Chi tiết máy - Giải bài tập

Chi tiết máy ( Nguyễn Văn Thạnh - BKHCM ) NỘI DUNG GỒM CÓ : - Đề thi tham khảo - Bài tập tham khảo - Giáo trìnhn chi tiết máy

VD BÀI TẬP CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

BÀI 1:

Chi tiết máy có đường kính d=60, có lỗ xuyên tâm d0=10 Ứng suất sinh ra theo chu kỳ đối xứng Vật liệu: thép hợp kim 40Cr, bề mặt được mài tinh Giới hạn bền: 1000Mpa, hệ số an toàn [s]=1,75; m=6 Hãy xác định ứng suất mõi uốn cho phép []F , biết thời gian làm việc là 3 năm, mỗi năm làm việc 250 ngày, ngày làm 8 giờ; n=200v/p Tải trọng thay đổi theo bậc như hình sau:

Giải:

- Ứng suất cho phép (trường hợp ứng suất thay đổi):

Lưu ý:

Trong đó:

- lim   1F  ( 0 , 4  0 , 5 )b  ( 0 , 4  0 , 5 ) 1000  ( 400  500 )Mpa

- Hệ số kích thước:   0 , 53

- Hệ số an toàn: [s]= 1,75

- Hệ số tập trung ứng suất: K  2 , 1(do 0,167

60

10

d

d

)

- Hệ số tuổi thọ:

LE

m

N

Trong đó:

+ Chỉ số mũ của đường cong mõi: m=m F =6 + N 0 =5.10 6 (số chu kỳ cơ sở)

+ Số chu kỳ tương đương: 8

10

2x

Lưu ý:

ni=200v/p Lh=[3x250x8] giờ

+ Vì : N LE N0 K L  1 (chi tiết máy làm việc dài hạn)

- Từ các giá trị trên, tính ra kết quả.

BÀI 2:

BÀI 3:

- Đường kính d = 60mm Vật liệu chế tạo là thép hợp kim 40Cr (σb = 1200MPa, σ-1F = 450MPa), ứng suất uốn thay đổi

- Hệ số an tòan [s] = 2, chỉ số đường cong mõi m = 6 Xác định:

a/ Số chu kỳ làm việc tương đương NLE và hệ số tuổi thọ KL của trục (số chu kỳ cơ sở N0 = 5.106)

b/ Ứng suất uốn cho phép [σF] của trục

BÀI 4: Chi tiết có đường kính d=60mm, có rãnh then, chịu ứng suất uốn theo chu kỳ đối xứng với mô-men uốn

M=1,5x106N.mm; chịu ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động với mô-men xoắn T=4x106N.mm Vật liệu là thép hợp kim 40CrNi có b  1000Mpa; bề mặt chi tiết được mài bóng Làm việc dài hạn

Xác định hệ số an toàn mõi của chi tiết?

Bài giải:

- Hệ số an toàn mỏi:

- Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất pháp

m a

K

s



















Trong đó:

+ Do chu kỳ ứng suất đối xứng, suy ra:

*1F  ( 0 , 4  0 , 5 ) b  ( 0 , 4  0 , 5 ) 1000  ( 400  500 )Mpa

* ứng suất trung bình:m  0

* ứng suất biên độ: a   max

Mpa x

x d

M W

u

u

60 1 , 0

10 5 , 1 1 ,

6 3





- Hệ số tập trung ứng suất: K  2 , 3

- Hệ số kích thước:  0 , 7

Hệ số tăng bền:  0 , 9

Hệ số an toàn: [s]=1,75

- Hệ số tuổi thọ: Do làm việc dài hạn nên K L  1

- (Khỏi tra giá trị m do m  0)

o Tính ra: s  2 , 03

- Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất pháp:

-m a

K

s



















Ta có:

- Do ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động, nên:

Mpa x

x

x d

x

T W

T m

60 2 , 0 2

10 4 2

, 0 2 2

6 3

0







- Tương tự, ta có:   0 , 76 ;   0 , 9

Thay các giá trị tra được vào công thức, ta được:

2 , 2





s

CHƯƠNG 4: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

Bài 1:

Xác định công suất lớn nhất mà bộ truyền đai có thể truyền được, biết tiết diện dây đai loại A=81mm2, ứng suất căng ban đầu 0  1 , 8Mpa đường kính bánh đai d1  150mm , u=2, a=450mm, hệ số ma sát trên bề mặt dây đai và bánh đai f=0,2; số vòng quay bánh dẫn n 1 =1200v/p Bỏ qua lực quán tính ly tâm.

Bài giải:

-

- Lực căng đai ban đầu: F0  0A 1 , 8x81  145 , 8Mpa

- Góc ôm trên bánh dẫn: 2 1 1

1

( 1)

- Từ điều kiện tránh trượt trơn:  max   1

-  Để tránh trượt đai, cần có: 0 11

f t f

F e F

e











e

e x

e

e F

x f

f

1

1 (

8 , 145 2 ) 1

1 (

7 , 2 2 0

1

















- Suy ra, công suất tối đa mà bộ truyền có thể truyền được là:

Kw x

x

n d F

10 55 , 9

1200 2

150 22 , 78 10 55 , 9

1 1 max



f

e F

F



2

1

(4.5) trong đó:

- Nhận xét:

- Giải hệ phương trình (4.4) và (4.5), ta có kết quả sau:















1 1 1

2 1







f t f f t

e F F

e e F F

(4.6)







f

f t

e

e F







f

f t

e

e F

1

2 0







f

f

e F F

Bài 2:

Tính số dây đai cần thiết của bộ truyền đai thang biết công suất lớn nhất trên trục dẫn là P1=2Kw, n1=750v/p, u=3, tải trọng tĩnh

Bài giải:

- Ta có: u n n n2 250v/p

2

1







- Chọn loại đai:

+ Cách 1:

+ Cách 2: tính T

m N mm

N x

n

P x

750

2 10 55 , 9 10

55 ,

1

1 6









Tra bảng :

- Chọn d 1 =140mm, bỏ qua hiện tượng trượt

Suy ra d 2 =3x140=420mm chọn d 2 = 400 theo tiêu chuẩn.

- Tính vận tốc: 1 1

1

60000

d n

v  =5,5m/s(<25m/s)

0 [ ] u .L z r v

P z

P C C C C C C



- Tính toán các hệ số Ci:

- Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai, tính theo công thức:

1

110

1, 24(1 )

C   e , 1 tính bằng độ

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc:

2

1 0, 05(0,01 1)

v

C   v 

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u:

u

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai

z

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng: C r

Tải trọng Tĩnh Dao động nhẹ Dao động mạnh Va đập

r

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L:

6 0

L

L C

L



Bài 3:

Cho bộ truyền đai có : d1  200 ,d2  400mm,P1  3Kw,n1  800v/ p , lực căng đai ban đầu F 0 =550N , hệ số ma sát

giữa bề mặt dây đai và bánh đai f  0 , 24

- Tính lực vòng có ích

- Tính khoảng cách trục tối thiểu để không xảy ra hiện tượng trượt trơn

- Tuổi thọ của dây đai sẽ thay đổi như thế nào trong điều kiện đảm bảo không trượt trơn.

Bài giải:

a/ Ta có:

N

x d

T d

T F

m N x

n w

W P T

T

d

F

t

t

358 2

, 0

8 , 35 2 2 2

8 , 35 30 800 14 , 3

3000 30

) (

3000 )

( 2

1 1

1 1

1 1























N

F F F

N

F F F

t

t

371 2

729 2

0 2

0 1













Mặt khác:

rad f

e F

F f

81 , 2

676 , 0

965 , 1 371

729

2 1





















Điều kiện không xảy ra trượt trơn là:

m a

a

a

d d

666 , 0

2 , 0 4 , 0 14 , 3 81 , 2

1 2 1



















 



Vậy: amin=667mm thì không xảy ra hiện tượng trượt trơn.