Bài tập Chi tiết máy (Có đáp án)

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 [s]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: - - Hệ số kích thước: - Hệ số tăng bền bề mặt: Hệ số an toàn: [s]= 1,75 Hệ số tập trung ứng suất: (do ) Hệ số tuổi thọ: Trong đó: + Chỉ số mũ của đường cong mõi: m=mF=6 + N0=5.106 (số chu kỳ cơ sở) + Số chu kỳ tương đương: Lưu ý: . ni=200v/p . Lh=[3x250x8] giờ + Vì : (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 theo chu kỳ đối xứng, bề mặt trục được mài tinh, tại tiết diện nguy hiểm có lắp bánh răng có cài then, tải trọng thay đổi như hình vẽ, - Số vòng quay của trục n = 200v/ph, thời gian làm việc 4 năm, Kn = 0,7, Kng = 0,33, - 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 ; 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 Trong đó: + Do chu kỳ ứng suất đối xứng, suy ra: * * ứng suất trung bình: * ứng suất biên độ: - Hệ số tập trung ứng suất: Hệ số kích thước: Hệ số tăng bền: Hệ số an toàn: [s]=1,75 Hệ số tuổi thọ: Do làm việc dài hạn nên (Khỏi tra giá trị do ) Tính ra: Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất pháp: Ta có: Do ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động, nên: Tương tự, ta có: Thay các giá trị tra được vào công thức, ta được: 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 đường kính bánh đai , u=2, a=450mm, hệ số ma sát trên bề mặt dây đai và bánh đai f=0,2; số vòng quay bánh dẫn n1=1200v/p. Bỏ qua lực quán tính ly tâm. Bài giải: - Lực căng đai ban đầu: Góc ôm trên bánh dẫn: = 2,7(rad) Từ điều kiện tránh trượt trơn: Để tránh trượt đai, cần có: Suy ra, công suất tối đa mà bộ truyền có thể truyền được là: (- Công thức Ơ-le (bỏ qua lực quán tính ly tâm) (4.5) trong đó: + - cơ số logarit Nê Pe, + - hệ số ma sát, + - góc trượt ( Lưu ý: là giá trị thay đổi, là giá trị cố định). - Nhận xét: + Khi tăng tăng tăng và giảm; + Khi tăng tới lúc : hiện tượng trượt đai sẽ xảy ra Điều kiện tránh trượt đai (khi quá tải):. - Giải hệ phương trình (4.4) và (4.5), ta có kết quả sau: (4.6) và: (4.7) - Nếu thì bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt trơn. Do vậy, khả năng tải của bộ truyền đai với lực căng đai ban đầu là: - Lực căng đai ban đầu phải thỏa điều kiện: . Do vậy, để bộ truyền làm việc bình thường : ) 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: Chọn loại đai: + Cách 1: + Cách 2: tính T Tra bảng : Chọn d1=140mm, bỏ qua hiện tượng trượt Suy ra d2=3x140=420mmchọn d2 = 400 theo tiêu chuẩn. Tính vận tốc: =5,5m/s(<25m/s) Số dây đai : - Tính toán các hệ số Ci: - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai, tính theo công thức: , tính bằng độ - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc: - Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u: u 1 1,1 1,2 1,4 1,8 1 1,01 1,07 1,1 1,12 1,14 - Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai z 0,95 0,9 0,85 - Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng: Tải trọng Tĩnh Dao động nhẹ Dao động mạnh Va đập - Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L: với - chiều dài đai thực nghiệm, mm (hình 4.21). Kết quả cuối cùng: Chọn số dây đai là 2. Bài 3: Cho bộ truyền đai có : , lực căng đai ban đầu F0=550N , hệ số ma sát giữa bề mặt dây đai và bánh đai . 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: b/ Khả năng tải của bộ truyền đai với lực căng đai ban đầu là: Mặt khác: Điều kiện không xảy ra trượt trơn là: Vậy: amin=667mm thì không xảy ra hiện tượng trượt trơn.