; 0; -2; 2; 0 3; 0; -3; 1; 0 2; -4; 2; 0; 0 2; -4; 3; 0; 0 2; -4; 4; 0; 0 2; -4; 0; 1; 0 2; -4; 0; 2; 0 2; -4; 0; 3; 0 2; -4; 0; 4; 0 -2; 0; 4; 3; 0 -2; 0; 3; 4; 0 -2; 0; 2; 3; 0 -2; 0; 1; 0; 0 -2; 0; 1; 2; 0 2; -4; 0; 1; 0 | 1; -6; 9; 4; 2 2; 7; -8; 3; 3 3; 8; 7; -2; 4 4; 9; 6; 1; -5 5; 0; 5; -1; 6 6; 9; -4; 2; 7 7; -8; 3; 3; 8 -8; 7; 2; 4; 9 9; -6; 1; 5; 0 0; 5; -1; 6; 9 9; 4; 2; -7; 8 8; 3; 3; 8; -7 7; 2; 4; -9; 6 6; 1; -5; 0; 5 5; -1; 6; 9; 4 -4; 2; 7; 8; 3 3; -3; -8; 7; 2 2; 4; 9; -6; 1 1; 5; 0; 5; -2 1; 6; 9; -4; 3 2; 7; -8; 3; 4 3; -8; 7; 2; 5 -4; 9; 6; 1; 6 -5; 0; 5; 1; 7 -1; 9; 2; 6; 5 2; -8; 3; 5; 6 3; 7; -4; 4; 7 4; 6; 5; -3; 8 5; 5; 6; 2; -9 6; 4; 7; -1; 9 7; 3; -8; 2; 8 8; -2; 9; 3; 7 -9; 1; 8; 4; 6 9; -1; 7; 5; 5 8; 2; -6; 6; 4 7; 3; 5; -7; 3 6; 4; 4; 8; -2 5; 5; 3; -9; 1 4; 6; -2; 9; 2 3; -7; 1; 8; 3 -2; 8; 2; 7; 4 1; -9; 3; 6; 5 1; 9; -4; 5; 6 2; 8; 5; -4; 7 3; 7; 6; 3; -8 4; 6; 7; -2; 9 5; 5; -8; 1; 8 6; -4; 9; 1; 7 -7; 5; 9; 2; 6 8; -2; 8; 3; 5 9; 1; -7; 4; 4 1; -4; 7; 9; 3 1; -4; 7; 9; 3 1; -4; 7; 9; 3 1; -4; 7; 9; 3 1; -4; 7; 8; 3 1; -4; 7; 8; -2 1; -4; 7; 8; -2 1; -4; 7; 8; -2 2; 5; -8; 6; -2 2; 5; -8; 6; -2 2; 5; -8; 6; 4 2; 5; -8; 6; 4 2; 5; -8; 6; 4 2; 5; -8; 6; 4 2; 5; -8; 6; 4 2; 5; -8; 6; -2 3; -6; 9; 5; -2 3; -6; 9; 5; -2 3; -6; 9; 5; -2 3; -6; 9; 5; -6 3; -6; 9; 5; -6 3; -6; 9; 5; -6 3; -6; 9; 4; -6 3; -6; 9; 4; 8 4; 7; -9; 4; 8 4; 7; -9; 4; -8 4; 7; -9; 4; -8 4; 7; -9; 4; -8 1; -8; 2; 3; -8 2; -7; 3; 4; -6 3; -6; 4; 5; -4 4; -5; 5; 6; -3 5; -4; 6; 7; -8 6; -3; 7; 6; 5 7; -2; 8; 3; 6 8; -1; 9; 2; 7 9; -1; 8; 4; -3 9; -2; 7; 5; -4 8; -3; 6; 4; -5 7; -4; 5; 3; -6 6; -5; 4; 6; -7 5; -6; 3; 7; -8 4; -7; 2; 8; -9 3; -8; 1; 9; -6 2; -9; 1; 8; 4 1; -9; 2; 7; 5 -1; 9; 3; 6; 6 -2; 8; 4; 6; 7 8; -3; 6; 4; -5 |
Вариант Б
Для ступенчатого бруса в соответствии с заданным вариантом требуется:
1. построить эпюру крутящих моментов 
;
2. из расчета на прочность, приняв 
, определить размеры поперечных сечений бруса;
3. построить эпюру касательных напряжений 
;
4. произвести проверку условия жесткости на отдельных участках бруса (при невыполнении условия жесткости подобрать соответствующие размеры из последнего);
5. выполнить эскиз бруса в соответствии с полученными из расчета размерами.
Последняя цифра варианта соответствует номеру схемы (рис. 16…18).
Данные варианта приведены в таблице 2.
В расчетах принять 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
.
Таблица 2.
Данные к варианту Б
| Первая цифра варианта | М1 | l1 | Вторая цифра варианта | М2 | l2 | Третья цифра варианта | М3 | l3 | Четвертая цифра варианта | М4 | l4 | k |
| 2М | l | М | l | 4М | l | М | l | 0,8 | ||||
| 2М | 2l | 2М | 3l | М | 2l | 3М | l | 0,7 | ||||
| 4М | l | М | l | 4М | l | 1,5М | 3l | 0,6 | ||||
| 4М | 2l | 2М | l | 2М | 2l | 2,5М | 2l | 0,7 | ||||
| 3М | l | 3М | 2l | 3М | l | 0,5М | l | 0,8 | ||||
| 3М | 2l | 3М | 2l | 3М | 2l | 4М | l | 0,6 | ||||
| 2М | l | 4М | 2l | 2М | l | 3М | 2l | 0,7 | ||||
| М | 2l | 4М | 3l | 2М | 2l | 2М | l | 0,8 | ||||
| 2М | 2l | 2М | 4l | М | 2l | М | l | 0,6 | ||||
| М | 4l | М | 2l | 2М | 4l | 2М | 2l | 0,7 |
 | |||||
 | |||||
 | |||||
 | |||
 | |||
Рис. 16. Схема нагружения
 | |||
 | |||
 | |||
 | |||
Рис. 17. Схема нагружения
 | |||
 | |||
 | |||||
 | |||||
 | |||||
Рис. 18. Схема нагружения
