Xác định: a Góc ôm trên bánh dẫn α1 độ.. d Công suất tối đa mà bộ truyền đai dẹt này có thể truyền P1kW.. - Tải trọng tĩnh, đặt nằm ngang, bôi trơn liên tục, làm việc 2 ca / ngày, khoảng
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ THI HỌC KỲ
KHOA CƠ KHÍ Môn : Cơ học máy
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Thời gian: 90 phút - Được phép dùng tài liệu - Đề thi gồm 4 bài
Bài 1 (2.5đ): Bộ truyền đai dẹt (vải cao su) có: - Tỉ số truyền u = 2.8 - Hệ số trượt ξ = 0 - Đường kính bánh đai dẫn d1 = 225 mm - Số vòng quay trục dẫn n1 = 960 v/ph - Khoảng cách trục a = 1800 mm - Lực căng đai ban đầu F0 = 550N - Hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai f = 0.25 Xác định: a) Góc ôm trên bánh dẫn α1 (độ)
b) Chiều dài dây đai L (mm)
c) Vận tốc dài của bánh đai v1 (m/s) d) Công suất tối đa mà bộ truyền đai dẹt này có thể truyền P1(kW)
Bài 2 (2.5 đ) : Bộ truyền xích ống con lăn 2 dãy có: - Công suất truyền P1 = 5.38 kW - Tỉ số truyền u = 2.5 - Số vòng quay trục dẫn n1 = 180 v/ph - Tải trọng tĩnh, đặt nằm ngang, bôi trơn liên tục, làm việc 2 ca / ngày, khoảng cách trục điều chỉnh được, khoảng cách trục a ≈ 40 pc Xác định a) Số mắt xích X
b) Hệ số hiệu chỉnh K
c) Công suất tính toán Pt (kW)
d) Tra bảng tìm bước xích tiêu chuẩn pc (mm) để đủ bền
Bài 3 (3 đ) :
Cho trục truyền như hình sau
Trang 2Biết:
− F t1 = 9000 N; F r1 = 3390 N; F a1 =2410N; F t2 = 6000 N; F r2 = 2325 N; F a2 = 2185 N;
− L 1 = 150mm; L 2 = 150 mm; L 3 = 100mm; d 1 = 120 mm; d 2 = 180 mm
− Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục [σ] = 50MPa
a) Tính phản lực tại các gối tựa (R Ax , R Ay , R Bx , R By)
b) Vẽ các biểu đồ mô men M x M y T
c) Tính đường kính trục d (mm) tại tiết diện nguy hiểm
Bài 4 (2 đ) :
Một giá đỡ chịu tác dụng tải trọng F = 4000 N được giữ chặt bằng nhóm 4 bulông như hình
sau Sử dụng mối ghép bulông có khe hở Vật liệu bulông là thép Ct3 có giới hạn bền kéo cho
phép [σk] = 100 MPa Hệ số ma sát giữa các tấm ghép f = 0.25; hệ số an tòan k = 1.7; Các kích
thước A = 400mm; B = 300mm; C = 800 mm
Hãy xác định:
a/ Lực xiết V (N) trên bu lông chịu lực lớn nhất để tránh trượt b/ Đường kính chân ren d1 (mm) và chọn bulông tiêu chuẩn để đủ bền
Bảng tiêu chuẩn bu lông
D 1 (mm) 6.47 8.376 10.106 13.835 17.294 20.752 26.211
Giáo Viên ra đề Chủ nhiệm bộ môn
TS Phan Tấn Tùng PGS.TS Phạm Huy Hoàng
Ngày thi : 3 tháng 1 năm 2012
Trang 3TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
Đáp án đề thi môn Cơ học máy Thi ngày 3/1/2012
1a Đường kính bánh đai bị dẫn d2 =u.(1−ξ).d1 =2.8×(1−0)×225=630mm
1800
225 630 57 180 57
=
a
d d
α
0.25 0.25 1b Chiều dài dây đai
a
d d d d a
1800 4
225 630 225
630 2 1800 2 4
2 2
2 2
1 2 1
×
− + + +
×
=
− + + +
0.5 1c
Vận tốc dài của dây đai v d n 11.31m/s
10 6
960 225 10
6
4 4
1 1
1 =π =π× × =
0.5 1d Đổi đơn vị 167.180 2.918rad
1= =
α
e
e e
e F
f tMAX 384.33
1
1 550
2 1
1 2
918 2 25 0
918 2 25 0 0
1
1
= +
−
×
= +
−
Công suất mà bộ truyền đai có thể truyền P F tMAX v kW
MAX 4.35
1000
31 11 33 384 1000
1
0.25 0.5 0.25 2a Số răng đĩa xích dẫn Z1 Z1 =29−2u=29−2×2.5=24.răng
Số răng đĩa xích bị dẫn Z2 Z2 = Z u 1 =2.5×24=60 răng
Số mắt xích X
2 2
a
p Z Z Z Z p
a
c
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
+
+ +
=
π
40
1 2
24 60 2
24 60 40 2
2
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
+
+ +
×
≈
π
Chọn X=124 mắt
0.25 0.25
0.5 0.25 2b Hệ số hiệu chỉnh K K =K r K a K o K b K dc K lv
1
=
r
K : tải trọng tĩnh K a =1: a ≈ 40 pc
1
0 =
K : đặt nằm ngang K b =0.8: bôi trơn liên tục
1
=
dc
K : khoảng cách trục điều chỉnh được K lv =1.12: làm việc 2 ca/ngày
896 0 12 1 1 8 0 1 1
1× × × × × =
=
2c
Công suất tính toán . . P1
K
K K K P
x
n z
t = chọn n01 =200vg/ph 24
25 25
1
=
=
Z
K z
180
200
1
01 =
=
n
n
K n K x =1.7: xích 2 dãy
7
200 24
25 896 0
=
×
×
×
2d Tra bảng 5.4 với n01 = 200vg/ ph chọn [ ]P = 84 kW >P t
3a
Thay trục bằng dầm sức bền
0.25
Trang 4Mômen xoắn phát sinh T T F t d F t d 540000Nmm
2
120 9000 2
2
2 2
1 1 2
1 = = = = × = Mômen uốn phát sinh
Nmm
d F
2
120 2410 2
1 1
2
180 2185 2
2 2
2 = = × = Phương trình cân bằng mômen tại điểm A trong mặt phẳng đứng
0 400
300
−
=
∑← M A F r M R By F r M
x
Phản lực tại gối B theo phương đứng
N M
F M
F
300
144600 3390
400 196650 2325
150 300
400
=
Phương trình cân bằng lực theo phương y ↓∑F y =−R Ay+F r2+F r1−R By =0
N R
F F
R Ay = r2+ r1− By =2325+3390−5856=−141 Phương trình cân bằng mômen tại điểm A trong mặt phẳng ngang
0 300
400
=
A
y F F R M
N F
F
300
9000 400 6000 150 300
400
−
= Phương trình cân bằng lực theo phương x ↓∑F x =−R Ax −F t2 −F t1+R Bx =0
N R
F F
R Ax =− t2 − t1+ Bx =−6000−9000+9000=−6000
0.25
0.25
0.25
0.25 3b Biểu đồ mômen trong mặt phẳng đứng Mx (Nmm)
Biểu đồ mômen trong mặt phẳng ngang My (Nmm)
Biểu đồ mômen xoắn T (Nmm)
0.5
0.5
0.25
3c Mômen tương đương tại tiết diện nguy hiểm (vị trí lắp ở lăn B) M td = M x2+M2y+0.75T2
N
M td = 1944002+9000002+0.75×5400002 =1032711 Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm d M td 59.11mm
50 1 0
1032711 ]
[ 1
×
=
×
≥
σ Chọn d = 60mm
0.25 0.25
Trang 5Chia lực F thành 2 lực theo phương đứng và ngang
Mômen phát sinh do dời lực F về trọng tâm bề mặt ghép
Nmm
A C F
2
400 800 45 cos 4000 2
45 cos
⎠
⎞
⎜
⎝
×
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
Khỏang cách từ trọng tâm mối ghép đến tâm bu lông
2
400 2 3
1 = = = = r r B 150mm
2
300 2 4
2 = = = = 0.25
Lực tác động lên từng bu lông do lực F F Q F Q F Q F Q F 1000N
4
4000 4
4 3 2
1 = = = = = = 0.25 Lực tác động do mômen T lớn nhất là ở bu lông 1 và 3
r
Tr F
F
i M
150 200
2
200 1697056
2 2
2
1 3
+
×
=
=
=
Vậy bu lông 1 chịu lực lớn nhất (vì FM2 < FM1) Lực tác động lên bu lông 1 là:
N F
F F
F
F Q M 2 Q M cos450 10002 27152 2 1000 2715 cos450 3494
1 1
2 1
2 1
4a
Lực xiết V khi lắp có khe hở để tránh trượt N
if
kF
25 0 1
3494 7
1
×
×
=
23759 3
1 4 3
1 4
×
×
×
=
×
×
≥
π σ
4b
Hết đáp án
