Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập có lời giải
1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ KHOA CƠ KHÍ MÔN CƠ HỌC MÁY (15.10.2013) BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Thời gian 60 phút. Được sử dụng tài liệu. Câu 1: (5 đ) Vẽ biểu đồ lực dọc N z (N), biểu đồ ứng suất kéo-nén σ z (MPa) và biểu đồ chuyển vị δ (mm) của thanh đồng chất, ngàm hai đầu tại điểm M và điểm P, gồm 2 đoạn có tiết diện khác nhau là A và 2A, chịu lực F tại điểm N và 2F tại điểm O như Hình 1. Cho mô đun đàn hồi E = 2.10 5 MPa, tiết diện A=100mm 2 , lực F=1200N, chiều dài L=2000mm Hình 1 Câu 2: (5 đ) Cho cơ cấu 4 khâu bản lề như Hình 2. Khâu AD là khâu cố định (giá). Khâu AB vuông góc khâu AD, khâu BC hợp với khâu AB một góc 45 0 , khâu CD vuông góc khâu BC. Biết chiều dài ml AB 2.0= ; ml AD 6.0= ; ml CD 22.0= . Khâu AB là khâu dẫn quay đều quanh khớp A với vận tốc góc ω 1 =2rad/s có chiều như hình vẽ. a. Xác định vận tốc góc ω 3 của khâu CD (cùng chiều hay ngược chiều kim đồng hồ, giá trị ω 3 - rad/s) bằng phương pháp họa đồ véc tơ. b. Xác định vận tốc dài của trung điểm E thuộc khâu BC (vẽ chiều V E , giá trị V E - m/s, góc hợp bởi V B và V E – độ). Hình 2 GV ra đề: PGS.TS Phan Đình Huấn P.CNBM: TS Phan Tấn Tùng TS Phan Tấn Tùng 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÁP ÁN KIỂM TRA GIỮA KỲ KHOA CƠ KHÍ MÔN CƠ HỌC MÁY BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Thời gian 60 phút. Được sử dụng tài liệu. Câu Nội dung Điểm 1a Giải phóng liên kết, tại ngàm M có phản lực liên kết R M như hình vẽ. Lực dọc trong đoạn MN là N z1 (z). Phương trình cân bằng lực theo phương z trong đoạn MN: ⇒ Nội lực trong đoạn MN là : (const) (1) 0.5 Phương trình cân bằng lực theo phương z trong đoạn NO: ⇒ Nội lực trong đoạn NO là : (const) (2) 0.5 Phương trình cân bằng lực theo phương z trong đoạn OP: ⇒ Nội lực trong đoạn OP là : (const) (3) Kết luận: đường biểu diễn lực dọc Nz là các đường hằng số. 0.5 Điều kiện biên là tổng biến dạng của thanh bằng không (4) Thay (1),(2),(3) vào (4) ⇒ ! " (5) 0.5 #$%&' ( ')*+' , -''./'01/'23+45'6+74'8'''''''''''''' 9 : , #$%&' ( ')*+' -''./'01/'23+45'6+74';'''''''''''' : < #$%&' ( ')*+' - ./'01/'23+45'6+74';='''''''' ( : ,( 0.5 Biểu đồ lực dọc 0.5 1b >45'?@A2'23+45'6+74'8''''''''' σ B 9 CB ,-(8=%'4D4 >45'?@A2'23+45'6+74';''''''''' σ B CB :-(8=%'4D4 >45'?@A2'23+45'6+74';=''''''''''''''''' σ B ( :B ,(8=%'ED+ Kết luận: đường biểu diễn ứng suất σ z là các đường hằng số. 0.5 3 Biều đồ ứng suất 0.5 1c Phương trình chuyển vị trong đoạn MN: F ! G (bậc 1 theo z) Chuyển vị tại M (z=0) F (không chuyển vị) Chuyển vị tại N (z=L) F ! H G = - 0.105mm (chuyển vị lên trên) Phương trình chuyển vị trong đoạn NO: F F F G (bậc 1 theo z) Chuyển vị tại N (z=0) F ! H G - 0.105mm (chuyển vị lên trên) Chuyển vị tại O (z=L) F I ! H G H G J H " = - 0.15mm (chuyển vị lên trên) Phương trình chuyển vị trong đoạn OP: F F I F I J " (bậc 1 theo z) Chuyển vị tại O (z=0) F I J H " = - 0.15mm (chuyển vị lên trên) Chuyển vị tại P (z=L) F K J H " J H " (không chuyển vị) Kết luận: đường biểu diễn chuyển vị δ là các đường bậc 1 theo biến z. 0.5 Biểu đồ chuyển vị 0.5 2a Xét khâu BC chuyển động song phẳng ta có CBBC vvv rrr += (*) Với: B v r là vận tốc dài tuyệt đối của điểm B quay quanh khớp A (khớp xoay nối giá) có phương nằm ngang vuông góc AB hướng từ trái sang phải và có giá trị là smlv ABB /4.022.0 1 =×== ω C v r là vận tốc dài tuyệt đối của điểm C quay quanh khớp D (khớp xoay nối giá) có phương vuông góc CD. Giá trị C v r chưa biết. CB v r là vận tốc dài tương đối của điểm C quay quanh khớp B có phương vuông góc BC. Giá trị CB v r chưa biết. 0.5 Vẽ họa đồ véc tơ 0.5 Trong phương trình véc tơ (*) có một véc tơ đã biết phương, chiều và giá trị ( B v r ) và 2 véc tơ chỉ biết phương ( C v r và CB v r ) nên có thể dùng họa đồ véc tơ để giải. Bằng họa đồ véc tơ ta có smsmvv BC /2828.0/22.045cos 0 === r . Phương chiều như hình vẽ. 0.5 4 và smsmv CB /2828.0/22.0 == r . Phương chiều như hình vẽ. 0.5 Do đó srad l v CD C /1 22.0 22.0 3 === ω ngược chiều kim đồng hồ. 0.5 2b Xét khâu BE chuyển động song phẳng ta có EBBE vvv rrr += B v r là vận tốc dài tuyệt đối của điểm B E v r là vận tốc dài tuyệt đối của điểm E (so với giá) chưa biết phương và giá trị. 0.5 EB v r là vận tốc dài tương đối của trung điểm E quay quanh điểm B có phương vuông góc BC. Cùng phương, cùng chiều với CB v r Giá trị sm l l vv CB EB CBEB /21.0 2 1 22.0 =×== 0.5 Vẽ họa đồ véc tơ 0.5 Bằng cách đo trực tiếp trên họa đồ véc tơ theo tỉ lệ xích ta có smv E /32.0≈ . Hoặc tính theo hệ thức lượng trong tam giác thường L L M L M L M L M /+?:( N L -: O -, P Q R -: R -, P R STU :( N L P -, -,V'WX? 0.5 Bằng cách đo trực tiếp trên họa đồ véc tơ ta có góc hợp bởi V E và V B là θ≈18 0 . Hoặc tính theo hệ thức lượng trong tam giác thường STU Y L M L L M L M L -: O P -, Q O -, P Q R -: R P -, P -, -<:C9 → Y ,C-:( N 0.5 H ế t đ áp án . độ). Hình 2 GV ra đề: PGS.TS Phan Đình Huấn P.CNBM: TS Phan Tấn Tùng TS Phan Tấn Tùng 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÁP ÁN KIỂM TRA GIỮA KỲ KHOA CƠ KHÍ MÔN. 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ KHOA CƠ KHÍ MÔN CƠ HỌC MÁY (15.10 .2013) BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Thời gian 60 phút. Được sử dụng tài liệu. Câu