Bài tập lớn Chi Tiết Máy 2020 Nguyễn Văn Thạnh

Các dạng bài tập chủ yếu của đề thì cuối kỳ giúp các bạn ôn tập tốt hơn cho đề thi cuối kỳ.Đến với tài liệu,bạn có thể nắm được các cách xác định lực trên các dây đai,xích,bánh răng.Cách để chọn và thiết kế một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh.

Bài 1:

a) Trọng tâm nhóm bulông là trung điểm đoạn thảng nối tâm của hai bulông Dời các lực thành phần về trọng tâm ta được sơ đồ như hình và giá trị :

F

i M

200.2

200.300000

2 2

1 1

708,2371.5,1

54,11858.3,1.43

,14

T

F

N F

F

N d

tan.12000tan

1200080

480000

2

2

821,218320

tan.6000tan

6000160

4800002

=+

−+

−

=

=+

−+

2183

0240.160.821,218380

,2183642

,4367

0

01

2

1 2

dy

ay

dy

dy ay

dy r

r xA

dy r r ay y

R

N R

R

R R

AD R AC F AB F

M

R F F R

F

Xét Oxz :

( ) ( )

=+

=

=+

N R

R

R R

AD R AC F AB F

M

R F F R

dx t

t yA

dx t t ax

x

8000

10000

0240.160.600080

12000

06000

12000

0

0

1 2

1 2

M M

tdB

193,5750

10.326,918.3210

32

.326,918480000

.75,080000068

,17470575

,0

3

3 3

3

2 2

2 2

2 2

=

=



=+

+

=+

M M

tdC

771,5350

10.151,763.3210

32

.151,763480000

.75,06400000

75,0

3

3 3

3

2 2

2 2 2

+

=+

Fr4 Ft4

- Nếu thay đổi hướng ren trục vít thì lực dọc trục trên bánh vít Fa3 sẽ đổi chiều ngược lại , khi đó lực tác dụng lên trục tăng lên làm hiệu suất, giảm tuổi thọ của chi tiết Trong trường hợp này thay đổi hướng ren trục vít là không hợp lý

b)

-Với u34 =20 và a w =200( )mm và bánh vít không dịch chỉnh, dựa vào bảng 7.2 trang

308 sách giáo trình cơ sở thiết kế máy ta có :

m=8( )mm , q=10

-Khoảng cách trục:

8.5,0

2005

,05

v s mn z q 2 10 2,563(m/s)

19100

600.819100

2 2 2

2 3

048,0048

31,11tan95

,0

9,0'tan

tan95

,0

9

,

+







=+

z n

n

45

18.14402

1 1 2 1 2

z n n z

z n

n

52

26.5764

3 2 4

3 3 4 3 4 4

z n n z

z n

n

57

19.5766

5 2 6

5 5 6 5 6 6

5719arccosarccos

cos

cos22

4 3

6 5

4 3

6 5

6 5 4

3

56

34

z z

z z

z z

z z

z z m z z

Fr6 Fa6

Fa3 Fa4

2

3 4

5 6

Bài 2:

a)

.10001 1

1

d n

P

60000

300.1440

9.1000



=

60000

300.1440

e

e F

1

2

1

887,397

9

8 3 , 0

9

8 3 , 0

9 8 3 , 0

9

8 3 , 0

1

N e

e F

e

e F

887,397

9

8 3 , 0

e

F e

F

−

=+

z

z n

n

Các đường kính vòng chia bánh xích:

)(595,15125.05,19.)sin(

)sin(

Ta có  P

K

K K K P

x

n

z. 

2001

80,4.1

6

5.1

n P

1 6

N =K 60.c.n.L =0,5.60.1.980.52560=1545264000 chu kỳ

1.9,0.630

9,0

1 lim 0

1,1

1.9,0.630

9,0

2 lim 0

2 2

2 2 2

 H min  H 1,25 H min với  H min =515,45(MPa)

b) Khoảng cách trục:

2 11

430

u

T K u

a

H ba

H w

959,77.05,1.1

- Số răng bánh nhỏ :

( )

( ) 1,5.(2 1) ( )

cos.85,93.21

cos2





u m

82415,1arccos2

arccos 1 2

w

a

z z m



c)

Fr1 Fa1

Fr2 Fa2

Z1

Z2

N z

41.5,1

59,10cos77959.2cos

20tan.07,2492cos

tan

Bài 2:

Fr1

Fr2 Ray

−

−

=

−+

N R

R

R R

AD R AC F M AB F M

R F F R

dy r

r xA

dy r r ay y

.200080

2000

03000

2000

0

02 1 1

2 1

=

=+

N R

R

R R

AD R AC F AB F

M

R F F R

dx t

t yA

dx t t ax

x

8000

7000

0240.160.9000

80

6000

09000

6000

0

0

2 1

2 1

(N mm)

d F

T

.9000002

300.60002

1 1 2

b)

(N mm)

T M

82,986142

3232

791,1008535

3232

0

10.2.5,

62500.3,1.4

3,1

12

1

476,0

( ) ( )mm mZ

d

mm mZ

d

16040

4

8020

b w =A =0,434=1,72

(MPa)

d mb

Y Y Y

392,0.1.1.3,1.86,167543

2

476,0.25,310

S

K K

F

FL FC F

2

1.1.396

F

FL FC F

5.1

1.1.297

Câu 3 :

a)

Fyb

Fyc Ray

(N mm)

T M

2918,156622

3232

16,30679664

EI

z A EI

M

10.13,116,306796

2.1013

2 1 8

6.10

6

210.1013,

10.306,86.10

2 8

2

90.10.13

6

90.10.13

b)

24010

20000.200.6010

60

6 6

L Q

,1084

.60

63,21088.10

kT

120.2

,

0

10.2

62500.3,1.4

3 5

6

b) Nếu thay đổi hướng nghiêng răng của bánh răng 3 và 4 thì lực dọc trục Fa sẽ thay đổi,dựa vào hình vẽ ta thấy được nếu thay đổi hướng nghiêng răng thì lực dọc trục sẽ tăng lên gây ảnh hướng đến quá trình làm việc,tuổi thọ chi tiết giảm

Do Q 2 Q1nên ta khảo sát chọn ổ lăn cho ổ 2

19210

5000.640.60

41100 31

41100 32

2 = 450000 𝑁𝑚𝑚

Ma2

157500 58500

−+

=

=

−

−+

0

1 2

2

1 2

M AC R M AB F

M

F R F R

F

r a cy

a r

xA

r cy r ay

−+

=

−

−+

−

0330.2400157500

.240112500

120

6300

024006300

cy

cy ay

R

R R

=

=

−+

0

1 2

1 2

AD F AC R AB F

M

F R F R

F

t cy

t

yA

t cx t ax

−

=+

−

−

0330.6000240

.120

18000

06000

18000

cx

cx ax

R

R R

M

M tdB= xB2 + yB2 +0,75 B2 = 4635002+8100002+0,75.4500002 =1011110,281 Đường kính của trục vít:

281,1011110

3232

Q

F= 1+ 2=3000+6000=9000

(N mm)

Q Q

M =− 150+ 240=−3000.150+6000.240=990000

( )N z

75.9900002 2

Theo tiêu chuẩn ta chọn bu lông M30 với d1=26,211( )mm

LE 60 6019 0,59.0,4 0,19.0,4

max

++

- Do tải trọng thay đổi theo chu kỳ nên trong trường hợp ứng suất thay đổi

Ta có công thức để xác định ứng xuất cho phép:

[𝜎−1𝐹] = 𝜎𝑙𝑖𝑚 𝜀

[𝑠] 𝐾𝜎𝛽𝐾𝐿

= 480.0,81

2 2,3 0,78.1 = 65,927 𝑀𝑃𝑎 Bài 2 :

a)

Ta có: Ft = Fbt = 5000 N ➔ P F t v 10( )kW

1000

2.50001000

Dn

300

2.6000060000

60000

2 2

x

z n

t = 1  Trong đó: K = K r K a K o K dc K b K lv

Các hệ số:

- K =1,2 (tải trọng va đập nhẹ)

- K a =1(a w=(3050)p c)

- K o =1 (bộ truyền nằm ngang)

- K dc =1 (trục đĩa xích điều chỉnh được)

- K b =1 ( bôi trơn nhỏ giọt)

- K lv (làm việc 1 ca)

2,1

200.1.2,1.10

Bài 3 :

n

d n d d

d n

n

600

180.12002

1 1 2 1 2

a

400.4

180360180

3602400.24

2

2

2 2

1 2 1

+

 Theo tiêu chuẩn ta chọn L=1600(mm)

a a

a

d d d d a

L

78,364

4

180360180

360221600

42

2

2

2 1 2 1 2

=



−+++

=



−+++

65,278,364

180360

1 2

1 1

Số dây đai theo công suất P :

Ta chọn z=3 đai

c)

q m =A =13810−61100=0,1518(kg/m) với A=138(mm²)-tra bảng 4.3 trang 128

2,02

( )

( ) ( )N e

F e

F F

N e

e F

e

e F F

N v

P F

v f

t

v f

f t t

56,21342,191

17,8841

73,109742

,191

17,8841

17,88431

,11

1010001000

65 , 2 647 , 0 '

2

65 , 2 647 , 0

65 , 2 647 , 0 '

' 1

1 1

1

1 1

=+

−

=+

−

=

=+

−



=+

t T

T

m i i

i

m i LE

max max

6060

10.297,25200.7200.3,0.6,02,0.3,03,0.8,02,0.1

=

 O

LE N

N nên hệ số tuổi thọ K L =1b)

- Giới hạn mỏi uốn xác định theo công thức:

F 0,4 0,5 2501

=

d

r

giới hạn bền b =600→ ta chọn K =1,629

- Do tải trọng thay đổi theo chu kỳ nên trong trường hợp ứng suất thay đổi

Ta có công thức để xác định ứng xuất cho phép:

[𝜎−1𝐹] = 𝜎𝑙𝑖𝑚 𝜀

[𝑠] 𝐾𝜎𝛽𝐾𝐿 =

250.0,781,75 1,629 0,93.1 = 63,615 𝑀𝑃𝑎

Bài 2:

)(4001480

200.29602

1 1 2 1

2

2

1

mm n

d n d d

03.31800

2004001

200400200

40021800.24

2

2

2 2

1 2 1

a

d d d d a

1 1

,1926003121

1000

12

1

12

1000

1

12

03 , 3 3 , 0

03 , 3 3 , 0 0

1

1 0

0

1 1 1 1 1

1

kW e

e e

e F F v

P

F e

e v

P F

F e

v f

f

v f

f t

=+

C v =1−c v(0,01v12−1)=1−0,03(0,01312−1)=0,7417(do vận tốc cao và đai vải cao su nên c v =0,03)

C0 =1 (bộ truyền nằm ngang)

C r =1 (tải trọng tĩnh)

117417,098,025,2531

610001000

1

1

mm v

P F

b

t t

Số răng z1, z2:

•z1=29−2u=29−23=23 (răng)

3 2 3 1 3 23 69

1 2

P

P

x

z n

200

2001

25.1.016,

𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚2 = 2𝐻𝐵1+ 70 = 2.280 + 70 = 630 𝑀𝑃𝑎

[𝜎𝐻2] = [𝜎𝐻1] = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1.0,9 𝐾𝐻𝐿1

𝑠𝐻 = 630.

0,9.11,1 = 515,45 𝑀𝑃𝑎

Do là bánh răng nghiêng nên ta chọn;

a

H ba

H

245,5154,0

47,5805,1124301

2 3

=+

- Số bánh răng nhỏ

( ) 1,5.(2 1)

cos.27,85.21

74375,1arccos2

arccos 1 2

a

z z m



Fr1 Fa1

Fr2 Fa2

Z2

( )N z

37.5,1

5,12cos58469.2cos2

20tan.05,2057cos

tan1

Bài 2:

Fr1

Fr2 Ray

−+

−

=++

N R

R

R R

AD R AC F M AB F M

R F F R

dy r

r xA

dy r r ay y

67

,

666

67,

1666

0150.300000100

.300050

2000

03000

2000

0

02 1 1

2 1

=

=+

N R

R

R R

AD R AC F AB F

M

R F F R

dx t

t yA

dx t t ax

x

8000

7000

0240.160.9000

80

6000

09000

6000

0

0

2 1

2 1

(N mm)

d F

T

.9000002

300.60002

1 1 2

(N mm)

T M

45,864741

3232

295,876229

3232

d =1,05 C =1,05.60,65=63,6825

→

Theo tiêu chuẩn ta chọn d = 63 mm

Bài 1:

be

n e

25,0.5,01

65

,0125

Nếu thay bằng ổ đũa trụ ngắn cùng cỡ thì loại 2210 có C = 38,5 kN

51,9015000

,248.60

10.51,90160

𝑑1 ≥ √4.1,3 𝑘 𝐹

𝜋𝑓𝑖[𝜎𝑘] = √

4.1,3.1,3.5305,55

𝜋 0,2.1.90 = 25,18 𝑚𝑚 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑡𝑖ê𝑢 𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛, 𝑡𝑎 𝑐ℎọ𝑛 𝑏𝑢 𝑙ô𝑛𝑔 𝑀30 𝑣ớ𝑖 𝑑1 = 26,211 𝑚𝑚 c)

𝑑1 ≥ √4 𝐹

𝜋𝑖[𝜏]= √

4.5305,55

𝜋 1.50 = 11,62 𝑚𝑚 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑡𝑖ê𝑢 𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛, 𝑡𝑎 𝑐ℎọ𝑛 𝑏𝑢 𝑙ô𝑛𝑔 𝑀16 𝑣ớ𝑖 𝑑1 = 13,835 𝑚𝑚

Bài 1 :

 t v  

P F

v n d (m/s)

3

560000

100.1000.60000

1 1

4.10001000

Các thông số: C =1−0,003.(180−1)=1−0,003.(180−160)=0,94

( ) 1 1,03

3

5.01,0.04,01101,01

2 2

94,763

chọn b=140(mm) theo tiêu chuẩn

3100300

)(30010057

570.16018057

.180

.57180

1 2

2 1

1 1

2

1 2 1

−

=+

n u

mm d

a d

a

d d

K b =0,8(bôi trơn tốt) ; K lv=1,45(làm việc liên tục(3 ca)) ;

 K=1,2.1.1.1,25.0,8.1,45=1,74

Dựa vào bảng 5.4 trang 181 ta có:

 P =19,3( )kW

1

200

2001

KK

K P

P

z n

x

98,1127

25.174,1

1.3,19

N F

F

F

N Z

m

T d

T F

F

t a

a

t r

r

n t

t

24,86810

tan.039,4924tan

85,181910

cos

20tan.039,4924cos

tan

039,492410

cos

20.3

150000

2cos

22

1 2 1

1 4 3

2

1

1 1

1 1

Z

Z

u

.300000150000

.2

22040

1 12 3 2

F

N F

F

F

N Z

m

T d

T F

F

t a

a

t r

r

n t

t

185,138910

tan.46,7878tan

87,291110

cos

20tan.46,7878cos

tan

46,787810

cos

25.3

300000

2cos

22

3 4 3

3 4

3

4

3

3 3 3

Fr1 Fa1

F

F

N Z

m

T d

t

32,118112

tan66,5557tan

014,206812

cos

20tan66,5557cos

tan

66,555712

cos

224

2500002

cos

22

1 2

5,2

5,222

F

N Z

m

T d

t

29,295312

tan14,13894tan

03,517012

cos

20tan14,13894cos

tan

14,1389412

cos

224

6250002

cos

22

3 4

F

F

N Z

m

T d

t

24,86810

tan039,4924tan

85,181910

cos

20tan039,4924cos

tan

039,492410

cos

203

1500002

cos

22

(N mm)

T u

2

220

40

1 12 3

F

F

N Z

m

T d

t

185,138910

tan46,7878tan

87,291110

cos

20tan46,7878cos

tan

46,787810

cos

253

3000002

cos

22

F F F F F

𝐹𝑎3 = 𝐹𝑎4 = 𝐹𝑡3 tan 𝛽 = 2626,15 tan 10𝑜 = 463,06 𝑁

(đố𝑖 𝑣ớ𝑖 𝑡ả𝑖 𝑡𝑟ọ𝑛𝑔 𝑡ℎ𝑎𝑦 đổ𝑖) Bài 2:

F

F

N d

T

F

F

mm Z

m

d

Z

Z u

m

96,451565

,26sin20tan62,2776sin

tan

91,903565

,26cos20tan62,2776cos

tan

62,277603

,72

1000002

2

03,72285,05,012145

,01

565,262142

1arctan

1arctan

1

arctan

1

1 1

1

1

1

2 12

F

N Z

m

T d

T

F

F

mm N T

Z

Z T u

t

53,72310

tan366,4103tan

54,151610

cos

20tan366,4103cos

tan

366,410310

cos

244

2000002

cos

22

.200000100000

2142

3 4

3

3

1 1

2 1 12

𝑠𝐻 = 670.

0,9.11,1 = 548,18 𝑀𝑃𝑎

Do là bánh răng nghiêng nên ta chọn;

- Module răng 𝑚 = (0,01 ÷ 0,02)𝑎𝑤 = 0,79 ÷ 1,58 𝑚𝑚 (𝑑𝑜 𝐻𝐵1, 𝐻𝐵2 <350)

Theo tiêu chuẩn ta chọn 𝑚 = 1,5 𝑚𝑚

- Số răng bánh nhỏ

𝑧1 = 2𝑎𝑤cos 𝛽𝑚(𝑢 + 1) =

2 79,05 cos 𝛽1,5(2 + 1)Nhưng vì 80 ≤ 𝛽 ≤ 200,

33,01 ≤ 𝑧1 ≤ 34,79

→ 𝑧1 = 34 𝑟ă𝑛𝑔

→ 𝑧2 = 𝑢 𝑧1 = 2.34 = 68 𝑟ă𝑛𝑔

- Góc nghiêng răng

𝛽 = arccos(𝑚(𝑧1+ 𝑧2)

2 𝑎 ) = arccos

1,5 (34 + 68)2.79,05 = 14,59

𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2 =𝐹𝑡1tan 𝛼

cos 𝛽 =

1999,64 tan 20cos 14 , 59 = 752,06 𝑁

Bài 1:

a)Tổng số giờ làm việc

𝐿ℎ = 𝐿𝑎 𝐾𝑛𝑔 𝐾𝑛 365.24 = 4 0,33 0,7 365 24 = 8094,24 𝑔𝑖ờ

Số chu kì làm việc

𝑁𝐿𝐸 = 60 ∑ ( 𝑇𝑖

𝑇𝑚𝑎𝑥)

𝑚 𝑡𝑖 𝑛𝑖

P d

n

P v

P

200800

310610

660000

1000

1 1

7

1 1 1

F

F F f

d d a

e

e F F

e

e F

F

t

a d d f a d d f t

f

f t

95,6120986

,3585502

0986,3585502ln24,01

2004002

2ln1

1

12

1

12

0 0

1 2 0

0

1 2

1 2 1 1

Vậy khoảng cách tối thiểu a = 612,95 (mm) để không xảy ra hiện tượng trượt trơn

m r

h

36002

107max

Khi tăng a thì L tăng  i giảm

Mà rta coi là hằng số vì nó phụ thuộc vào loại đai

max =1+v+u1 =0+0,5t+v+u1Khi tăng a Lực F1, F2tăng lên maxtăng

T N

n

P d

n

P v

P

1601200

510610

660000

1000

1 1

7

1 1 1

F

F F f

a d d f a d d f t

f

f

t

54,62236

,4978002

36,4978002ln24,0

11000

1602

2ln11

12

1

12

0

0 1

2

0

0

1 2

1 2 1

(4801603

2 max

m r

h

36002

107 max

Khi tăng a thì L tăng  i giảm

Mà rta coi là hằng số vì nó phụ thuộc vào loại đai

max =1+v+u1 =0+0,5t+v+u1Khi tăng a  Lực F1, F2tăng

lên  tăng

T N

10.24,30

10.94,

9659

,0.lim

n

P d

n

P v

P

180720

510610

660000

1000

1 1 7

1 1 1

F

F F f

F F

F F e

e

e F F

t t t

t f

f

f t

577,283,73610002

83,73610002ln3,0

12

2ln1221

12

0

0 1

0 0 0

1 1 1

d

d

51,8571801200577

,2577

,

2 1 2



1 2 2

n

u với điều kiện d2857,51( )mm và đường kính d tối đa ta 2

được d =4d =4180=720( )mm

Bài 3:

Bài 1:

a) Số chu kì làm việc tương đương:

60HRC → 627HB

NHO=30HB2,4=30.6272,4=155,08.106

1

6

6 6

N

N K

b) Ứng suất tiếp xúc cho phép:

15009

,0.lim

p z

p d

mm z

p z

p d

c c

c c

93,27823.2.05,19sin

467,13923.05,19sin

2

2 2

1

1 1

05,19.23462

234605,19

750.2

K b =1,5(bôi trơn định kỳ) ; K lv =1,12(làm việc 2 ca)

 K =1,2.1.1.1.1,5.1,12=2,016

Từ bảng 5.4 trang 181 giáo trình ta được :

 P =4,80( )kW

1

200

2001

P

19,2

80,41

23

25.1.016

55,

1

1 6

Bài 3:

T N

max60

8,0.4051

4005,05

,040.80

40

7.4004

7.7

440.70

40

3.4002

3.3

240.60

40

5.4004

5.5

440.50

40

b 140,3( )mm

1.1.029,1.94,0.25,2.5,2.24,5

[𝜎𝐹] =𝜎𝑙𝑖𝑚𝜀𝛽

[𝑠]𝐾𝜎 𝐾𝐿 =

530.0,68.1,12.2,3 1 = 86,18 𝑀𝑃𝑎 Trong đó 𝜎𝑙𝑖𝑚 = 𝜎−1𝐹 = 530 𝑀𝑃𝑎

[𝑠] = 2

𝜀 = 0,68 ∶ 𝑡𝑟𝑎 𝑏ả𝑛𝑔 10.4

𝛽 = 1,1

𝐾𝜎 = 2,3: 𝑡𝑟𝑎 𝑏ả𝑛𝑔 10.9 Câu 2

𝑛12,4=

8002,4 = 333,33 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡

𝑛10,96=

8000,96= 833,33 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡

𝑛11,5=

8001,5 = 533,33 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Câu 3 :

Bài 1:

M1 = MY12 + MX12 + 0.75 T2

 M1 = 791.39 (Nm)

d3  32.M1.10

3 π.σ => d  58.62 (mm)

Do tại vị trí bánh răng 1 có then nên ta cộng thêm 5% đường kính => d= 61.551 (mm)

Theo tiêu chuẩn ta chọn d = 60 (mm)

Bài 4:

Qy = Qx = Q cos(45) = 8000.cos(45) = 5656.85 (N)

MQy = MQx = Qy 150 = 5656.85 150 = 848527.5 (Nmm)

50

2 2

5000.5,

37500.3,1.4

106 912,67360.1240 = 12267,11 ℎ 𝑏) 𝑛ế𝑢 𝑡ℎ𝑎𝑦 𝑏ằ𝑛𝑔 ổ đũ𝑎 𝑡𝑟ụ 𝑛𝑔ẵ𝑛 𝑐ù𝑛𝑔 𝑐ỡ 𝑡ℎì 𝑙𝑜ạ𝑖 2310 𝑐ó 𝐶 = 65,2 𝑘𝑁

= 4532,8 𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔

𝐿ℎ =10

6𝐿60𝑛 =

106 4532,860.1240 = 60924,73 ℎ Tuổi thọ tăng 4,97

11,12267

73,

60924 = lần so với ổ bi

Bài 3:

MC = MyC2 + MtC2 + 0.75 * T2 = 1207.42 (Nm)

d  3 32*MC * 103

π*σ =58.96 (mm)

Do tại C có then nên d ta cộng thêm 5% : d.1.05 = 67.908(mm)

 Chọn theo tiêu chuẩn lấy d = 63 (mm)

2 2

F

k

18,0

1

7500.3

67,54166.3,1.4