Đề thi cuối kỳ học kỳ I năm học 2014-2015 môn Nguyên lý - Chi tiết máy giúp các bạn sinh viên có thêm tài liệu để củng cố các kiến thức, ôn tập kiểm tra, thi cuối kỳ. Đây là tài liệu bổ ích để các em ôn luyện và kiểm tra kiến thức tốt, chuẩn bị cho kì thi học kì. Mời các em và các quý thầy cô giáo bộ môn tham khảo.
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 III NĂM HỌC 2014-2015 Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy
Mã môn học: TMMP230220
Đề số/Mã đề: HK1-2015-2016 Thời gian: 90 phút
Được phép sử dụng tài liệu
Câu 1: (2,5 đ)
Bộ truyền đai dẹt có hai bánh đai, chiều rộng đai b = 50mm, diện tích đai A= 300mm2, truyền công suất P1 = 5KW, tốc độ n1 = 950v/ph Đường kính bánh đai dẫn d1 = 200mm, tỉ số truyền u = 3,5 Mô đun đàn hồi dây đai E=200MPa, ứng suất căng ban đầu 0= 2MPa, khoảng cách trục a = 1200mm
a/ Tính các lực Ft, F0, F1, F2 ? (1đ)
b/ Tính chiều dài đai và số lần uốn của đai trong một giây? (0,5đ)
c/ Xác định ứng suất lớn nhất sinh ra trong dây đai? (bỏ qua ứng suất căng phụ) (0,5đ)
d/ Xác định điều kiện hệ số ma sát f giữa đai và bánh đai để bộ truyền làm việc không xảy ra trượt trơn? (0,5đ)
Câu 2: (2,5đ)
Cho hệ thống truyền động và chiều quay bánh răng Z1 như hình 1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng
có Z1 = 30, Z2= 108, môdun pháp m1 = 2mm Công suất trên bánh vít P4 = 4KW, tốc độ quay của bánh vít n4 = 120v/ph Bộ truyền trục vít có môdun m2 = 4 mm, q = 10, trục vít có 2 mối ren, số răng bánh vít Z4 = 60 Hệ số ma sát của trục vít – bánh vít là f = 0,15 và hiệu suất của một cặp ổ lăn ol=1
a/ Phân tích phương, chiều lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít - bánh vít ? (0,75đ)
b/ Tính góc nghiêng của cặp bánh răng trụ răng nghiêng để khoảng cách trục 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 ? (0,5đ)
c/ Tính hiệu suất bộ truyền trục vít – bánh vít (0,5đ)
d/ Tính trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít ? (0,75đ)
Câu 3: (2đ)
Cho hệ bánh răng như hình 2 với các số răng 𝑍1 = 20, 𝑍2 = 60, 𝑍2, = 𝑍3, = 30, 𝑍3 = 𝑍4 = 60,
Z5 = 25, Z6 = 50 Tốc độ quay n1= 720v/ph
a/ Xác định tỷ số truyền 𝑢16=𝜔1
𝜔 6 =? (1đ) b/ Tính tốc độ quay n6 của bánh răng Z6 ? (1đ)
Trang 2Câu 4: (3đ)
Cho trục trung gian của hệ truyền động cơ khí như hình 3 có bánh răng trụ răng nghiêng bị
dẫn cấp nhanh 𝑍1 và bánh răng dẫn cấp chậm 𝑍2 Bánh răng 𝑍1 có: 𝐹𝑡1 = 5000𝑁, 𝐹𝑟1 = 1848𝑁,
𝐹𝑎1 = 882𝑁, 𝑑1 = 200𝑚𝑚 và bánh răng 𝑍2 có: 𝐹𝑡2 = 6250𝑁, 𝐹𝑟2 = 2310𝑁, 𝐹𝑎2 = 1102𝑁
𝑑2 = 160𝑚𝑚 Các kích thước 𝐿1 = 150𝑚𝑚, 𝐿2 = 150𝑚𝑚, 𝐿3 = 150𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục
có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎 Hãy xác định:
a/ Xác định phản lực tại các gối đỡ B và D (0,75 đ)
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 tại C (0,75 đ)
Hình 3 Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi
kiểm tra [G1.2]: Có kiến thức trong lĩnh vực tính toán thiết kế chi tiết máy và máy Câu 1,2,3,4
[G2.1]: Nắm vững phân tích lực tác dụng lên khớp động, khâu, chi tiết máy. Câu 2, 4
[G2.2]: 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 1,2,3
[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 1,2,3
TP.HCM, Ngày 17 tháng 12 năm 2015
TS Văn Hữu Thịnh
Trang 3ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220)
Ngày thi: 30-12-2015
1.a Xác định:
𝑇 = 9.55 ∗ 106𝑃
𝑛 = 50263𝑁𝑚𝑚
𝐹𝑡 =2𝑇
𝑑1 = 𝟓𝟎𝟐 𝟔𝑁
𝐹0 = 0A = 𝟔𝟎𝟎𝑁
𝐹1 = 𝐹0 +𝐹𝑡
2 = 𝟖𝟓𝟏 𝟑𝑁
𝐹2 = 𝐹0−𝐹𝑡
2 = 𝟑𝟒𝟖 𝟕𝑁
0.25 0.25 0.25 0.25
1.b
Với 𝑑2 = 𝑢𝑑1 = 3.5 ∗ 200 = 700(𝑚𝑚) Chiều dài đai l:
𝑙 = 2𝑎 +𝜋(𝑑2+ 𝑑1)
(𝑑2− 𝑑1)2 4𝑎 = 𝟑𝟖𝟔𝟔 (𝑚𝑚)
Số lần uốn của đai trong 1 giây:
𝑣1 = 𝑑1𝑛1
60 103 =3.14 ∗ 200 ∗ 950
60 103 = 9.95(𝑚
𝑠)
𝑙 = 3.866(𝑚)
𝑖 =𝑉
𝑙 =
9.95 3.866 = 𝟐 𝟓𝟕(
𝑙ầ𝑛 𝑔𝑖â𝑦)
0.25
0.25 1.c Ứng suất lớn nhất trong đai:
𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝜎0+𝜎𝑡
2 + 𝐸
𝛿
𝑑1 = 𝟖 𝟖𝟒𝑀𝑃𝑎 Với:
0
= 2MPa;
𝜎𝑡 =𝐹𝑡
𝐴 = 1.68𝑀𝑃𝑎
𝛿 = 𝐴
𝑏 = 6𝑚𝑚
0.5
1.d Xác định hệ số ma sát tối thiểu để không trượt trơn:
𝐹𝑜 ≥ 𝐹𝑡 2
(𝑒𝑓𝛼1+ 1) (𝑒𝑓𝛼1− 1) Xác định góc ôm:
𝛼1 = 𝜋 −𝑑2− 𝑑1
𝑎 = 3.14 −
700 − 200
1200 = 𝟐 𝟕𝟑(𝑟𝑎𝑑)
: hệ số kéo
= 𝐹𝑡 2𝐹0 = 0.42
2𝐹𝑜(𝑒𝑓𝛼1 − 1) ≥ 𝐹𝑡(𝑒𝑓𝛼1+ 1)
𝑓 ≥ 1
𝛼 1ln2𝐹𝑜 +𝐹𝑡 2𝐹 𝑜 −𝐹 𝑡 = 1
𝛼 1𝑙𝑛1+ 1−
Trang 4 𝑓 ≥ 1
2.73𝑙𝑛1+0.4
1−04 = 0.33
𝑓𝑚𝑖𝑛 = 𝟎 𝟑𝟑
0.5
2.a Phân tích phương, chiều lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít - bánh vít:
0.25
0.5
2.b Góc nghiêng của cặp bánh răng trụ răng nghiêng để khoảng cách trục 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 :
𝑎𝑤1 =𝑚1(𝑍1+ 𝑍2)
2𝑐𝑜𝑠
𝑎𝑤2 =𝑚2(𝑞 + 𝑍4)
2
Để 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 ta có:
𝑚1(𝑍1+ 𝑍2)
𝑚2(𝑞 + 𝑍4) 2
𝑐𝑜𝑠=𝑚1(𝑍1+𝑍2)
𝑚2(𝑞+𝑍4)
= 𝟗 𝟕𝟎
0.25
0.25 2.c Hiệu suất bộ truyền trục vít – bánh vít:
𝑡𝑔 =𝑍3
𝑞 = 0,2 => = 11,620
𝜑 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔(𝑓) = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔(0.15) => 𝜑 = 8.530
𝑇𝑉 = 0,95 𝑡𝑔
𝑡𝑔( +𝜑)= 𝟎 𝟓𝟐𝟖
0.25 0.25
2.d Trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít:
𝑇4 = 9,55 106∗ 𝑃4
𝑛4= 𝟑𝟏𝟖𝟑𝟑𝟑𝑁𝑚𝑚 𝑇3 = 𝑇4
𝑢𝑇𝑉∗ ô∗ 𝑇𝑉 = 𝟐𝟎𝟏𝟏𝟒𝑁𝑚𝑚 Với:
𝑢𝑇𝑉 =𝑍4
𝑍3 =
60
2 = 30
ô = 1
𝐹𝑡2 = 2𝑇4
𝑑𝑤4 =
2𝑇4
𝑚2𝑍4 = 𝟐𝟔𝟓𝟑(𝑁)
0.25
Trang 5Cách 1:
𝐹𝑡3 =2𝑇3
𝑑𝑤3 =
2𝑇2
𝑚2𝑞 = 𝟏𝟎𝟎𝟔(𝑁)
Cách 2: 𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4𝑡𝑔(+ 𝜑)
0.25 0.25
3.a Tỷ số truyền 𝑢16 =𝜔1
𝜔 6 :
HBR= HBR thường + HBR hành tinh + HBR thường
HBR thường:
𝑢12 = +𝑍2
𝑍1 =
𝑛1
𝑛2 =
1
2 = 𝟑
Hệ hành tinh:
𝑢2′4/𝑐 =2′−𝑐
4−𝑐 =
𝑛2′− 𝑛𝑐
𝑛4− 𝑛𝑐 = (−1)
2 𝑧3
𝑧2′
𝑧4
𝑧3′ = 4
1 −2′
𝑐 = 4 => 2′
𝑐 = −𝟑
HBR thường:
𝑢56 = −𝑍6
𝑍5 = −
𝑛5
𝑛6 = −
5
6 = −𝟐
𝒖𝟏𝟔 = 𝜔1
𝜔6 =
1
2∗
2′
𝑐 ∗ −
5
6 = 𝟏𝟖
0.5
0.25 0.25
3.b Tốc độ quay n6 của bánh răng Z6
𝑢16= 𝑛1
𝑛6
𝑛6 = 𝑛1
𝑢 16 = 𝟒𝟎 (𝑣ò𝑛𝑔
𝑝ℎú𝑡)
Bánh răng Z6 cùng chiều quay với bánh răng Z1
0.5
0.5
4 Tóm tắt:
𝐹𝑡1 = 5000𝑁
𝐹𝑟1 = 1848𝑁
𝐹𝑎1 = 882𝑁
𝐹𝑡2 = 6250𝑁
𝐹𝑟2 = 2310𝑁
𝐹𝑎2 = 1102𝑁 4.4 Phản lực:
𝑀𝑎1 = 𝐹𝑎1𝑑1
2 = 𝟖𝟖𝟐𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚
𝑀𝑎2 = 𝐹𝑎2𝑑2
2 = 𝟖𝟖𝟏𝟔𝟎𝑁𝑚𝑚 + PT cân bằng mômen tại B theo phương Y:
∑ 𝑚𝐵(𝑅⃗ 𝑦) = −𝑀𝑎1+ 𝐹𝑟1∗ 𝐿1+ 𝐹𝑟2∗ 𝐿2− 𝑀𝑎2+ 𝑅𝐷𝑌 ∗ (𝐿2+ 𝐿3) = 0
𝑅𝐷𝑌 = − (−𝑀𝑎1 +𝐹𝑟1∗𝐿1+𝐹𝑟2∗𝐿2−𝑀𝑎2)
(𝐿 2 +𝐿 3 ) = −𝟏𝟒𝟗𝟏(𝑁) +PT cân bằng lực:
∑ 𝑅 = −𝐹𝑟1+ 𝑅𝐵𝑌+ 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 = 0
0.25
0.25
𝑑1= 200(𝑚𝑚)
𝑑2 = 160(𝑚𝑚)
𝐿1 = 150(𝑚𝑚)
𝐿2 = 150(𝑚𝑚)
𝐿3 = 150(𝑚𝑚) [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎
Trang 6 𝑅𝐵𝑌 = −𝑅𝐷𝑌− 𝐹𝑟2+ 𝐹𝑟1 = 𝟏𝟎𝟐𝟗(𝑁)
+ PT cân bằng mômen tại B theo phương X
∑ 𝑚𝐵(𝑅⃗ 𝑥) = −𝐹𝑡1∗ 𝐿1+ 𝐹𝑡2∗ (𝐿2) − 𝑅𝐷𝑋∗ (𝐿2+ 𝐿3) = 0
𝑅𝐷𝑋 =−𝐹𝑡1 ∗𝐿1+𝐹𝑡2∗(𝐿2)
(𝐿 2 +𝐿 3 ) = 𝟔𝟐𝟓(𝑁) +PT cân bằng lực:
∑ 𝑅 = 𝑅𝐵𝑋 − 𝐹𝑡1+ 𝑅𝐷𝑋− 𝐹𝑡2 = 0
𝑅𝐵𝑋 = −𝑅𝐷𝑋+ 𝐹𝑡1+ 𝐹𝑡2 = 𝟏𝟎𝟔𝟐𝟓(𝑁)
0.25
0.25 4.b Vẽ biểu đồ momen
0.25
0.75
0.25
Trang 7𝑇 = 𝐹𝑡1∗𝑑1
2 = 𝐹𝑡2∗
𝑑2
2 = 𝟓𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚
0.25 4.c Moment tương đương tại vị trí C:
𝑀𝑡đ−𝐶 = √𝑀𝑢𝑥2 + 𝑀𝑢𝑦2 + 0.75𝑇2 = √2236702+ 937502+ 0.75 ∗ 5000002
= 𝟒𝟗𝟔𝟑𝟎𝟒𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện C:
𝑑𝐶 ≥ √𝑀𝑡đ−𝐶
0.1[𝜎𝐹]
3
= 𝟒𝟔 𝟑𝑚𝑚
Chọn 𝑑𝐶 ≥ 𝟒𝟖(𝑚𝑚)
Mở rộng: Moment tương đương tại vị trí B:
𝑀𝑡đ−𝐵 = √𝑀𝑢𝑥2 + 𝑀𝑢𝑦2 + 0.75𝑇2
= √2772002+ 7500002+ 0.75 ∗ 5000002 = 909307𝑁𝑚𝑚
Đường kính trục tại tiết diện B:
𝑑𝐵 ≥ √𝑀𝑡đ−𝐵
0.1[𝜎𝐹]
3
= 56.7𝑚𝑚
Vì tại B lắp ổ lăn nên ta chọn: 𝑑𝐵 ≥ 𝟔𝟎(𝑚𝑚)
0.25
0.25
Trưởng Bộ Môn TKM GV Kiểm tra đáp án
TS Văn Hữu Thịnh TS Nguyễn Minh Kỳ
