10 đề bài tập lớn: Sức bền vật liệu

Bµi tËp lín Søc bÒn vËt liÖu §Ò bµi: B¸nh ®ai D quay ®Òu víi tèc ®é n (v/ph) theo chiÒu lùc c¨ng 2t . Nã nhËn mét c«ng suÊt N(kw) tõ ®éng c¬ vµ truyÒn cho trôc c«ng t¸c ABC. B¸nh r¨ng Z1 vµ Z2 lÇn l­ît nhËn tõ trôc ®ã c¸c c«ng suÊt , vµ truyÒn cho b¸nh r¨ng ,¨n khíp víi nã. Lùc t¸c dông vµo c¸c b¸nh r¨ng lÊy theo tû lÖ: T = 0,364P ; A = KP ( P, T lµ lùc vßng vµ lùc h­íng kÝnh ë c¸c b¸nh r¨ng; A lµ lùc däc trôc ®èi víi b¸nh r¨ng nãn Z2 ; K lµ hÖ sè tû lÖ vÒ lùc). S¬ ®å tæng qu¸t ¨n khíp c¸c b¸nh r¨ng xem h×nh vÏ. 1. VÏ c¸c biÓu ®å m« men uèn vµ m« men xo¾n néi lùc cña trôc siªu tÜnh ®· cho 2. Tõ ®iÒu kiÖn bÒn x¸c ®Þnh ®­êng kÝnh cña trôc TÝnh ®é vâng cña trôc t¹i ®iÓm l¾p b¸nh r¨ng Z2. NÕu E = 2.107 N/cm2. C¸c sè liÖu kh¸c lÊy theo b¶ng 10. B¶ng 10: C¸c sè liÖu dïng chung cho c¸c s¬ ®å tõ 1 ®Õn 10. Sè liÖu N(Kw) n(v/ph) D(mm) D1(mm) D2(mm) q (®é) K [](N/mm2) 1 7 200 500 70 90 60 90 0,14 60 2 8 180 400 80 100 50 180 0,15 70 3 9 220 600 90 120 60 270 0,13 65 4 10 250 500 100 180 70 0 0,14 70 5 11 150 400 70 140 50 180 0,15 60 6 12 130 500 80 120 60 90 0,12 55 7 5 120 600 70 110 70 270 0,14 70 8 6 160 400 70 100 50 0 0,15 60 9 7 100 500 80 120 70 180 0,14 65 10 9 150 600 80 100 60 90 0,16 70 Bµi tËp lín (s¬ ®å10- sè liÖu 8) PhÇn 1: S¬ ®å ho¸ I-ThiÕt lËp b¶n vÏ tÝnh to¸n: - §Æt lùc t¹i vÞ trÝ ¨n khíp - ChuyÓn lùc vÒ ®­êng trôc. - Ph©n lùc vÒ c¸c mÆt ph¼ng: + MÆt ph¼ng th¼ng ®øng yoz. + MÆt ph¼ng n»m ngang xoz. + MÆt ph¼ng xoy. II. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ c¸c lùc T¹i vÞ trÝ b¸nh ®ai: - M« men g©y xo¾n: Lùc c¨ng ®ai: 3t = T¹i vÞ trÝ b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng z1: M« men g©y xo¾n: Bá qua tæn thÊt do ma s¸t, ta cã: Lùc tiÕp tuyÕn: Lùc h­íng kÝnh: T¹i vÞ trÝ b¸nh r¨ng nãn z2: - M« men g©y xo¾n: Bá qua tæn thÊt do ma s¸t, ta cã: P2 P1 C B A a 2t t A2 T2 T1 a 2a 2a a a 2a P2 P1 C B A a 2t t A2 T2 T1 a 2a a 2a P2 P1 C B A a 2t t A2 T2 T1 a 2a a 2a P2 P1 C B A a 2t t A2 T2 T1 a 2a - Lùc tiÕp tuyÕn: - Lùc h­íng kÝnh: Lùc däc trôc: M« men do lùc däc trôc g©y nªn: PhÇn 2: VÏ biÓu ®å m« men cho dÇm siªu tÜnh I-VÏ biÓu ®å m« men Mxst: Ta ®­îc dÇm liªn tôc cã bËc siªu tÜnh n = 1. HÖ c¬ b¶n hîp lÝ: T­ëng t­îng c¾t dêi dÇm t¹i vÞ trÝ c¸c gèi vµ nèi b»ng khíp, gi¶i phãng liªn kÕt chèng xoay. 2. HÖ tÜnh ®Þnh t­¬ng ®­¬ng: §Æt t¶i träng vµ m« men liªn kÕt t¹i khíp. Víi ®iÒu kiÖn gãc xoay t­¬ng ®èi gi÷a 2 mÆt c¾t s¸t khíp b»ng kh«ng, ta ®­îc hÖ tÜnh ®Þnh t­¬ng ®­¬ng. Ph­¬ng tr×nh 3 m« men: Trong ®ã: l1 = l2 = M0 = M2 = C B A a a 2a 2a a MP M1 M2 Mxst HCB,HTDTD Thay vµo ph­¬ng tr×nh 3 m« men vµ gi¶i ra ta ®­îc: M1 = 3. VÏ biÓu ®å m« men: - Thay gi¸ trÞ m« men M1 vµo hÖ tÜnh ®Þnh t­¬ng ®­¬ng. - VÏ biÒu ®å m« men M1 - VÏ biÓu ®å m« men M2 - ¸p dông nguyªn lÝ céng t¸c dông, vÏ biÓu ®å Mxst II-VÏ biÓu ®å m« men Myst: Ta ®­îc dÇm liªn tôc cã bËc siªu tÜnh n = 1 1. HÖ c¬ b¶n hîp lÝ: T­ëng t­îng c¾t dêi dÇm t¹i vÞ trÝ c¸c gèi vµ nèi b»ng khíp, gi¶i phãng liªn kÕt chèng xoay. 2. HÖ tÜnh ®Þnh t­¬ng ®­¬ng: §Æt t¶i träng vµ m« men liªn kÕt t¹i khíp. Víi ®iÒu kiÖn gãc xoay t­¬ng ®èi gi÷a 2 mÆt c¾t s¸t khíp b»ng kh«ng, ta ®­îc hÖ tÜnh ®Þnh t­¬ng ®­¬ng. Ph­¬ng tr×nh 3 m« men: Trong ®ã: l1 = l2 = M0 = M2 = Thay vµo ph­¬ng tr×nh 3 m« men vµ gi¶i ra ta ®­îc: M1 = 3. VÏ biÓu ®å m« men: - Thay gi¸ trÞ m« men M1 vµo hÖ tÜnh ®Þnh t­¬ng ®­¬ng. - VÏ biÒu ®å m« men M1 - VÏ biÓu ®å m« men M2 - ¸p dông nguyªn lÝ céng t¸c dông, vÏ biÓu ®å Myst C C B A a a 2a 2a a B A MP M1 M2 Myst B A B A B A HCB,HTDTD II-VÏ biÓu ®å m« men Mzst: Dùa vµo s¬ ®å lùc, ta vÏ ®­îc biÓu ®å Mz trªn h×nh vÏ: C B A a a 2a 2a a PhÇn 3: X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh trôc siªu tÜnh: Dùa c¸c vµo biÓu ®å m« men trªn h×nh vÏ, ta cã: C B A a a 2a 2a a D E F Mxst Myst Mz 1.X¸c ®Þnh mÆt c¾t nguy hiÓm: Theo thuyÕt bÒn thÕ n¨ng biÕn ®æi h×nh d¸ng cùc ®¹i, ta cã: ¸p dông c«ng thøc ta cã: T¹i A: Mtd = - T¹i D: Mtd = - T¹i B: Mtd = - T¹i E: Mtd = - T¹i C: Mtd = - T¹i F: Mtd = MÆt c¾t nguy hiÓm lµ mÆt c¾t cã Mtd lín nhÊt. Theo kÕt qu¶ tÝnh trªn, ta cã mÆt c¾t nguy hiÓm lµ mÆt ®i qua cã Mtd = 2. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh: Theo ®iÒu kiÖn bÒn, ta cã: cho nªn: PhÇn IV: X¸c ®Þnh chuyÓn vÞ t¹i ®iÓm l¾p b¸nh r¨ng z2 TÝnh chuyÓn vÞ theo ph­¬ng th¼ng ®øng fy: Theo phÐp nh©n biÓu ®å Veresaghin, ta cã: VÏ biÓu ®å Mxst ( h×nh vÏ). T¹i ®iÓm cÇn tÝnh chuyÓn vÞ, ®Æt lùc PK =1 theo ph­¬ng th¼ng ®øng lªn hÖ c¬ b¶n vµ coi ®ã lµ t¶i träng, vÏ biÓu ®å m« men ®¬n vÞ ( h×nh vÏ). TÝnh chuyÓn vÞ: víi Jx = 0,05.d4 = C B A a a 2a 2a a D E F Mxst MK Ta tÝnh: fy = TÝnh chuyÓn vÞ theo ph­¬ng ngang fx: Theo phÐp nh©n biÓu ®å Veresaghin, ta cã: VÏ biÓu ®å Myst ( h×nh vÏ). T¹i ®iÓm cÇn tÝnh chuyÓn vÞ, ®Æt lùc PK =1 theo ph­¬ng n»m ngang lªn hÖ c¬ b¶n vµ coi ®ã lµ t¶i träng, vÏ biÓu ®å m« men ®¬n vÞ ( h×nh vÏ). TÝnh chuyÓn vÞ: víi Jy = 0,05.d4 = C B A a a 2a 2a a D E F Myst MK C B A Ta tÝnh: fx = TÝnh chuyÓn vÞ toµn phÇn: =