Đề thi cuối học kỳ II năm học 2015-2016 môn Nguyên lý - Chi tiết máy giúp các bạn học sinh có thêm tài liệu ôn tập, luyện tập nhằm nắm vững được những kiến thức, kĩ năng cơ bản, đồng thời vận dụng kiến thức để giải các bài tập một cách thuận lợi.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
-
ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ II NĂM HỌC 2015-2016 Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy
Mã môn học: TMMP230220
Đề số/Mã đề: HK2-2015-2016 Thời gian: 90 phút
Được phép sử dụng tài liệu
Câu 1 (2,5đ)
Cho hệ thống truyền động cơ khí với công suất trên trục động cơ P=5,5KW, tốc độ quay của động cơ nđc = 1460 vg/ph và chiều quay như hình 1 Bộ truyền đai dẹt có: đường kính
bánh đai d1 =140mm và d2=315mm Bộ truyền bánh răng nghiêng có: Z1= 20răng, Z2= 40 răng,mô đun pháp mn =2mm và góc nghiêng =120 Bộ truyền trục vít: trục vít có số mối ren
Z3=2, bánh vít có Z4= 58 răng, mô đun m=8mm và hệ số đường kính q=10.Xem hiệu suất của
ổ lăn và bánh răng bằng một, hiệu suất của bộ truyền đai là đ =0,8 và bộ truyền trục vít
tv=0,8
Hình 1
a/ Xác định tốc độ quay của trục III ? (0,5đ)
b/ Xác định phương chiều của các lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng nghiêng và bộ truyền trục vít ? (1đ)
c/ Tính giá trị các lực tác dụng (lực ăn khớp)của bộ truyền bánh răng và lực vòng (Ft4)của bánh vít? (1đ)
Câu 2: (2,5 điểm)
Bộ truyền đai dẹt với các dữ liệu ở câu 1(hình 1).Có khoảng cách trục a = 1200mm, hệ số
ma sát giữa dây đai và bánh đai là𝑓1 = 0,29 Hãy:
a Xác định lực căng ban đầu(F0) của bộ truyền để không xảyra hiện tượng trượt trơn? (1đ)
b Bỏ qua lực căng phụ (Fv),xác định các lực căng trên nhánh dẫn và bị dẫn khi bộ truyền làm việc (F1, F2)? (1đ)
c Với điều kiện bộ truyền không đổi, nếu hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai tăng lên
𝑓2 = 0,38 thì khả năng tải (lực vòng Ft) tăng lên bao nhiêu lần? (0,5đ)
Câu 3: (2 điểm)
Trang 2Cho hệ bánh răng như hình 2, số răng các bánh răng: 𝑍𝑏 = 2𝑍𝑎, 𝑍1 = 120, 𝑍2 = 80, 𝑍2′ =
60, 𝑍3 = 50 Các bánh răng có tốc độ: 𝑛𝑎 = 400𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑛3 = 100𝑣𝑔/𝑝ℎ, quay cùng chiều
như hình 2 Xác định tốc độ và chiều quay của cần C?
Câu 4: (3 điểm)
Cho trục trung gian của hộp giảm tốc có sơ đồ như hình 3.Bánh răng côn răng thẳng
𝑍1(bánh bị dẫn cấp nhanh) có đường kính trung bình 𝑑𝑚 = 200𝑚𝑚, các lực ăn khớp: 𝐹𝑡1 = 1000𝑁, 𝐹𝑟1 = 163𝑁, 𝐹𝑎1 = 325𝑁, và bánh răng trụ răng nghiêng𝑍2(bánh dẫn cấp chậm) có đường kính vòng chia𝑑2 = 160𝑚𝑚, các lực ăn khớp: 𝐹𝑡2 = 1250𝑁, 𝐹𝑟2 = 465𝑁, 𝐹𝑎2 = 486𝑁 Các kích thước 𝐿1 = 100𝑚𝑚, 𝐿2 = 200𝑚𝑚, 𝐿3 = 100𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 60𝑀𝑃𝑎 Hãy:
a.Xác định phản lực tại các gối đỡ A và D (1đ)
b.Vẽ biểu đồ mômen uốn 𝑀𝑥, 𝑀𝑦,mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại các tiết diện nguy hiểm (1,5 đ)
c.Xác định đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm B (0,5 đ)
Ghi chú:Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi
kiểm tra
[G1.2]: Có kiến thức trong tính toán thiết kế chi tiết máy và máy
[G2.3]: Thành thạo trong giải quyết các bài toán về phân tích lực tác dụng lên
chi tiết máy, cơ cấu máy
Câu 1 Câu 4
[G 2.2]: Nắm vững cơ sở tính toán thiết kế các chi tiết máy:các thông số cơ bản,
các đặc điểm trong truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất
Câu 2 Câu 3 [G4.1]: Hiểu được các chỉ tiêu tính toán đối với từng chi tiết máy chung, từ đó
nắm vững được trình tự tính toán thiết kế các hệ truyền động cơ khí và các liên
kết trong máy
Câu 2 Câu 4
TS Văn Hữu Thịnh
TP.HCM, ngày 24 tháng 5 năm 2016
Thông qua bộ môn
Trang 3ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220)
Ngày thi: 30-5-2016
1.a Xác định tốc độ quay của trục III:
Tỷ số truyền chung:
𝑢𝑇 = 𝑢đ𝑢𝐵𝑅𝑢𝑇𝑉 =𝑑2
𝑑1∗
𝑧2
𝑧1 ∗
𝑧4
𝑧3 =
315
140∗
40
20∗
58
2 = 𝟏𝟑𝟎, 𝟓 ,
𝑢𝑇 =𝑛đ𝑐
𝑛3 =>𝑛3 =𝑛đ𝑐
𝑢𝑇 = 1450 130,5= 𝟏𝟏, 𝟏𝟖 (vg/ph)
0.5
1.b +Phương chiều của các lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng nghiêng – Trục vít
0,5
0,5
1.c + Tính giá trị các lực tác dụng (lực ăn khớp) của bánh răng:
𝑇đ𝑐 = 9,55 ∗ 106𝑃đ𝑐
𝑛đ𝑐 = 9,55 ∗ 10
6 5,5
1460 = 35976𝑁𝑚𝑚
𝑇1 = 𝑇đ𝑐 ∗ 𝑢đ∗ô∗đ = 35976 ∗ 2.25 ∗ 1 ∗ 0,8 = 64757𝑁𝑚𝑚
𝑇2 = 𝑇1∗ 𝑢𝐵𝑅 ∗ô ∗𝐵𝑅 = 64757 ∗ 2 ∗ 1 ∗ 1 = 129514𝑁𝑚𝑚
𝑇3 = 𝑇2∗ 𝑢𝑇𝑉∗ô∗𝑇𝑉 = 129514 ∗ 29 ∗ 1 ∗ 0,8 = 3004725𝑁𝑚𝑚
𝑑𝑤1 =𝑚𝑛𝑍1
𝑐𝑜𝑠𝛽 = 40,9(𝑚𝑚); 𝑑𝑤4 = 𝑚𝑍4 = 464(𝑚𝑚)
𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2 = 2𝑇1
𝑑𝑤1 = 𝟑𝟏𝟔𝟕, 𝟏𝑁
𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2 = 𝐹𝑡1𝑡𝑔𝑛
𝑐𝑜𝑠𝛽 = 𝟏𝟏𝟕𝟖, 𝟓𝑁
𝐹𝑎1 = 𝐹𝑎2 = 𝐹𝑡1𝑡𝑔𝛽 = 𝟔𝟕𝟑, 𝟐𝑁 + Lực vòng của bánh vít:
𝐹𝑡4 = 2𝑇3
𝑑𝑤4 = 𝟏𝟐𝟗𝟓𝟏, 𝟒𝑁
0,25
0.5
0,25
Trang 42.a Xác định lực F0 để bộ truyền không xảy ra hiện tượng trượt trơn:
Ta có:
2𝐹𝑜(𝑒𝑓 1 𝛼 1 − 1) ≥ 𝐹𝑡(𝑒𝑓 1 𝛼 1+ 1)
𝐹𝑜 ≥𝐹𝑡(𝑒𝑓1𝛼1+1)
2(𝑒 𝑓1𝛼1−1)
Với,
𝛼1 = 𝜋 −𝑑2−𝑑1
𝑎 = 3.14 −315−140
1200 = 171,4 độ hay 𝛼1 = 𝟐, 𝟗𝟗(𝑟𝑎𝑑)
𝐹𝑡 =2𝑇đ𝑐
𝑑1 = 𝟓𝟏𝟒𝑁 Vậy, 𝐹𝑜 ≥𝐹𝑡(𝑒𝑓1𝛼1+1)
2(𝑒 𝑓1𝛼1−1) = 𝟔𝟐𝟕, 𝟑𝑁
0,5
0,5
2.b Xác định các lực căng trên nhanh dẫn và bị dẫn (F1, F2):
Ta có:
𝐹1 = 𝐹0+𝐹𝑡
2 = 𝟖𝟖𝟒, 𝟐𝑁
𝐹2 = 𝐹0−𝐹𝑡
2 = 𝟑𝟕𝟎, 𝟑𝑁
0,5 0,5
2.c Nếu tăng hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai lên 𝑓2 = 0,38 thì lực vòng Ft
(lực có ích) tăng lên:
Ta có:
𝐹𝑡−1 =2𝐹𝑜(𝑒𝑓 1 𝛼 1− 1)
(𝑒𝑓 1 𝛼 1 + 1) = 𝟓𝟏𝟒𝑁
𝐹𝑡−2 =2𝐹𝑜(𝑒𝑓2𝛼1− 1)
(𝑒𝑓 2 𝛼 1+ 1) = 𝟔𝟒𝟔, 𝟖𝑁
𝐹𝑡−2
𝐹 𝑡−1= 𝟏, 𝟐𝟔 (lần)
Cách 2:
𝐹𝑡
𝐹 𝑡 =
(1− 2
(1− 2
0,5
3 HBR= HBR thường + HBR vi sai
HBR thường:
𝑢𝑎𝑏 =𝑛𝑎
𝑛𝑏 = −2 =>𝑛𝑏 = −𝑛𝑎
2 = −400
2 = −𝟐𝟎𝟎(𝑣𝑜𝑛𝑔
𝑝ℎ𝑢𝑡) HBR vi sai:
𝑢13/𝑐 =1−𝑐
𝑛1− 𝑛𝑐
𝑛3− 𝑛𝑐 =
𝑧2
𝑧1
𝑧3
𝑧2′ = 80 ∗ 50
120 ∗ 60 =
5 9
9(𝑛1− 𝑛𝑐) = 5(𝑛3− 𝑛𝑐) =>𝑛𝑐 =9𝑛1 −5𝑛3
4 =9(𝑛𝑏 )−5𝑛3
4 =(9∗−200−5∗100)
−𝟓𝟕𝟓(𝑣𝑜𝑛𝑔
𝑝ℎ𝑢𝑡) vậy, 𝑛𝑐 = 575(𝑣𝑜𝑛𝑔
𝑝ℎ𝑢𝑡), 𝑛𝑐 ngược chiều quay với 𝑍𝑎
0.5
0.5
0.5
0.5
Trang 54 Tóm tắt:
𝐹𝑡1 = 1000𝑁
𝐹𝑟1 = 163𝑁
𝐹𝑎1 = 325𝑁
𝐹𝑡2 = 1250𝑁
𝐹𝑟2 = 465𝑁
𝐹𝑎2 = 486𝑁 4.a Phản lực:
𝑚𝑎1 = 𝐹𝑎1𝑑𝑚
2 = 325 ∗ 100 = 𝟑𝟐𝟓𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚
𝑚𝑎2 = 𝐹𝑎2𝑑2
2 = 486 ∗ 80 = 𝟑𝟖𝟖𝟖𝟎𝑁𝑚𝑚 +PT cân bằng mômen tại A theo phương Y:
∑ 𝑚𝐴(𝑅⃗ 𝑦) = 𝑚𝑎1− 𝐹𝑟1∗ 𝐿1+ 𝐹𝑟2∗ (𝐿1+ 𝐿2) + 𝑚𝑎2+ 𝑅𝐷𝑌 ∗ (𝐿1+ 𝐿2
+ 𝐿3) = 0
𝑅𝐷𝑌 =(−𝑚𝑎1+𝐹𝑟1∗𝐿1−(𝐿1+𝐿2)∗𝐹𝑟2−𝑚𝑎2)
(𝐿1+𝐿 2 +𝐿 3 ) = −𝟒𝟖𝟔, 𝟓(𝑁) +PT cân bằng lực:
∑ 𝑅 = 𝑅𝐴𝑌 − 𝐹𝑟1+ 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 = 0
𝑅𝐴𝑌 = 𝐹𝑟1− 𝐹𝑟2− 𝑅𝐷𝑌 = 𝟏𝟖𝟒, 𝟓(𝑁)
+ PT cân bằng mômen tại A theo phương X:
∑ 𝑚𝐴(𝑅⃗ 𝑥) = 𝐹𝑡1∗ 𝐿1+ 𝐹𝑡2∗ (𝐿1+ 𝐿2) − 𝑅𝐷𝑋∗ ((𝐿1+ 𝐿2+ 𝐿3)) = 0
𝑅𝐷𝑋 =𝐹𝑡1 ∗𝐿1+𝐹𝑡2∗(𝐿1+𝐿2)
(𝐿 1 +𝐿 2 +𝐿 3 ) = 𝟏𝟏𝟖𝟕, 𝟓(𝑁) +PT cân bằng lực:
∑ 𝑅 = 𝑅𝐴𝑋 − 𝐹𝑡1− 𝐹𝑡2+ 𝑅𝐷𝑋 = 0
=>𝑅𝐴𝑋 = 𝐹𝑡1+ 𝐹𝑡2− 𝑅𝐷𝑋 = 𝟏𝟎𝟔𝟐, 𝟓(𝑁)
0,25
0,25
0,25
0,25
4.b Vẽ biểu đồ momen
𝑇 = 𝐹𝑡1∗𝑑𝑚
2 = 𝐹𝑡2∗
𝑑2
2 = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚
𝑑𝑚 = 200(𝑚𝑚)
𝑑2 = 160(𝑚𝑚)
𝐿1 = 100(𝑚𝑚)
𝐿2 = 200(𝑚𝑚)
𝐿3 = 100(𝑚𝑚) [𝜎𝐹] = 60𝑀𝑃𝑎
Trang 60,25
0,75
0,25
0,25
Trang 74.c + Moment tương đương tại vị trí B:
𝑀𝑡đ−𝐵 = √𝑀𝑢𝑥−𝐵2 + 𝑀𝑢𝑦−𝐵2 + 0.75𝑇2
= √184452+ 1062502+ 0.75 ∗ 1000002
= 𝟏𝟑𝟖𝟑𝟎𝟗𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện B:
𝑑𝐵 ≥ √𝑀𝑡đ−𝐵
0.1[𝜎𝐹]
3
= 𝟐𝟖, 𝟓𝑚𝑚
Vì tại B lắp bánh răng nên ta chọn: 𝑑𝐵 = 𝟑𝟎(𝑚𝑚)
+ Moment tương đương tại vị trí C:
𝑀𝑡đ−𝐶 = √𝑀𝑢𝑥−𝐶2 + 𝑀𝑢𝑦−𝐶2 + 0.75𝑇2
= √486452+ 1187502+ 0,75 ∗ 1000002
= 𝟏𝟓𝟒𝟖𝟏𝟔𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện C:
𝑑𝐶 ≥ √ 𝑀𝑡đ
0.1[𝜎𝐹]
3
= 𝟐𝟗, 𝟔𝒎𝒎
Vì tại C lắp bánh răng nên ta chọn: 𝑑𝐶 = 𝟑𝟎(𝑚𝑚)
0,25
0,25
Trưởng Bộ Môn TKM GV Kiểm tra đáp án
TS Văn Hữu Thịnh TS Nguuyễn Minh Kỳ
