Đáp án bài tập đề thi môn học Chi tiết máy

Đáp án tập đề thi môn học Chi tiết máy đề * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính tốn kết  điểm 1điểm 1điểm b Tính đường kính bulơng mối ghép bulơng có khe hở sau: Biết: L = 300 mm a = 250 mm b = 150 mm F = 10000 N Hệ số ma sát f = 0,15 F Hệ số an toàn k =1,6 []k = 110MPa S1 S2 b L a Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L b b FM4 FM1 F1 Fz F4 M Fz F' FM3 FM2 F2 Fz F F3 Fz 1 M= (L+ a) F = (300 + 250)10000 = 42,5.105 Nmm F’ = F = 4500N - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz 1 Fz = F= 10000 = 2500 N - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 M.ri FMi = ri - Xác định bán kính ri: r1 =r3=0,5a = 125mm; r2=r4= b = 150mm ri2  r12  r22  r32  r42 = 2.1252 + 2.1502 = 76250mm2 42,5.105.125 FM1  FM3   6967, 2N 76250 ; 42,5.10 150 FM2  FM   8360,7N 76250 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: Nhận xét: Từ hình vẽ  Fmax F2 F3 F2  F2  8360,7  25002  8726,5N M2 z F2= F3= FM3 + Fz = 6967,2 + 2500 = 9467,2N Fmax= max{ F2, F3}= F3 = 9467,2 N - Từ điều kiện bền kéo  i=1  d1 � 1,3.4.V k.F .[ k ] ; Với V = i.f ; có bề mặt tiếp xúc 1,3.4.1,6.9467,2   38,98 3,14.0,15.110 mm d1 � 1,3.4.k.Fmax .f.[ k ] Lấy d1= 40 mm đề * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lơng * Viết điều kiện bền, tính tốn kết  điểm 1điểm 1điểm S1 b b F a L d S2 Hãy xác định tải trọng cho phép [F] mối ghép đinh tán sau, biết: d = 12 mm a = 320 mm L = 1,5a=480 b = 0,5a S1 = S2 = 10 mm [d] = 105 MPa [C] = 85 MPa Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L FM1 F1 Fz F4 M Fz F' FM3 FM2 F2 Fz s2 s1 b b FM4 F F3 Fz 1 M= (L+ a) F = (480 + 320)F = 640F F’ = F - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz Fz = F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 M.ri FMi = ri - Xác định bán kính ri: r1 =r3=0,5a = 160mm; r2=r4= b = 160mm ri2  r12  r22  r32  r42 = 4.1602 = 102400mm2 FM1  FM2  FM3  FM  - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: Nhận xét: Từ hình vẽ  Fmax = F3 = F 640F.160 F 102400 5F F3= FM3 + Fz = F + F = =1,25F Fmax= 1,25F 4Fmax 4.1, 25F  �[ c ] 2  d i  d 0 - Từ điều kiện bền cắt: ; (Với i = 1) 2 .d [ ] 3,14.12 85 F� c  ; 7690,6N 4.1, 25 4.1, 25  (1)  -Kiểm nghiệm điều kiện bền dập: d  Fmax 1, 25F 1, 25.7690,6    80MPa �[d ]  105MPa Smin d Smin d 10.12 ; (2) (Smin= 10mm) Từ (1) (2)  [F] = 7690 N đề * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lơng * Viết điều kiện bền, tính tốn kết 1điểm 1điểm d0 S1 S2 h b Hãy kiểm nghiệm bền cho mối ghép bu lông sau, biết: F = 10000 N d0 = 14 mm a = 300 mm b = 0,7a L = 1,5a h = 34 mm S1 = 20 mm, S2 = 18 mm [d] = 115 MPa L a [C] = 95 MPa  điểm b F Bài giải Xác định lực tác dung cho phép: - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L Fz M Fz F' Fz FM3 FM2 F2 F4 F1 h FM1 s s b b FM4 F F3 Fz 1 M= (L+ a) F = (450 + 300)F = 600F F’ = F - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz Fz = F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 M.ri FMi = ri - Xác định bán kính ri: r1 =r3=0,5a = 150mm; r2=r4= b = 210mm ri2  r12  r22  r32  r42 = 2.1502 + 2.2102 = 133200mm2 600F.150 ; 0,676F 133200 ; 600F.210  ; 0,946F 133200 FM1  FM3  FM2  FM - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: Nhận xét: Từ hình vẽ  Fmax F2 F3 FM2  Fz2  F 0,9462  0, 252  0,978F F2= F3= FM3 + Fz = 0,676F + 0,25F = 0,926F Fmax= max{ F2, F3}= F2 = 0,978F Fmax= 0,978F 4Fmax 4.0,978F  �[c ] 2  d i  d 0 - Từ điều kiện bền cắt: ; (Với i = 1) 2 .d [  ] 3,14.14 95 F� c  ; 14953N 4.1, 25 4.0,978  (1)  d  Fmax Smin d ; -Kiểm nghiệm điều kiện bền dập: Smin= min{S1, h – S1}; Smin= min{20, 34-20}= 14mm d  0,978.14953  74,6MPa  [d ]  115MPa 14.14 (2) Từ (1) (2)  [F] = 14953 N - Lực F = 10000N < [F] = 14953 N  bulông chịu tải trọng mà không bị hỏng đề 10 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính tốn kết 1điểm d0 S1 S2 b a  điểm 1điểm 1điểm h b Tính đường kính bu lơng mối ghép sau, biết: F = 7,5 kN a = 400 mm b = 300 mm L = 800 mm h = 42 mm S1 = 25 mm S2 = 22 mm [d] = 115 MPa [C] = 95 MPa 1điểm F L Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L FM1 1 F z b M Fz 2 F' h b F3 s2 s1 FM3 F1 F FM2 Fz F2 1 M= (L+ a) F = (800 + 400)7500 =7.106 Nmm F’ = F = 7500N - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz 1 Fz = F= 7500 = 2500 N - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3 M.ri FMi = ri - Xác định bán kính ri: 2 �a � �400 � r1  r2  � � b  � � 3002  328,3mm �3 � �3 � ; 2 r3 = a = 400 = 266,7mm ri2  r12  r22  r32 = 2.328,32 + 266,72 = 286690,7mm2 FM1  FM2 FM3 7.106.328,3   8016N 286690,7 ; 7.106.266,7   6511,9N 286690,7 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: r r � F  F  F  2Fz FM1.cos (Fz , FM1 ) ; r r a 400 � cos (Fz , FM1 )  cos 1  cos 1    3r1 3.328,3 0,406 2 z M1 F12  25002  80162  2.2500.8016.0,406  F1 = 9315,5N r r � F22  Fz2  FM2  2Fz FM cos (Fz , FM ) ; r r a 400 � cos (Fz , FM )  cos(900  2 )  sin 2    0,406 3r2 3.328,3 F22  25002  80162  2.2500.8016.0,406  F2 = 9315,5N F3 = 6511,9 – 1875 =4636,9N Fmax= max{F2, F3}= F2= 9315,5N 4F �[c ]  d i - Từ điều kiện bền cắt: ; Với i = 4.F 4.9315,5 d0 �  ; 11, 2mm  [  ] 3,14.95 c  Lấy d = 12mm  d  F �[d ] Smin d - Kiểm nghiệm điều kiện bền dập: Smin= min{S1, h – S1}; Smin= min{20, 42-25}= 17mm d  9315,5  46,7MPa �[d ]  115MPa 17.12  bu lơng có =12mm đủ điều kiện bền dập đề 11 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính tốn kết 1điểm 1điểm  điểm 1điểm 1điểm b Hãy xác định tải trọng cho phép mối ghép bulông sau, biết; d1 = 25 mm ( d1 đường kính chân ren) a = 300 mm b = 0,4 a L = 1,5a Hệ số ma sát f = 0,12 Hệ số an toàn k = [K] = 110 MPa a Bài giải L S1 S2 b F - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L FM3 FM1 b F3 1 F z b M Fz 2 F' F1 F FM2 Fz F2 1 M= (L+ a) F = (450 + 300)F =550F F’ = F - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz Fz = F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3 M.ri  r i FMi = - Xác định bán kính ri: 2 �a � �300 � r1  r2  � � b  � � 1202  156,2mm �3 � �3 � ; 2 r3 = a = 300 = 200mm ri2  r12  r22  r32 = 2.156,22 + 2002 = 88796,9 mm2 550F.156,  0,97F 88796,9 ; 550F.200   1, 24F 88796,9 FM1  FM  FM3 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lơng: r r � F12  Fz2  FM1  2Fz FM1.cos (Fz , FM1 ) ; r r a 300 � cos (Fz , FM1 )  cos 1  cos 1    3r1 3.156, 0,64  3 F12  F F   0,97F   .0,97F.0,64  F1 = 1,466F r r �  2Fz FM cos (Fz , FM ) ; F F F r r a 300 � cos (Fz , F M )  cos(900  2 )  sin    3r2 3.156, = 0,64 2 z  3 F  F 2 M2 F   0,97F   .0,97F.0,64  F2 = 1,466F F F3 = 1,24F – = 0,907F Fmax= max{F2, F3}= F2 = 1,466F - Từ điều kiện bền kéo  tiếp xúc i=1  Fmax k  1,3.4.V k.F �[ k ] .d1 ; Với V = i.f ; có bề mặt .f.[k ].d12 3,14.0,12.110.25 �  ; 1,3.4.k 1,3.4.2 2492 N  [F] = 2492 N đề 12 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính tốn kết 1điểm  điểm 1điểm 1điểm S1 b Kiểm nghiệm sức bền cho mối ghép đinh tán, biết: F = KN d = 10 mm S1 = S2 = 8mm a = 500 mm b = 250 mm L=a [d] = 100 MPa [C] = 75 MPa 1điểm a Bài giải F L S2 b d Xác định lực tác dung cho phép: - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L FM3 F' b 2 F1 d s s b 1 F z M Fz FM1 F3 F FM2 Fz F2 1 M= (L+ a) F = (500 + 500)F =666,67F F’ = F - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz Fz = F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3 M.ri FMi = ri - Xác định bán kính ri: 2 �a � �500 � r1  r2  � � b  � � 5002  527mm �3 � �3 � ; 2 r3 = a = 500 = 333,3mm ri2  r12  r22  r32 = 2.5272 + 333,32 = 666546,9 mm2 666,67F.527  0,527F 666546,9 ; 666,67F.333,3   0,333F 666546,9 FM1  FM2  FM3 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lơng: r r � F12  Fz2  FM1  2Fz FM1.cos (Fz , FM1 ) ; r r a 500 � cos (Fz , FM1 )  cos 1  cos 1    3r1 3.527 0,316  3 F12  F F   0,527F   .0,527F.0,316  F1 = 0,707F r r �  2Fz FM cos (Fz , FM ) ; F F F r r a 500 � cos (Fz , FM2 )  cos(900  2 )  sin 2   3r2 3.527 = 0,316 2 z  3 F22  F M2 F   0,527F   .0,527F.0,316  F2 = 0,707F F F3 = 0,333 - = Fmax= F2 = 0,707F 4Fmax 4.0,707F  �[c ] 2  d i  d 0 - Từ điều kiện bền cắt: ; (Với i = 1) 2 .d [ ] 3,14.10 75 F� c  ; 8331,7N 4.0,707 4.0,707  (1)  -Kiểm nghiệm điều kiện bền dập: Smin= mm d  Fmax Smin d ; 0,707.8331,  73,6MPa  [d ]  100MPa 10.8 (2) Từ (1) (2)  [F] = 8331,7 N - Lực F = 8000N < [F] = 8331,7 N  bulông chịu tải trọng mà không d  bị hỏng đề 13 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông  điểm 1điểm 1điểm * Viết điều kiện bền, tính tốn kết 1điểm b Hãy xác định đường kính bu lơng mối ghép sau, biết: a = 320 mm b = 150 mm L = 500 mm F = 5000N Hệ số ma sát f = 0,2 Hệ số an toàn k = [K] =120 MPa S1 S2 b F a L Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L FM1 Fz r4 FM4 r2 b r1 Fz r3 M FM2 b F1 F2 3 F F' F4 FM3 Fz Fz F3 1 M= (L+ a) F = (500 + 320)5000 = 33.105 Nmm F’ = F - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz Fz = F =1250N - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 M.ri FMi = ri - Xác định bán kính ri: 2 a   2b   3202  300 2 r1 = r2 =r3 = r4 = = 219,3 mm 2 2 ri  r1  r2  r3  r4 = 192400 mm2 FM1  FM  FM3  FM 33.105.219,3  ; 3761, 4N 192400 ; - Tính hợp lực tác dụng lên bu lơng: Nhận xét: Từ hình vẽ  Fmax F2 = F3 r r � F32  Fz2  FM3  2Fz FM3 cos (Fz , FM3 ) ; r r a 320 � cos (Fz , FM3 )  cos 3    2r3 2.219,3 0,73 F32  12502  3761, 42  2.1250.3761, 4.0,73 F3 = 4751,3 N Fmax= 4751,3 N - Từ điều kiện bền kéo  [ k ]  1,3.4.V 1,3.4.V d � � [  ] k .[ k ] ; .d12  k.F Với V = i.f ; có bề mặt tiếp xúc  i = 1,3.4.k.Fmax 1,3.4.2.4751,3 d1 �    f.[  ] 3,14.0,2.120 k  25,6 mm Lấy d1= 26 mm đề 14 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính tốn kết  điểm 1điểm 1điểm L d S2 b F a S1 b Hãy xác định tải trọng cho phép mối ghép đinh tán sau, biết: a = 300 mm b = 200 mm L = 600 mm S1 = 12 mm S2 = 10 mm d = 15 mm [d] = 120 MPa [C] = 95 MPa Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F a L FM1 b F2 3 F F' F4 d r3 M FM2 Fz r4 FM4 r2 s s Fz r1 b F1 FM3 Fz Fz F3 1 M= (L+ a) F = (600 + 300)F = 750F F’ = F - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz Fz = F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 M.ri  r i FMi = - Xác định bán kính ri: 2 a   2b   3002  400 2 r1 = r2 =r3 = r4 = r = = 250 mm 2 2 ri  r1  r2  r3  r4 = 4r2 = 250000 mm2 FM1  FM  FM3  FM4  750F.250 ; 250000 0,75F - Tính hợp lực tác dụng lên bu lơng: Nhận xét: Từ hình vẽ  Fmax F2 = F3 r r � F32  Fz2  FM3  2Fz FM3 cos (Fz , FM3 ) ; r r a 300 � cos (Fz , FM3 )  cos 3    2r3 2.250 0,6  4 F32  F F3 = 0,92F F   0, 75F   .0,75F.0,6 Fmax= F3 = 0,92 F 4Fmax 4.0,92F  �[c ] 2  d i  d 0 - Từ điều kiện bền cắt: ; (Với i = 1) 2 .d [  ] 3,14.15 95 F� c  ; 4.0,92 4.0,92  18247,7 N (1)  d  Fmax Smin d ; -Kiểm nghiệm điều kiện bền dập: Smin= min{S1, S2}; Smin= min{20, 10}= 10mm d  0,92.18247,7  111,9MPa  [d ]  115MPa 10.15 (2) Từ (1) (2)  [F] = 18247,7 N đề 16 đề 17 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính tốn kết 1điểm 1điểm a a Tính đường kính đinh tán cho mối ghép sau: Biết: F = 6500 N a = 250 mm b = 2,5 a = 625 mm c = 4a = 1000 mm [d] = 115 MPa  điểm F c b [C ] = 95 MPa S2 S1 S1 = 12 mm S2 = 15 mm Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F c b FM4 a Fz F3 2 F F' F1 d r2 M FM3 3 r1 FM1 r3 s s Fz r4 a F4 FM2 Fz Fz F2 1 M= (b+ c) F = (625 + 1000)6500 = 7312500 N F’ = F - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz Fz = F = 1625 N - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 M.ri  r i FMi = - Xác định bán kính ri: 2 c   2a   10002  5002 r1 = r2 =r3 = r4 = r = = 559 mm 2 2 ri  r1  r2  r3  r4 = 4r2 = 125.104 mm2 FM1  FM  FM3  FM4  7312500.559 ; 1250000 3270,2 N - Tính hợp lực tác dụng lên bu lơng: Nhận xét: Từ hình vẽ  Fmax F2 = F3 r r � F32  Fz2  FM3  2Fz FM3 cos (Fz , FM3 ) ; r r c 1000 � cos (Fz , FM3 )  cos 3    2r3 2.559 0,894 F32  16252  3270, 22  2.1625.3270, 2.0,894 F3 = 4778,7 N Fmax= F3 = 4778,7 N 4F �[c ]  d i - Từ điều kiện bền cắt: ; Với i = 4.F 4.4778,7 d0 �  ; 8,002mm  [  ] 3,14.95 c  Lấy d = 10 mm  d  F �[d ] Smin d - Kiểm nghiệm điều kiện bền dập: Smin= min{S1, S2}; Smin= min{12, 15}= 12mm d  4778,7  39,8MPa �[d ]  115MPa 12.10  bu lơng có =10 mm đủ điều kiện bền dập đề 18 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính tốn kết 1điểm 1điểm a Xác định đường kính bu lơng mối ghép có khe hở sau: Biết: F = 4800 N a = 350 mm h = 2,5a = 875mm L = 2h = 1750 mm Hệ số ma sát f = 0,13 Hệ số an toàn k = 1,5 h ứng suất kéo cho phép:  điểm a F  [K] = 100 MPa Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lực F’ = F 2 M= (L+ h) F = (1750 + 875) 4800 = 112.105 Nmm F’ = F = 4800N - Dưới tác dụng lực F’, bu lông chịu lực Fz 1 Fz = F= 4800 = 1600 N - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3 h L FM3 a r3 a Fz r2 FM2 F3 M F' r1 Fz FM1 F F1 F2 Fz M.ri FMi = ri - Xác định bán kính ri: 2 r1 = h = 875 = 583,3 mm; 2 �h � �875 � a  � �  350  � �  �3 � � � 455,6 mm r2 = r3 = ri2  r12  r22  r32 = 583,332 + 455,62 = 755381,6 mm2 Nhận xét: Từ hình vẽ r1  FM1 lớn FZ, FM1 chiều với  F1 = Fmax 112.105.583,3 FM1   755381,6 8648,6 N - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: F1= FZ + FM1 = 1600 + 8648,6 = 10248,6 N Fmax= 10248,6 N - Từ điều kiện bền kéo  [ k ]  1,3.4.V 1,3.4.V d � � [  ] k .[ k ] ; .d12  k.F Với V = i.f ; có bề mặt tiếp xúc  i = 1,3.4.k.Fmax 1,3.4.1,5.10248,6 d1 �  ;  f.[  ] 3,14.0,13.100 k  44,2 mm Lấy d1= 45 mm  ... bền dập đề 11 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lơng * Viết điều kiện bền, tính toán kết...  115MPa 10.15 (2) Từ (1) (2)  [F] = 18247,7 N đề 16 đề 17 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác... dập đề 18 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mơmen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri 1điểm * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lơng * Viết điều kiện bền, tính toán