TentamensKod: Tentamensdatum: 16 januari 2018 Tid: Hjälpmedel:

Transkript

1 Maskinelement 7,5 högskolepoäng Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 4P09M TGMAI6h TentamensKod: Tentamensdatum: 6 januari 208 Tid: Hjälpmedel: Formelsamling för maskinelement, Tore Dahlbergs formelsamling i hållfasthetslära, TeFyMa eller någon annan liknande fysik- eller matematikformelsamling, valfri miniräknare, linjal, passare Totalt antal poäng på tentamen: 40 För att få respektive betyg krävs: 6/24/32 poäng för betyg 3/4/5 Allmänna anvisningar: Uppgifterna är av varierande svårighetsgrad. Nästkommande tentamenstillfälle: Rättningstiden är i normalfall 5 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvariga lärare: Telefonnummer:

2 . Nedan visas ett skruvförband i tre olika skeden. a. Para ihop figurerna A-C med följande påstående. Helt rätt svar krävs för poäng. (2p) i. Skruvförbandet efter åtdragning och med yttre last. ii. Skruvförbandet efter åtdragning. iii. Skruvförbandet innan åtdragning. b. Rita ett kvalitativt förspänningsdiagram för det visade belastningsfallet. Du har fläns, tätning och skruven att ta hänsyn till. Antag att fjäderkonstanterna för dessa delar är c f, c t och c s respektive. Beteckna förspännkraften med F 0 och yttre last med F y. Rita speciellt även måtten v, v och z i ditt diagram. (2p) c. Beräkna åtdragningsmomentet då skruven är M2 och den nödvändiga förspänningskraften är F 0 = 2kN. Borrhålet är typ medel och = 0,25 på alla glidytor. () 2. Betrakta skruvförbandet nedan. Vid en belastning F y där flänsarna trycks isär ökar belastningen i skruven, hylsan och flänsen. a. Beräkna motsvarande fjäderkonstanten för kombinationen av skruv, fläns och hylsa. b. Hur mycket trycks förbandet ihop om skruven förspänns med en axialkraft på 40 kn? Räkna med följande data: Skruven är en ogängad M20 (gängan enbart där muttern sitter) med en längd av 80 mm. Flänsarnas sammanlagda fjäderkonstant är k f = 2 MN/mm. Hylsan är 40 mm lång och dess innerdiameter är 24 mm och dess ytterdiameter är 30 mm. Skruven och hylsan är av stål med en E-modul av 200 GPa.

3 3. En roterande skiva bromsas med en bandbroms i enlighet med figuren. Hävarmen belastas med kraften G. Momentet som ska bromsas varierar sinusformad med M = M 0 sin ωt med M 0 = 00 Nm. Friktionskoefficienten är µ = 0,3. a. Beräkna hur stor kraften G minst behöver vara så att bromsen aldrig slirar vid den givna belastningen. Notera att belastningsmomentet är sinusformad, dvs att den varierar mellan moturs och medurs. (4p) b. Hur stor blir den maximala dragspänningen i remmen i detta fall om vi antar att remmens tvärsnittsarea är 40 mm 2. (p) 4. Betrakta kilremväxeln med spännrulle nedan. Det vänstra hjulet är drivande, det högra hjulet bromsas med ett bromsande moment M l. Beräkna den nödvändiga spännkraften F sp så att remväxeln kan överföra önskad effekt P vid varvtal n. Data: P = 2 kw, n = 300 rpm, = 0,3 d = d 2 = 240 mm, β = 0 grader, kilremsvinkel = 20 grader.

4 5. a. Om fluidens viskositet är 0.0 PaS, vad händer med denna om temperaturen ökar med 30? (0.5p) b. Vad är det som Reynolds ekvation beskriver? (p) c. Vilka är de tre saker som karakteriserar Hydrodynamiska glidlager? (p) a. I figuren visas principen för planetväxeln i en automatväxellåda av märket Chrysler Torqueflite. Växellådan har tre växlar fram och en back. Kuggtal enligt figur, och utgående axel är D. Vid växel 3 är A låst vid C som är ingående axel. Beräkna utväxlingen in ut för växel 3 (2.5p) 6. En okorrigerad, glappfri kuggväxel har följande data: Z=25, Z2=69, m=5 mm. Kugghjulens bredd är b=50 mm. E-modulen E=20 GPa och Poissons tal ν=0.3. Växeln ska överföra effekten P=00 kw och varvtalet på den ingående axeln är n=000 rpm. Man önskar byta ut kugghjul 2 i kuggväxeln så att Z2 ny = 70 (men bevara axelavståndet). Växeln ska fortfarande vara glappfri. Bestäm flankpåkänningen σ H ny i rullpunkten.

5 2 cos 7. Allmänt har vi för EN kardankoppling. Där 2 2, 2 är rotations (sin )(cos ) vinkelhastigheterna för ingående respektive utgående axel, och är rotationsvinkel för ingående axel. Hur stort procentuellt fel i rörelseöverföringen mellan ingående och utgående axeln bir det efter 0.5 sekunder från starten om 3. 4 rad/sec? Vinkelavvikelse mellan axlarna är Korken i en vinflaska har i odeformerat tillstånd diametern diametern d 0 =20 mm. E-modulen E=4 MPa och Poissons tal ν=0.2. Flaskans glas kan betraktas som stelt (dvs ingen deformation sker) i jämförelse med korken. Friktionstalet mellan flaska och kork är µ=0.5. a) Med vilken kraft F måste man dra ut korken? (2p) b) Anta att kroken sitter i en champagneflaska med tryck P gas = 6 bar (bar=0.mpa). Man öppnar flaskan genom att endast vrida på korken. Vilket vridmoment M krävs för att öppna flaskan? (2p) c) Vid vilket tryck P gas i flaskan åker korken ut av sig själv? (p)

6 5 Losbara f6rband Trapetsganga Rundganga Figur 5.-4 Exempel pa gangprofiler. Tabell5.- Del av gang- och skruvstandard for metrisk grovganga. Diametrar Stigning Muttermatt Gangbe- Ytter Medel Inner Stigning Vinkel Nyckelvidd Hojd teckning d (mrn) d 2 (mm) d (mm) P (mm) rp C) S (mm) m 3 (mm) Ml 0,838 0,729 M,2,2,038 0,929 M,6,6,373,22 M2 2,740,567 M2,5 2,5 2,208 2,03 M3 3 2,675 2,459 M4 4 3,545 3,242 M5 5 4,480 4,34 M6 6 5,350 4,97 M8 8 7,88 6,647 M0 0 9,026 8,376 M2 2 0,863 0, 0? M6 6 4,70 3,835 M ,376 7,294 M ,05 20,752 M ,727 26,2 M ,402 3,670 M ,077 37,29 M ,752 42,587 M ,428 50,046 M ,03 57,505 0,25 5, 42 0,25 4, 38 0,35 4, 65 3,2,3 0,4 4, 9 4,6 0,45 3, ,5 2,57 5,5 2,4 0,7 3,93 7 3,2 0,8 3,25 8 4,7 3,40 0 5,2,25 3,7 3 6,8,5 3,26 6 8,4,75 2,94 8 0,8 2 2, ,8 2,5 2, , ,5 3,5 2, ,6 4 2, ,5 2,0 5 2,04 5,5,9 6,82 62