Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Transkript

1 Maskinelement 7,5 högskolepoäng Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 4P09M KMASK4h TentamensKod: Tentamensdatum: 3 mars 207 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: Omtentamensvecka i augusti 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! Ansvarig lärare: Jean-Claude Luneno Telefonnummer:

2 . Vi ska bestämma åt vilket håll nedanstående remväxeln helst ska drivas för att kunna överföra maximal effekt. Radien R och motorns massa m antas vara givna. Remmen spänns av motorns vikt. Friktionskoefficienten mellan remmen och trummarna är = 0,4. a. Ställ momentjämviktsekvationen för den nedre skivan. Motorns tyngdpunkt antas vara i nedre skivans mittpunkt. ( p) b. Hur stor är relationen mellan maximalt överförbar effekt vid medurs- och motursdrift? D.v.s. beräkna P medurs Pmoturs. (4 p) 2. Nedan visas en lyftanordning som är konstruerad som en skruv och mutter. Lasten hänger i anordningen. Skruven har dimensionen M30. Beräkna kraften med vilken man måste dra längst ut på mutterns handtag i tangentiell riktning för att sänka lasten på ton. Lasten kan inte rotera. Alla glidytor har friktionskoefficient 0.2. (4 p)

3 3. Vi ska bestämma nödvändiga trycket i bromssystemet för ett fordon. För att en bil på ca ton ska kunna bromsa med en retardation av ca 6 m/s 2 behövs det att varje framhjul tar upp en bromskraft på ca F = 2000 N (se skiss) mot vägen. Hjuldiametern är ca 60 cm. Skivbromsens funktion visas nedan. a. Hur stor måste trycket p vara i bromssystemet för att åstadkomma ett tillräckligt stort bromsmoment på varje framhjul? Ange trycket i bar ( MPa = 0 bar). Inslitna bromsbackar kan antas. (3 p) b. Med utgångspunkt från Archards nötningslag, beräkna bromsklossens tryckfördelning mot skivan vid inbromsning då bromsbackarna är inslitna? Data: d = 20 mm, di = 200 mm, do = 300 mm, µ = 0.4, α = 60 grader. (3 p) 4. En skruvfjäder till ett fordon med individuell hjulfjädring skall dimensioneras. Vid en Normalbelastningen på ett av hjulen av ca 4000 N vill man ha en fjäderlängd av 230 mm. Vid maximal belastning på hjulet, motsvarande en kraft på 6500 N, ska rörelsen från normalläget till detta läge vara 80 mm. Skruvfjädern har en tråddiameter av 5 mm. a. Beräkna erforderlig fjäderkonstant. ( p) b. Bestäm fjäderns minsta möjliga medeldiameter D samt antalet fria fjädervarv, så att den maximala vridskjuvspänningen (beakta bara vridning) vid full belastning är mindre än 640 MPa. Fjäderstålet har materialegenskaper E = 20 GPa och G = 8 GPa. (3 p) c. Behöver fjädern styrning? ( p)

4 5. Tribologi-Glidlager a. Rita upp den kurva som beskriver friktionskraften som funktion av glidhastighet när man drar en kropp över en yta med smörjmedel närvarande. Kurvan kan delas upp i två olika smörjningsregim, ange namn och förklaring av dessa. (.5p) b. Ange den funktionella skillnaden mellan Hydrodynamiskt och Hydrostatiskt glidlager. Vad är det som krävs för ett hydrodynamiskt lager? (.5p) 6. Ett krympförband med solid axel har ett sådant grepp att det med 0. 8 förmår överföra momentet M. Man vill pressa ut axeln ur hylsan, men den tillgängliga pressen kan ge högst kraften F, vilket inte räcker. För att klara demonteringen borrar man ur axeln. Vilken borrdiameter behöver man använda för att kraften F ska räcka till? Axel och hylsa har samma material. D=300mm, d=200mm, l=50mm, M=200kNm, F=500kN, d i 5 E 2.0 MPa, 0. 3 (5p) 7. Tre axlar i planet ska kopplas ihop med hjälp av två kardankopplingar. Ingående axeln och utgående axeln 3 är avlänkade vinkeln 40. a. Vi vet att för en korrekt rörelseöverföring (utan pulsationer) mellan axel och axel 3 ska vinkeln 2. Med hjälp av figurens geometri ska du visa att (p) 2 2 cos b. Allmänt har vi för EN kardankoppling, där 2 2, 2 är (sin )(cos ) rotations vinkelhastigheter för ingående respektive utgående axel och är rotationsvinkel för ingående axel. Med hjälp av ekvationen ovan ska du härleda fram ett bevis att påståendet i (a) är sant. Dvs att 3, eller 3 (4p) Ledning: Anta att mellanaxeln driver båda in och utgående axlarna c. Varför är det en förutsättning att mellanaxelns båda gafflar (ingående och utgående) ska ligga i samma plan för att bevisningen i (b) ska stämma? (2p)

5 8. I figuren nedan finner ni en kuggväxel som har fyra kugghjul (, 2, 3, 4). Hjul 2 och 3 sitter på samma axel. Alla kugghjul har samma modul, gjorda av samma material och har inga profilförskjutningar. Man mäter momentet M 4 på utgående axeln vid hjulet 4. Vilken bredd b3 4 bör väljas för kugghjulen 3 och 4 för att få samma flankpåkänning i samtliga rullpunkterna? Kugghjulen och 2 har en känd bredd 2 b. (5p) Z=3, Z2=25, Z3=5, Z4=23