chapter_4_sbvl_2015_1156

Xác định ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục với bán kính bo r = 3mm; r = 5mm.Ví dụ: Trục bậc truyền một ngẫu lực M như hình vẽ.. Xác định giá trị lớn nhất của ngẫu lực M để ứng

trangtantrien@hcmute.edu.vn

2 Nội Lực Trên Mặt Cắt Ngang

3 Ứng Suất Trên Mặt Cắt Ngang

5 Ứng Suất Trượt Thuần Túy

6 Điều Kiện Bền, Điều Kiện Cứng

7 Thế Năng Biến Dạng Đàn Hồi

4 Biến Dạng

8 Hệ Siêu Tĩnh

9 Thanh Chịu Cắt

* Thanh chỉ chịu tác dụng của ngẫu lực tập trung hay ngẫu lực phân bố

quay quanh trục thanh.

* Một thanh chịu xoắn thuần túy khi trên mặt cắt ngang của thanh chỉ tồntại duy nhất một thành phần nội lực: Mz

* Qui ước dấu của: Mz

2 2

2M 3M

z

M

đổi lực liên kết giữa

các phân tử trong chi

tiết do sự thay đổi

hình dáng, kích thước

của chi tiết)

(Sự thay đổi hình dáng, kích thước của chi tiết)

* Mặt cắt ngang phẳng, thanh không

có biến dạng dài dọc trục, bán kính mặt cắt ngang vẫn thẳng và có chiều dài không đổi

0

     

3.1 Các giả thiết về biến dạng:

* Góc vuông thay đổi nên tồn tại ứng suất tiếp trên mặt cắt và vuông góc với bán kính.

3.2 Biểu thức tính ứng suất trên mặt cắt ngang:

* Theo định luật Hooke:   G    G 



G: môđun trượt của vật liệu

d G

y



d  R

cắt ngang có điểm tính ứng suất





* Sự phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang hình

* Sự phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang hình

Ví dụ: Trục mặt cắt ngang hình tròn đặc chịu một mômen xoắn

M=5kN.m như hình vẽ Tính ứng suất tiếp phát sinh trên mặt cắt tại các điểm A, B và vẽ qui luật phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang.

Ví dụ: Trục mặt cắt ngang hình vành khăn chịu một mômen xoắn

M=10kN.m như hình vẽ Tính ứng suất tiếp phát sinh trên mặt cắt tại các điểm A và B.

Ví dụ: Trục mặt cắt ngang hình vành khăn chịu một mômen xoắn

M=20kN.m như hình vẽ Tính ứng suất tiếp lớn nhất, ứng suất tiếp nhỏ

nhất phát sinh trên mặt cắt ngang Vẽ qui luật phân bố ứng suất tiếp trênmặt cắt ngang

Ví dụ: Trục mặt cắt ngang không đổi hình tròn đường kính d=10cm được thiết kế để truyền một công suất 200kW với tốc độ 200vòng/phút Tính

ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trên trục

Ví dụ: Ống đồng mặt cắt ngang hình vành khăn đường kính ngoài

D=40mm, đường kính trong d=37mm Trục chịu lực như hình vẽ Tính

ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục

Ví dụ: Trục đỡ bánh răng mặt cắt ngang hình tròn đường kính d=30mm

và chịu lực như hình vẽ Tính ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục

* Hiện tương tập trung ứng suất





Ví dụ: Trục bậc truyền một ngẫu lực M = 28kN.cm Xác định ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục với bán kính bo r = 3mm; r = 5mm.

Ví dụ: Trục bậc truyền một ngẫu lực M như hình vẽ Xác định giá trị lớn nhất của ngẫu lực M để ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục không vượt quá trị số 5,5kN/cm2 tương ứng với bán kính bo r = 3mm; r = 5mm.

Ví dụ: Trục bậc như hình vẽ được thiết kế để truyền một công suất 40kW với tốc độ 720v/p Xác định giá trị tối thiểu của bán kính bo cung r để

ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục không vượt quá giá trị

3,6kN/cm2

Ví dụ: Trục bậc như hình vẽ được thiết kế để truyền một công suất

45kW Xác định tốc độ quay cho phép của trục để ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục không vượt quá giá trị 4kN/cm2 Cho bán kính bo

cung r = 6mm.

mặt cắt ngang

J 

S : diện tích biểu đồ mômen xoắn M z

Ví dụ: Trục mặt cắt nganghình vành khăn đường kính

ngoài D=31mm, đường kính trong d=30,5mm, chiều dài L=200mm được làm bằng

thép có môđun trượt

G=7,5.103kN/cm2 và chịu tác

dụng của ngẫu lực M=3kN.m.

Tính ứng suất tiếp lớn nhấtphát sinh trong trục Tính gócxoay của mặt cắt tại đầu tự

do so với mặt cắt tại ngàm

Ví dụ: Trục AC mặt cắt ngang hình tròn đường kính 60mm được làm

bằng thép và chịu lực như hình vẽ Tính ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh

trong trục Tính góc xoay của mặt cắt tại A so với mặt cắt tại C Biết rằng thép có môđun trượt G=7,5.103kN/cm2

Ví dụ: Trục AB mặt cắt ngang hình tròn đường kính 20mm được làm bằng thép có môđun trượt G=7,5.103kN/cm2 và chịu lực như hình vẽ.Tính ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục Tính góc xoắn của mặt

cắt tại B so với mặt cắt tại A.

Ví dụ: Trục AB mặt cắt ngang hình tròn đường kính 80mm được làm bằng thép có môđun trượt G=7,5.103kN/cm2 và chịu lực như hình vẽ.Tính ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục Tính góc xoắn của mặt

cắt tại A so với mặt cắt tại B.

045



090

sin 2 cos 2

u uv

* Dạng phá hủy của vật liệu

* Phân tố bị biến dạng trượt

+ Theo định luật Hooke:

6,5mm với đường hàn nghiêng góc

450 như hình vẽ Biết rằng ứng suấtkéo lớn nhất mà đường hàn có thể

chịu bằng 8kN/cm2, xác định giá trịcủa ngẫu lực lớn nhất mà ống có thểchịu được

Ống được làm bằng hợp kim đồng có G=4,3.103kN/cm2 Đường kính

ngoài của ống D=20,5mm, xác định đường kính trong của ống.

6.1 Điều kiện bền

 max max

Xác định đường kính của trục theo điều kiện bền.

ngoài D=20mm và có bề dày t=2,5mm Xác định công suất lớn nhất của động cơ, nếu trục quay với tốc độ n=1500v/p.

suất cho phép [τ]=7kN/cm2 , mô đun trượt G= 7,5.103kN/cm2 Xác định

đường kính của trục AB theo điều kiện bền và góc xoắn của trục không vượt quá 0,05rad Biết rằng trục có chiều dài 0,6m.

thép A-36 có ứng suất cho phép [τ]=6,5kN/cm2 , mô đun trượt

G=7,5.103kN/cm2 Trục có mặt cắt ngang hình vành khăn đường kính

ngoài D=203mm Xác định đường kính trong d của trục theo điều kiện

bền và tính góc xoắn của trục

[τ]=8,5kN/cm2 Xác định đường kính của trục theo điều kiện bền.

phép [τ]=6,5kN/cm2 và có môđun trượt G=8.103kN/cm2 Xác định mômen chống xoắn (W ρ) của mặt cắt ngang trục theo điều kiện bền Biết rằng mặt

cắt ngang của trục hình vành khăn có đường kính ngoài D=120mm, xác định bề dày của trục Tính góc xoắn của trục, cho L=1,3m.

cho phép [τ]=4,8kN/cm2 Xác định chiều dày của thành trục nếu trục có đường kính ngoài D=65mm.

bằng thép có ứng suất cho phép

[τ]=6kN/cm2 và có môđun trượt

G=8.103kN/cm2 Khi làm việc cánh

khuấy bên dưới chịu một mô men cản

M1=450N.m; cánh khuấy ở trên chịu

G=8.103kN/cm2, ứng suất cho phép [τ]=6,5kN/cm2 Xác định đường kính trục theo điều kiện bền và tính góc xoay của mặt cắt tại B so với mặt cắt tại A.

A so với mặt cắt tại B.

hình tròn liên kết, chịu lực và có kích thước như hình vẽ Trục làm bằng thép có môđun trượt G=8.103kN/cm2, ứng

[τ]=6kN/cm2 Xác định đường kính trục theo điều kiện bền và tính góc xoay của mặt cắt tại

A so với mặt cắt tại B.

răng tại A, B và C tiêu thụ các công suất lần lượt là 3kW, 4kW và 5kW Trục làm bằng thép có môđun trượt G=8.103kN/cm2, ứng suất cho phép [τ]=6kN/cm2 Xác định đường kính của các đoạn trục theo điều kiện bền

và tính góc xoay của mặt cắt tại A so với mặt cắt tại F.

đường kính d=40mm chịu lực như hình vẽ Trục làm bằng thép có môđun trượt G=8.103kN/cm2, ứng suất cho phép [τ]=6,5kN/cm2 Xác định tải trọng tác dụng, M, theo điều kiện bền và tính góc xoay của mặt cắt tại A so với mặt cắt tại B.

đến máy phát G với tốc độ 60rad/s Trục làm bằng thép có môđun trượt G=7,5.103kN/cm2, ứng suất cho phép [τ]=15kN/cm2 Xác định bề dày thành ống theo điều kiện bền và góc xoắn lớn nhất của trục không vượt quá 0,08rad.

kính d=10mm được làm bằng đồng hợp kim có

G=3,7.103kN/cm2, ứng

[τ]=4kN/cm2 Xác định giới hạn của lực tác dụng

F theo điều kiện bền và tính góc xoắn của mặt cắt tại A so với mặt cắt tại B.

suất cho phép [τ]=3kN/cm2 Xác định đường kính trục theo điều kiện bền.

phép [τ]=6kN/cm2 và có mô đun đàn hồi G= 8.103kN/cm2 Xác định đường kính trục theo điều kiện bền và tính góc xoay của mặt cắt tại C.

phép [τ]=6kN/cm2 và có mô đun đàn hồi G= 8.103kN/cm2 Xác định đường kính trục theo điều kiện bền và tính góc xoay của mặt cắt tại C.

nhôm 2014-T6, tính ứng suất lớn nhất phát sinh trong trục.

cầu góc xoắn tại A không được vượt quá trị số 0,02rad Xác định ngẫu lực cho phép M.

c d

c

d P

Ứng suất cắt trung bình phát sinh trên mặt cắt

s

P F

8.2 Mối nối bulông, đinh tán

8.2 Mối nối bulông, đinh tán

avg

s

P F

  P Lực cắt

Diện tích bị cắt

s

F

8.2 Mối nối bulông, đinh tán

avg

s

P F

8.2 Mối nối bulông, đinh tán

* Ứng suất cắt phát sinh trên mặt cắt củabulông:

2

/ 2 / 4

P d

P

Ứng suất cắt trung bình phát sinh trên mặt cắt của bu lông

 

P

P b

Bán kính trục

r

P F

  P Lực nén

Diện tích tiếp xúc

b

F

P b

d

t P

Ứng suất dập trên tấm

Ứng suất dập trên thân đinh tán

3 3

2 max

8

8 2

1 1

2

16 4

d

PD K

d

PD D

d d

PD d

P W

M F

lấy hệ số an toàn F.S=2,5.

lực P=80kN, tính ứng suất cắt và ứng suất dập lớn nhất phát sinh trong chốt Nếu vật liệu làm chốt có [τ]=6kN/cm2, xác định giá trị của tải trọng

P để chốt không bị phá hủy do cắt.

t g =38mm; tấm đỡ liên kết giữa cột và bản mã có bề dày t f =25mm Tính ứng suất cắt phát sinh trong chốt; ứng suất dập giữa chốt và bản mã; ứng suất dập giữa chốt và tấm đỡ.

/ 2

d B =6,5mm; đường kính của tấm đệm d w =22,5mm và bề dày của sàn t=8,4mm Biết rằng ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm sàn bằng 300psi và ứng suất dập cho phép giữa tấm đệm và sàn bằng 550psi Xác định giá trị cho phép của lực P.

sử dụng 10 con bulông, mỗi con có

đường kính 20mm như

hình vẽ Vật liệu làmbulông có ứng suất cắt

[τ]=8,5kN/cm2 Xácđịnh giá trị cho phép

của ngẫu lực T0 màtrục có thể truyền

Cho d=250mm Xem

lực cắt phát sinh trongcác bulông là nhưnhau

L102x76x6,4; diện tích mặt cắt ngang của hai

thép góc F=2180mm2 Biết rằng thép có giới hạn

bền khi kéo 39kN/cm2; giới hạn bền khi cắt và

dập của rivet bằng 19kN/cm2 và 55kN/cm2 Khi

tính lấy hệ số an toàn FS=2,5 Xác định tải trọng cho phép P Cho đường kính của rive bằng 16mm (xét kéo trong thanh, cắt trong rive, dập

giữa rive và thanh và dập giữa rive và bản mã)

lực F=190kN Biết rằng ứng suất cắt cho phép của chốt [τ]=9kN/cm2; ứng

suất dập cho phép giữa chốt và bản mã, chốt và móc chữ U

[σ]d =15kN/cm2 Xác định đường kính cần thiết của chốt

liệu có giới hạn phá hủy khi cắt bằng 15kN/cm2 Khi tính lấy hệ số an

toàn FS=3 cho ứng suất phá hủy khi cắt.

hạn chảy khi cắt τ ch =8kN/cm2; giới hạn chảy khi dập σ b =26kN/cm2; Khi

tính ứng suất cho phép lấy hệ số an toàn FS=4 Thiết kế cho các chốt và thanh CD.

trangtantrien@hcmute.edu.vn