ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÁY CÓ LỜI GIẢI (ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI)

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÁY CÓ LỜI GIẢI (ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI) Câu 1: Với đai dẹt và đai thang thì đai nào được nối và đai nào không được nối, vì sao? Đai dẹt đươc nối. Bởi vì đai dẹt cắt được theo yêu cầu và nối thành vòng kín, còn đai thang được tiêu chuẩn hóa và chế tạo thành vòng kín và không thể cắt. Câu 4: Để xích có độ chùng bình thường người ta thường giảm khoảng cách trục a sau khi tính được một lượng Δa. Nhưng khi bộ truyền xích đặt nghiêng 1 góc > 70° thì không cần giảm bớt khoảng cách trục a. Hãy giải thích tại sao? Xích có khối lượng bản thân nó. Nếu đặt góc nghiêng nhỏ hơn 70° thì trọng lượng bản thân sẽ tác động làm căng xích. Nếu đặt góc nghiêng >70° thì lực này không tác dụng nhiều lên bộ truyền xích nên xích không bị căng. Câu 5: Đối với đai thang thì mặt làm việc là mặt nào? So sánh khả năng tải của đai thang thường và đai thang hẹp?Tại sao đai thanh không nên làm việc ở tốc độ cao? Đai thang mặt làm việc là hai mặt bên. Đai thang thường có bh ≈ 1,6 và đai thang hẹp có bh ≈ 1,2. Với cùng chiều rộng đai, đai hình thang hẹp có chiều cao h lớn hơn, do đó khả năng tải cao hơn đai bình thường. Đai thang không nên làm việc ở vận tốc cao (vượt quá 30ms) vì khi đó xảy ra hiện tượng dao động xoắn, tăng lực ly tâm, nóng dây đai, giảm tuổi thọ và hiệu suất bộ truyền. Vận tốc tốt nhất nằm trong khoảng 20 ÷ 25ms. Câu 8: Trong hệ thống truyền dẫn cơ khí ( Động cơ – bộ truyền ngoài – hộp giảm tốc) bộ truyền đai thường được đặt ở vị trí nào? Vì sao? Cho sơ đồ truyền động minh họa? Bộ truyền đai thường được bố trí ở đầu vào của HGT.Vì hoạt động êm ở vận tốc cao. BTD nằm ở phía sau sẽ không bảo đảm được tỉ số truyền và moomen cần truyền đến các trục từ HGt đến máy công tác. Đảm bảo động cơ và các chi tiết quan trọng HGT không hỏng khi quá tải. BTX bôi trơn ít và mài mòn nhiều vì vậy thường ko đặt trước HGT. Sơ đồ minh họa: Động cơ –Bộ truyền bánh đai– hộp giảm tốc bộ truyền xích – Tải. Câu 9: Trình bày các thông số hình học trong bộ truyền đai? Vì sao phải quy định góc ôm tối thiểu của bộ truyền đai và số vòng chạy của đai trong một giây? Các thông số hình học trong bộ truyền đai: d1, d2 : đường kính tính toán của bánh dẫn và bánh bị dẫn. a : khoảng cách giữa hai trục. α1, α2 : góc ôm của dây đai trên bánh nhỏ và bánh lớn. γ :góc giữa hai nhánh dây. Phải quy định góc ôm tối thiểu của bộ truyền đai và số vòng chạy của đai trong một giây: o Góc ôm là góc ở tâm bánh đai choán cung tiếp xúc giữa bánh đai và dây đai. Kí hiệu α1, α2. Nếu α1 nhỏ sẽ ảnh hưởng xấu đến khả năng kéo của đai, do đó đối với đai dẹt α1. Cần thỏa mãn điều kiện α1 ≥ 150°. Với đai thang α1 chỉ cần thỏa mãn điều kiện α1 ≥120° (do tác dụng chêm của đai với rãnh bánh đai). Câu 12:Trình bày về kết cấu bánh răng? Khi nào thì chế tạo bánh răng liền trục, các đặc điểm của bánh răng liền trục?

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÁY

Lý thuyết

Câu 1: Với đai dẹt và đai thang thì đai nào được nối và đai nào không được nối, vì sao?

- Đai dẹt đươc nối Bởi vì đai dẹt cắt được theo yêu cầu và nối thành vòng kín, còn

đai thang được tiêu chuẩn hóa và chế tạo thành vòng kín và không thể cắt

Câu 4: Để xích có độ chùng bình thường người ta thường giảm khoảng cách trục a sau khi tính được một lượng a Nhưng khi bộ truyền xích đặt nghiêng

1 góc > 70 thì không cần giảm bớt khoảng cách trục a Hãy giải thích tại sao?

- Xích có khối lượng bản thân nó Nếu đặt góc nghiêng nhỏ hơn 70° thì trọng lượng

bản thân sẽ tác động làm căng xích Nếu đặt góc nghiêng >70° thì lực này không tác dụng nhiều lên bộ truyền xích nên xích không bị căng

Câu 5: Đối với đai thang thì mặt làm việc là mặt nào? So sánh khả năng tải của đai thang thường và đai thang hẹp?Tại sao đai thanh không nên làm việc

ở tốc độ cao?

- Đai thang mặt làm việc là hai mặt bên.

- Đai thang thường có b/h ≈ 1,6 và đai thang hẹp có b/h ≈ 1,2 Với cùng chiều rộng

đai, đai hình thang hẹp có chiều cao h lớn hơn, do đó khả năng tải cao hơn đai bình thường

- Đai thang không nên làm việc ở vận tốc cao (vượt quá 30m/s) vì khi đó xảy ra

hiện tượng dao động xoắn, tăng lực ly tâm, nóng dây đai, giảm tuổi thọ và hiệu suất bộ truyền Vận tốc tốt nhất nằm trong khoảng 20 ÷ 25m/s

Câu 8: Trong hệ thống truyền dẫn cơ khí ( Động cơ – bộ truyền ngoài – hộp giảm tốc) bộ truyền đai thường được đặt ở vị trí nào? Vì sao? Cho sơ đồ

truyền động minh họa?

- Bộ truyền đai thường được bố trí ở đầu vào của HGT.Vì hoạt động êm ở vận tốc

cao BTD nằm ở phía sau sẽ không bảo đảm được tỉ số truyền và moomen cần truyền đến các trục từ HGt đến máy công tác Đảm bảo động cơ và các chi tiết quan trọng HGT không hỏng khi quá tải BTX bôi trơn ít và mài mòn nhiều vì vậy thường ko đặt trước HGT

- Sơ đồ minh họa: Động cơ –Bộ truyền bánh đai– hộp giảm tốc- bộ truyền xích –

Tải

Câu 9: Trình bày các thông số hình học trong bộ truyền đai? Vì sao phải quy định góc ôm tối thiểu của bộ truyền đai và số vòng chạy của đai trong một giây?

 Các thông số hình học trong bộ truyền đai:

- d1, d2 : đường kính tính toán của bánh dẫn và bánh bị dẫn

- a : khoảng cách giữa hai trục

- α1, α2 : góc ôm của dây đai trên bánh nhỏ và bánh lớn

- γ :góc giữa hai nhánh dây.

 Phải quy định góc ôm tối thiểu của bộ truyền đai và số vòng chạy của đai trongmột giây: o

- Góc ôm là góc ở tâm bánh đai choán cung tiếp xúc giữa bánh đai và dây đai Kí

hiệu α1, α2

2 1 1

2 1 2

≥120° (do tác dụng chêm của đai với rãnh bánh đai)

Câu 12:Trình bày về kết cấu bánh răng? Khi nào thì chế tạo bánh răng liền trục, các đặc điểm của bánh răng liền trục?

 Trình bày kết cấu bánh răng:

- Kết cấu bánh răng phụ thuộc vào kích thước bánh răng(đường kính d), qui mô sản

xuất và phương pháp lắp với trục

- Khi đường kính bánh răng d ≤ 150mm, bánh răng được chế tạo liền khối, không

khoét lõm

- Khi đường kính bánh răng d ≤ 500mm bánh răng thường được khoét lõm để giảm

khối lượng, tăng khả năng đồng đều về cơ tính khi nhiệt luyện, dễ giá kẹp và vận chuyển

- Khi đường kính lớn d > 500mm, để tiết kiệm thép tốt, bánh răng thường được chế

tạo vành riêng bằng thép tốt rồi ghép vào may ơ bằng thép thường hoặc gang với mối ghép vít, bu lông, hàn hoặc độ đôi

- Khi đường kính bánh răng lớn (>3000 mm) vành răng được ghép từ các mảnh

(3÷4)

 Điều kiện chế tạo và đặc điểm của bánh răng liền trục:

- Nếu đường kính vòng đáy răng ít chênh lệch với đường kính trục hoặc cần tăng độ

đồng tâm của bánh răng đối với trục, bánh răng được chế tạo liền trục

- Thường làm liền với trục khi khoảng cách từ đáy răng đến rãnh then nhỏ hơn 2,5m

(m là mô đun) đối với bánh răng trụ và 1,6mte (mte là mô đun mặt mút lớn) đối với bánh răng côn

Câu 13: Nêu các đặc điểm ăn khớp của bánh răng trụ răng nghiêng? Nguyên nhân làm bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ăn khớp êm hơn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng?

 Các đặc điểm ăn khớp của bánh răng nghiêng:

- Quá trình ăn khớp êm,tải trọng động giảm

- Chiều dài tiếp xúc lớn,tải trọng riêng nhỏ hơn răng thẳng

 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ăn khớp êm hơn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Vì Ở BR nghiêng các răng không song song với đường sinh mà làmvới đường sinh một góc β nên răng chịu tải và thôi tải một cách dần đồng thời trong vùng ăn khớp luôn có ít nhất hai đôi răng

Câu 20: Tại sao độ bền mỏi là chỉ tiêu cơ bản để tính toán trục?

 Chỉ tiêu tính trục:

- Do tác dụng lâu dài của ứng suất uốn và ứng suất xoắn thay đổi có chu kỳ, trục có

thể bị hỏng vì mỏi Do vậy, ứng suất uốn và ứng suất xoắn có tác dụng quyết định đến khả năng làm việc của trục

- Độ bền mỏi là chỉ tiêu cơ bản để tính trục vì trục chịu ứng suất thay đổi cho nên

thường bị hỏng vì mỏi

Câu 21: Góc ôm, khoảng cách trục và chiều dài đai cũng như vị trí bộ truyền ảnh hưởng như thế nào đến khả năng kéo của bộ truyền đai?

 Góc ôm:

F0: Lực căng ban đầu

F1, F2: Lực căng trên nhánh căng và nhánh chùng

t t

Như vậy khi tăng góc ôm thì sẽ tăng khả năng kéo.

 : góc ôm đai trên bánh đai nhỏ

1, 2

d d : đường kính bánh đai nhỏ và lớn.

 Khoảng cách trục a càng lớn thì góc ôm 1 càng lớn dẫn đến tăng khả năng khảnăng kéo của bộ truyền và ngược lại

 Chiều dài đai:

Ta có công thức tính chiều dài đai:

với d1,d2: đường kính cho trước tính toán

a: khoảng cách trục (biến a>0)

Đạo hàm L :

'

2

1 2 4

- Khi bộ truyền đai bố trí ở đầu vào của HGT thì có thể truyền chuyển động và cơ

năng giữa các trục ở xa nhau quan trọng nhất là nó giữ được an toàn cho các chi tiết máy và động cơ khi bị quá tải nhờ hiện tượng trượt và có thể truyền chuyện động cho nhiều trục

- Khi bộ truyền đai bố trí ở phía sau HGT sẽ không bảo đảm được tỉ số truyền và

mômen cần truyền đến các trục từ HGT đến máy công tác bên cạnh đó BTĐ là bộ truyền dễ bị trượt trên trục và không truyền được chuyển động Do đó ví trí của bộtruyền cũng ảnh hưởng đến khả năng kéo của bộ truyền đai

Câu 23: Hãy giải thích tại sao trong bộ truyền trục vít lại có hiện tượng tự hãm?

- Lực F của bánh vít tác dụng lên trục vít co phương song song với trục tâm của trục

vít Nếu nâng dần góc nâng của trục vít sẽ đến một gí trị nhất định lực F nằm hẳn vào trong nón ma sát Khi đó dù lực tác dụng lên bánh vít có lớn lên bao nhiêu cũng không thể làm quay trục vít được Và đó là hiện tượng tự hãm của bộ trục vít

- bánh vít

Câu 25: So sánh ổ lăn và ổ trượt về phạm vi sử dụng? Tại sao không nên sử dụng ổ lăn làm việc ở tốc độ cao?

 Phạm vi sử dụng:

- Ổ truợt: Hiện nay trong ngành chế tạo máy ổ trượt ít dùng hơn so với ổ lăn Tuy

nhiên trong một số truờng hợp dưới đây, dùng ổ trượt có nhiều ưu việt hơn: Khi trục quay với vận tốc rất cao, nếu dùng ổ lăn tuổi thọ của ổ sẽ thấp Trong các máychính xác, khi yêu cầu phương của trục rất chính xác, dùng ổ trượt sẽ tốt hơn do

nó ít chi tiết nên dễ chế tạo chính xác cao và có thể điều chỉnh được khe hở Khi ngõng trục có đường kính khá lớn, không có ổ lăn tiêu chuẩn thì dùng ổ trượt sẽ hạđược giá thành Khi ổ cần làm việc trong các môi trường đặc biệt (axit, kiềm…), dùng ổ trượt làm bằng các vật liệu đặc biệt Trong các cơ cấu vận tốc thấp, không quan trọng, dùng ổ trượt rẻ tiền Khi cần phải dùng ổ ghép để dễ tháo lắp (như trụckhuỷu)

- Ổ lăn: Ổ lăn được dùng rất phổ biến trong nhiều loại máy: máy cắt kim loại, máy

điện, ô tô, máy bay, máy kéo, máy nông nghiệp, cần trục, máy xây dựng, máy mỏ, trong các hộp giảm tốc…

 Giải thích tại sao không nên sử dụng ổ lăn khi làm việc ở tốc độ cao:

- Vì ứng suất tiếp xúc trên vòng ngoài nhỏ hơn rãnh vòng trong, nên khi làm việc

với vận tốc cao thì lực ly tâm có ảnh hưởng đáng kể đặc biệt là trên ổ chặn Khi đó

có thể bị kẹt bi, làm tăng sự mài mòn vòng cách

Câu 29: Tại sao trong bộ truyền trục vít – bánh vít không nên chọn góc nâng γ lớn?

 Hiệu suất tính bằng công thức:

tan tan( )

 Ưu điểm:

- Tỉ số truyền rất lớn

- Làm việc êm, không ồn

- Có khả năng tự hãm

 Nhược điểm:

- Hiệu suất thấp, nhiệt sinh nhiều nên thường phải dùng các phương pháp làm nguội

- Phải dùng vật liệu giảm ma sát (đồng thanh) để chế tạo bánh vít nên thành tương

đối đắt

 Phạm vi sử dụng:

- Chỉ sử dụng cho phạm vi công suất < 60kW

- Có tỉ số truyền lớn nên được sử dụng rộng rãi trong các cơ cấu phân độ

- Có khả năng tự hãm nên thường sử dụng trong các cơ cấu nâng.

 Bộ truyền trục vít bánh vít có thể đạt tỉ số truyền lớn mà kích thước vẫn nhỏ gọn vì: số đầu mối của trục vít Z1 rất nhỏ, trong khí đó Z2 có thể lấy lớn Vì vậy

cơ cấu này có ưu điểm cơ bản là tỉ số truyền có thể rất lớn, nhưng kích thước

cơ cấu vẫn nhỏ gọn

Câu 33: Nêu các đặc điểm khi xác định ứng suất cho phép của bộ truyền trục vít bánh vít? Tại sao cần chọn vật liệu trục vít có độ bền tốt hơn bánh vít?

 Đặc điểm khi xác định ứng suất cho phép:

- Vì vật liệu răng bánh vít có cơ tính kém nên khi tính toán bộ bền chỉ cần xác định

ứng suất cho phép đối với vật liệu răng bánh vít

- Khi vật liệu bánh vít có tính chống dính kém (đồng thanh, nhôm, sắt, đồng thau,

gang) ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định từ điều kiện chống dính phụ thuộcvào vận tốc trượt mà không phụ thuộc vào chu kỳ chịu tải Vì chưa kịp hỏng thì mỏi đã hỏng vì mòn và dính

- Khi vật liệu bánh vít có tính chống dính cao (đồng thanh, thiếc) dạng hỏng chủ

yếu là tróc vì mỏi nên ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định từ điều kiện bền mỏi và phụ thuộc vào số chu kỳ chịu tải

- Do đường cong mỏi uốn của các loại đồng thanh và đường cong mỏi tiếp xúc của

đồng thanh thiếc có nhánh nghiêng khá dài mà chu kỳ bánh vít thường có tần số chịu tải nhỏ nên khi xác định ứng suất cho phép, phải dựa theo giới hạn mỏi ngắn hạn chứ không dự vào giới hạn mỏi dài hạn như bánh răng

 Cần chọn vật liệu trục vít bền hơn bánh vít Vì trong bộ truyền trục vít vận tốc trượt lớn, điều kiện hình thành màng bôi trơn không thuận lợi nên cần phối hợpcặp vật liệu trục vít bánh vít sao cho có hệ số ma sát thấp bền mòn và ít dính Mặt khác do tỉ số truyền lớn, tần số chịu tải của trục vít lớn hơn nhiều so với bánh vít nên vật liệu trục vít phải có cơ tính tốt hơn bánh vít

Bài tập

Câu 2: Cho hệ thống truyền động bánh răng như hình vẽ Biết mô men xoắn tác dụng lên trục 1 là 2000 Nmm, mô đun cặp bánh răng côn me = 2, mô đun cặp bánh răng nghiêng mn = 3, số răng Z1 = 20, Z2 = 40, Z3 = 15, Z4 = 45, Z5

= 15, Z6 = 30 Chiều rộng vành răng b = 20mm Góc ăn khớp  = 20, góc nghiêng răng của cặp bánh răng (Z3, Z4) là  = 12 Hãy xác định phương, chiều và giá trị các lực tác dụng lên các cặp bánh răng (1,2) và (3,4) khi ăn khớp?

 Xác định phương, chiều lực tác dụng lên các cặp bánh răng:

* Lực tác dụng lên bánh răng côn 1:

1 1 1

.(1 0,5 )

Re

e

b m

1

2.2000

129,031,55.20

2

.tan cos arctan

t

Z F

*Lực tác dụng lên bánh răng nghiêng 3:

Mô men xoắn tác dụng lên trục 2:

2 1 1 2000.2 4000

2 3

3 3

2 2.4000

130,42

*Lực tác dụng lên bánh răng côn 5:

Mô men xoắn tác dụng lên trục 3:

3 2 2

45 4000 12000

t

Có: F r5 F5.tan cos 2

5 5

6

.tan cos arctan

t

Z F

45 186,03

800mm.

 Góc ôm đai trên bánh dẫn:

2 1 1

Câu 6: Ổ bi đỡ một dãy được tính toán cho trường hợp chỉ chịu tải trọng hướng tâm Fr = 8 kN Nhưng do lắp ráp không chính xác làm xuất hiện lực dọc trục phụ Fa = 4 kN Khi đó tải trọng động quy ước P và tuổi thọ của ổ thay đổi như thế nào?

 Tải trọng quy ước :F r 8000N

8000

8000

r q

L Q

Bài 7: Bộ truyền xích con lăn có các thông số sau: bước xích pc = 24,5 mm, số răng của đĩa xích dẫn z1 = 25, tỷ số truyền u = 2, số vòng quay của bánh dẫn n1 = 600 v/p Bộ truyền nằm ngang, làm việc có va đập nhẹ, khoảng cách trục

a = 1000 mm, bôi trơn định kỳ, trục đĩa xích điều chỉnh được, làm việc 1 ca, xích 1 dãy Xác định khả năng tải của bộ truyền xích (tính mômen xoắn T1 và công suất truyền P1).

0 1,2.1.1.1.1,5

Momen xoắn tác dụng:

3 1 1

Từ (1)

1 1 1

5211

2

.tan cos tan cos arctan

Z N

2

.tan sin tan sin arctan

Z N

40, z3 = 4, mn=4, hệ số đường kính trục vít q = 8 mm.

Tốc độ vòng trục 1:

1

1

40 600 1200 /

Bài 14: Tìm công suất lớn nhất có thể truyền của bộ truyền đai thang loại B nếu biết trước các điều kiện sau: số vòng quay trục dẫn n1 =2000 vg/ph, đường kính bánh dẫn d1 = 200mm, u = 3,15 ; chiều dài đai L = 3550mm; lực căng ban đầu F0 = 1500N; tải trọng làm việc dao động nhỏ.

2

2 2 1

2

2 2

1

2

2 2

Mà

1 1

1000 1000

60000 0,52

t

F

d n v

Đường kính mặt trụ chia của trục vít: d1m q 64mm

Đường kính vòng lăn, chia của bánh vít vít:d2 d w m Z 2 252mm

* Lực tác dụng lên bánh răng côn 1:

1 1 1

.(1 0,5 )

Re

e

b m

1

2.2000

85,832,33.20

2

.tan cos arctan

t

Z F

*Lực tác dụng lên bánh răng nghiêng 3:

Mô men xoắn tác dụng lên trục 2:

2 1 1 2000.2 4000

2 3

3 3

2 2.4000

132,03

ổ thay đổi như thế nào?

 Tải trọng quy ước :F r 8000N

10000

10000

r q

L Q

Bài 26: Xác định các thông sô hình học của cặp bánh răng trụ răng nghiêng biết rằng Z1=24, sô vòng quay n1 = 1200vg/ph, n2 =480vg/ph, khoảng cách trục aw = 250mm , modun pháp mn = 5.5mm , hệ số chiều rộng vành răng ψbd =0,8bd =0,8(hệ số bidy).

2 2

Dời lực F về trọng tâm của mối ghép ta được lực F và momen M

64

- Điều kiện bền dập của đinh tán:

2 85,76 [ ]

=> Đảm bào điều kiện bền dập

Câu 30: Hãy kiểm nghiệm bền cho mối ghép bu lông sau, biết:

=> Không đảm bảo điều kiện bền cắt.

- Điều kiện bền dập của đinh tán:

=> Không đảm bào điều kiện bền dập

Câu 32: Hãy tính đường kính bulông trong mối ghép bulông không có khe hở sau biết:

Dời lực F về trọng tâm của mối ghép ta được lực F và momen M

[ ]

1

2,84 [ d]

- Dời lực F về trọng tâm của mối ghép ta được lực F và momen M

6 .425 4,25.10

 Góc ôm đai trên bánh dẫn:

2 1 1

1

1 0.003.(180 ) 0,9591,04 0.0004 1,03

b

v

C C

0[ ] [ ]

301,1 [ ] 2,22

 Góc ôm đai trên bánh dẫn:

2 1 1

1

1 0.003.(180 ) 0.9531,04 0.0004 0,926

b

v

C C

[ ] [ ]

3000

t t t

1

1000 .[ ]

2652 2652.

44,79 1000

t d

Vậy bộ truyền có thể truyền công suất P = 18kW

Câu 40: Cho sơ đồ ăn khớp bánh răng như hình vẽ Biết P1 = 3kW; n1 = 500v/p,

số răng Z1 = 20; tỷ số truyền u = 3;

môđun của cặp bánh răng trụ răng

nghiêng mn = 3mm, của cặp bánh răng côn răng thẳng m = 2,5mm; góc nghiêng răng  = 12; góc ăn khớp α = 20 Hãy xác định phương, chiều, giá trị lực ăn khớp của các cặp bánh răng khi ăn khớp.

 Momen xoắn tác dụng:

3 1 1

1 1

2 2.57300

1868,26

 Lực tác dụng lên bánh răng côn 3:

Momen xoắn tác dụng lên trục 2: