Đáp án bài tập đề thi môn học Chi tiết máy đề 1 * Vẽ sơ đồ và phân tích lực đúng 1điểm 4 điểm * Tính giá trị các lực, mômen khi rời lực về trọng tâm mối ghép, tính các bán kính r i 1điểm * Tính giá trị các tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết quả đúng 1điểm Xác định đờng kính bu lông trong mối ghép có khe hở sau: Biết: F = 4800N a = 250mm b = 1,5a L = 2a Hệ số ma sát f = 0,13 Hệ số an toàn k = 1,5 ứng suất kéo cho phép của bu lông: [ K ] = 100 Mpa Bài giải - Di chuyển lực F về trọng tâm của mối ghép đợc 1 Mômen M và 1 lực F = F a L M 1 r 3 r 2 r F z F z F z F M1 F 1 F M2 F 2 F M3 F 3 F 2 1 3 F b M= (L+ 1 3 a) F = (500 + 1 3 250)4800 = 28.10 5 Nmm F = F = 4800N - Dới tác dụng của lực F, mỗi bu lông chịu 1 lực Fz F z = 1 3 F = 1 3 4800 =1600 N - Dới tác dụng của mômen M các bu lông chịu các lực tơng ứng F M1 , F M2, , F M3 F Mi = i 2 i M.r r - Xác định các bán kính r i : 2 2 2 2 1 1 1 r a b 250 375 150,2mm 3 3 = + = + = S 2 S 1 L a F b 2 2 2 2 2 2 a 2 250 r b 375 263,5mm 3 2 3 2     = + = + =  ÷  ÷     r 3 = 2 3 2 2 2 2 b 2 375 a ( ) 250 208,3(mm) 2 3 4 + = + = . 2 2 2 2 2 2 2 2 i 1 2 3 r r r r 150,2 263,5 208,3 135381,2mmΣ = + + = + + = 5 M1 28.10 .150,2 F 3106,5N 135381, 2 = = ; 5 M2 28.10 .263,5 F 5449,8N 135381, 2 = = ; 5 M3 28.10 .208,3 F 4308,1N 135381, 2 = = . - TÝnh hîp lùc t¸c dông lªn c¸c bu l«ng: · 2 2 2 z M1 1 z M1 z M1 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; · z M3 1 1 a cos(F ,F ) cos 3r = θ = r r · z M1 1 a 250 cos(F ,F ) 0,555 3r 3.150,2 = = = r r 2 2 2 1 F 1600 3106,5 2.1600.3106,5.0,555= + + ; → 1 F 4210,2N= · 2 2 2 z M 2 2 z M 2 z M2 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; · 0 z M2 2 2 cos(F ,F ) cos(90 ) sin= − θ = θ r r · z M2 2 a 250 cos(F ,F ) 0,316 3r 3.263,5 = = = r r 2 2 2 2 F 1600 5449,8 2.1600.5449,8.0,316= + + → 2 F 6145,8N= · 2 2 2 z M3 3 z M3 z M3 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; · z M3 3 3 cos(F ,F ) cos( ) cos= π − θ = − θ r r · z M3 3 b 375 cos(F ,F ) 0,6 3.r 3.208,3 = − = − = − r r 2 2 2 3 F 1600 4308,1 2.1600.4308,1.0,6= + − → 3 F 3584,4N= . F max = max{F 1 , F 2 , F 3 }= F 2 = 6145,8N - Tõ ®iÒu kiÖn bÒn kÐo → 1 k 1,3.4.V d .[ ] ≥ π σ ; Víi V = k.F i.f ; cã 1 bÒ mÆt tiÕp xóc → i = 1 → max 1 k 1,3.4.k.F 1,3.4.1,5.6145,8 d 34,26mm .f.[ ] 3,14.0,13.100 ≥ = = π σ 1 d 34, 26mm . Lấy d 1 = 35mm. đề 2 * Vẽ sơ đồ và phân tích lực đúng 1điểm 4 điểm * Tính giá trị các lực, mômen khi rời lực về trọng tâm mối ghép, tính các bán kính r i 1điểm * Tính giá trị các tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết quả đúng 1điểm Hãy tính đờng kính bulông trong mối ghép bulông không có khe hở sau: Biết: F = 4500 N a = 220 mm, L = 2a h = 40 mm, b = 1,5a S 1 = 20 mm S 2 = 25 mm [ d ] = 110 MPa [ C ] = 90 MPa Bài giải - Di chuyển lực F về trọng tâm của mối ghép đợc 1 Mômen M và 1 lực F = F b a L M 1 r 3 r 2 r F z F z F z F M1 F 1 F M2 F 2 F M3 F 3 F 2 1 3 s 1 s 2 h F M= (L+ 1 3 a) F = (440 + 1 3 220)4500 = 231.10 4 Nmm F = F = 4500N - Dới tác dụng của lực F, mỗi bu lông chịu 1 lực Fz F z = 1 3 F= 1 3 4500 = 1500 N - Dới tác dụng của mômen M các bu lông chịu các lực tơng ứng F M1 , F M2, , F M3 F L a b S 2 S 1 h F Mi = i 2 i M.r rΣ - X¸c ®Þnh c¸c b¸n kÝnh r i : 2 2 2 2 1 1 1 r a b 220 330 132,2mm 3 3 = + = + = ; 2 2 2 2 2 2 a 2 220 r b 330 231,9mm 3 2 3 2     = + = + =  ÷  ÷     ; r 3 = 2 3 2 2 2 2 b 2 330 a 220 183,3mm 2 3 4   + = + =  ÷   . 2 2 2 2 2 2 2 2 i 1 2 3 r r r r 132,2 231,9 183,3 104853,3mmΣ = + + = + + = 4 M1 231.10 .132,2 F 2912,5N 104853,3 = = ; 4 M2 231.10 .231,9 F 5108,9N 104853,3 = = ; 4 M3 231.10 .183,3 F 4038, 2N 104853,3 = = . - TÝnh hîp lùc t¸c dông lªn c¸c bu l«ng: · 2 2 2 z M1 1 z M1 z M1 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; · z M1 1 1 a 220 cos(F ,F ) cos 0,555 3r 3.132,2 = θ = = = r r 2 2 2 1 F 1500 2912,5 2.1500.2912,5.0,555= + + ; → 1 F 3947,4N= · 2 2 2 z M 2 2 z M 2 z M2 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; · 0 z M 2 2 2 2 a 250 cos(F ,F ) cos(90 ) sin 0,316 3r 3.231,9 = − θ = θ = = = r r 2 2 2 2 F 1500 5108,9 2.1500.5108,9.0,316= + + → 2 F 5761, 4N= · 2 2 2 z M3 3 z M3 z M3 F F F 2F .F .cos (F , F )= + + r r ; · z M3 3 3 3 b 330 cos(F ,F ) cos( ) cos 0,6 3.r 3.183,3 = π − θ = − θ = − = − = − r r 2 2 2 3 F 1500 4038,2 2.1500.4038,2.0,6= + − → 3 F 3359,8N= . F max = max{F 1 , F 2 , F 3 }= F 2 = 5761,4N Từ điều kiện bền cắt: c 2 0 4F [ ] .d .i = ; Với i = 1 0 c 4.F 4.5761, 4 d 9,03mm .[ ] 3,14.90 = ; . Lấy d 0 = 10mm - Kiểm nghiệm điều kiện bền dập: d d min 0 F [ ] S .d = S min = min{S 1 , h S 1 }; S min = min{20, 20}= 20mm d d 5761, 4 28,8MPa [ ] 110MPa 20.10 = = = bu lông có d o =10mm đủ điều kiện bền dập. đề 3 * Vẽ sơ đồ và phân tích lực đúng 1điểm 4 điểm * Tính giá trị các lực, mômen khi rời lực về trọng tâm mối ghép, tính các bán kính r i 1điểm * Tính giá trị các tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết quả đúng 1điểm Tính tải trọng F lớn nhất mà mối ghép đinh tán có khả năng chịu đợc. Biết: d 0 = 10 mm; b = 200 mm; a = 2b = 400 mm; L = 2b = 400 mm; [ d ] = 120 MPa; [ C ] = 90 MPa; S 1 = 10 mm; S 2 = 15 mm. Bài giải - Di chuyển lực F về trọng tâm của mối ghép đợc 1 Mômen M và 1 lực F = F - b a L M 1 r 3 r 2 r F z F z F z F M1 F 1 F M2 F 2 F M3 F 3 F 2 1 3 s 1 s 2 F F L a b S 2 S 1 d M= (L+ 1 3 a) F = (400 + 1 3 400)F = 1 3 1600F F = F - Dới tác dụng của lực F, mỗi bu lông chịu 1 lực Fz F z = 1 3 F - Dới tác dụng của mômen M các bu lông chịu các lực tơng ứng F M1 , F M2, , F M3 F Mi = i 2 i M.r r - Xác định các bán kính: 2 2 2 2 1 1 1 r a b 400 200 149,1mm 3 3 = + = + = ; 2 2 2 2 2 2 a 2 r b 200 200 188,6mm 3 2 3 = + = + = ữ ; r 3 = 2 3 2 2 2 2 b 2 200 a 400 274,9mm 2 3 4 + = + = ữ . 2 2 2 2 2 2 2 2 i 1 2 3 r r r r 149,1 188,6 274,9 133370,1mm = + + = + + = M1 1600F.149,1 F 0,596F 3.133370,1 = = ; M2 1600F.188,6 F 0,754F 3.133370,1 = = ; M3 1600F.274,9 F 1,096F 3.133370,1 = = . - Tính hợp lực tác dụng lên các đinh tán: ã 2 2 2 z M1 1 z M1 z M1 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; ã 0 z M1 1 1 1 a 400 cos(F ,F ) cos(90 ) sin 0,894 3r 3.149,1 = = = = = r r ( ) ( ) 2 2 2 1 F F F 0,596F 2. .0,596F.0,894 3 3 = + + ; 1 F 0,906F= ã 2 2 2 z M 2 2 z M 2 z M2 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; ã 0 z M2 2 2 2 a 400 cos(F ,F ) cos(90 ) sin 0,707 3r 3.188,6 = = = = = r r ( ) ( ) 2 2 2 2 F F F 0,754F 2. .0,754F.0,707 3 3 = + + 2 F 1,017F= ã 2 2 2 z M3 3 z M3 z M3 F F F 2F .F .cos (F , F )= + + r r ; ã z M3 3 3 3 b 200 cos(F ,F ) cos( ) cos 0,242 3.r 3.274,9 = = = = = r r ( ) ( ) 2 2 2 3 F F F 1,096F 2. .1,096F.0,242 3 3 = + 3 F 1, 220F= F max = max{F 1 , F 2 , F 3 }= F 3 = 1,220F - Từ điều kiện bền cắt: max c 2 2 0 0 4F 4.1,220F [ ] .d .i .d = = ; Với i = 1 2 2 0 c .d [ ] 3,14.10 .90 F 5794N 4.1,220 4.1, 220 = ; (1) - Từ điều kiện bền dập: max d d min 0 min 0 F 1, 220F [ ] S .d S .d = = S min = min{S 1 , S 2 }; S min = min{10, 15}= 10mm min 0 d S .d [ ] 10.10.120 F 9836N 1, 220 1, 220 = ; (2) Từ (1) và (2) [F] = 5794N đề 4 * Vẽ sơ đồ và phân tích lực đúng * Tính giá trị các lực, mômen khi rời lực về trọng tâm mối ghép, tính các bán kính r i 1điểm 3 điểm * Tính giá trị các tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết quả đúng 1điểm Tính đờng kính đinh tán cho mối ghép sau: Biết: M = 2500000 Nmm a = 400 mm b = 500 mm [ d ] = 110 MPa [ C ] = 90 MPa S 1 = 20 mm S 2 = 22 mm Bài giải - Dới tác dụng của mômen M các bu lông chịu các lực tơng ứng F M1 , F M2, , F M3 S 2 S 1 d a M b a M 1 r 3 r 1 F 2 F 3 F 0 d 2 r s 1 s 2 b F Mi = i 2 i M.r rΣ - X¸c ®Þnh c¸c b¸n kÝnh: 2 2 2 2 1 1 1 r a b 400 500 213, 4mm 3 3 = + = + = ; 2 2 2 2 2 2 a 2 400 r b 500 359mm 3 2 3 2     = + = + =  ÷  ÷     ; 2 2 2 2 3 2 b 2 500 r a 400 314,5mm 3 2 3 4   = + = + =  ÷   . 2 2 2 2 i 1 2 3 r r r rΣ = + + = 213,4 2 + 359 2 + 314,5 2 = 273330,8mm 2 M1 2500000.213, 4 F 1951,8N 273330,8 = = ; M2 2500000.359 F 3283,6N 273330,8 = = ; M3 2500000.314,5 F 2876,6N 273330,8 = = . F max = max{F M1 , F M2 , F M3 }= F 2 = 3283,6N Tõ ®iÒu kiÖn bÒn c¾t: c 2 0 4F [ ] .d .i τ = ≤ τ π ; Víi i = 1 → 0 c 4.F 4.3283,6 d 6,8mm .[ ] 3,14.90 ≥ = π τ ; . LÊy d 0 = 7mm - KiÓm nghiÖm ®iÒu kiÖn bÒn dËp: d d min 0 F [ ] S .d σ = ≤ σ S min = min{S 1 , S 2 }; S min = min{20, 22}= 20mm d d 3283,6 23,5MPa [ ] 110MPa 20.7 σ = = ≤ σ = bu lông có d o =7mm đủ điều kiện bền dập. đề 5 * Vẽ sơ đồ và phân tích lực đúng 1điểm 4 điểm * Tính giá trị các lực, mômen khi rời lực về trọng tâm mối ghép, tính các bán kính r i 1điểm * Tính giá trị các tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết quả đúng 1điểm Tính đờng kính đinh tán cho mối ghép sau: Biết: F = 6000 N b = 200 mm a = 4b L = 2a [ d ] = 120 MPa [ C ] = 100 MPa S 1 = 10 mm S 2 = 15 mm Bài giải - Di chuyển lực F về trọng tâm của mối ghép đợc 1 Mômen M và 1 lực F = F s 1 s 2 a d 0 F 1 r 3 r 2 r b M z F M2 F 2 F z F z F M1 F M3 F 1 F 3 F 2 1 1 3 M= (L+ 2 3 a) F = (1600 + 2 3 800)6000 = 128.10 5 Nmm F = F = 6000N - Dới tác dụng của lực F, mỗi bu lông chịu 1 lực Fz F z = 1 3 F= 1 3 6000 = 2000 N - Dới tác dụng của mômen M các bu lông chịu các lực tơng ứng F M1 , F M2, , F M3 L a F b S 2 S 1 d F Mi = i 2 i M.r rΣ - X¸c ®Þnh c¸c b¸n kÝnh r i : 2 2 2 2 1 1 1 r a b 800 200 274,9mm 3 3 = + = + = ; 2 2 2 2 2 2 a 2 800 r b 200 298,1mm 3 2 3 2     = + = + =  ÷  ÷     ; r 3 = 2 3 2 2 2 2 b 2 200 a 800 537,5mm 2 3 4   + = + =  ÷   . 2 2 2 2 2 2 2 2 i 1 2 3 r r r r 274,9 298,1 537,5 439721,1mmΣ = + + = + + = 5 M1 128.10 .274,9 F 8002,2N 439721,1 = = ; 5 M2 128.10 .298,1 F 8677,5N 439721,1 = = ; 5 M3 128.10 .537,5 F 15646,3N 439721,1 = = . - TÝnh hîp lùc t¸c dông lªn c¸c bu l«ng: · 2 2 2 z M1 1 z M1 z M1 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; · z M1 1 1 1 a 800 cos(F ,F ) cos( ) cos 0,97 3r 3.274,9 = π − θ = − θ = = − = − r r 2 2 2 1 F 2000 8002,2 2.2000.8002,2.0,97= + − ; → F 1 = 6081,7N · 2 2 2 z M 2 2 z M 2 z M2 F F F 2F .F .cos (F ,F )= + + r r ; · 0 z M 2 2 2 2 a 800 cos(F ,F ) cos(90 ) sin 0,894 3r 3.298,1 = + θ = − θ = − = − = r r 2 2 2 2 F 2000 8677,5 2.2000.8677,5.0,894= + − → F 2 = 6947,5N · 2 2 2 z M3 3 z M3 z M3 F F F 2F .F .cos (F , F )= + + r r ; · z M3 3 3 2a 2.800 cos(F ,F ) cos 0,992 3.r 3.537,5 = θ = = = r r 2 2 2 3 F 2000 15646,3 2.2000.15646,3.0,992= + + → F 3 = 17632,1N. F max = max{F 1 , F 2 , F 3 }= F 3 = 17632,1N Tõ ®iÒu kiÖn bÒn c¾t: c 2 0 4F [ ] .d .i τ = ≤ τ π ; Víi i = 1