Đề thi cuối học kỳ II năm học 2016-2017 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 I NĂM HỌC 2016-2017 Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy
Mã môn học: TMMP230220
Đề số/Mã đề: HK2-2016-2017 Thời gian: 90 phút
Được phép sử dụng tài liệu
Câu 1 (2,5 điểm)
Bộ truyền xích con lăn có tốc độ quay đĩa xích dẫn n1= 380v/ph, số răng trên đĩa dẫn 𝑍1 =
23 răng, tỷ số truyền u=2 Công suất truyền đi 𝑃1 = 5,2 kW Hệ số sử dụng K=2,5
a/ Xác định bước xích pc theo điều kiện bền mòn, trong các trường hợp: một dãy xích và
ba dãy xích? (1,5đ)
b/ Trong trường hợp chọn một dãy xích, lấy khoảng cách trục a= 40pc, g=9,81 m/s2 và xích đặt nằm ngang Hãy tính lực căng trên các nhánh xích khi bộ truyền làm việc? (1đ)
Câu 2: (2,5 điểm)
Cho cơ cấu nâng như hình 1, gồm bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có Z1 = 25, Z2=
50 và bộ truyền trục vít có Z3= 2, Z4= 60 Bán kính tay quay R= 300mm, đường kính tang Dt= 250mm Trọng lượng vật nâng Q= 30000N và vận tốc vật nâng 𝑉𝑛 = 0,05m/s Xem hiệu suất của ổ lăn và bánh răng bằng một Hiệu suất bộ truyền trục vít = 0,82
a/ Xác định phương chiều các lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng và trục vít khi nâng vật với vận tốc không đổi? (0,75đ)
b/ Tính tốc độ quay của tay quay? (0,75đ)
c/ Xác định trị số lực vòng Ft cần thiết tác dụng lên tay quay để nâng được vật Q? (1đ)
Hình 1 Hình 2
Câu 3: (2 điểm)
Cho hệ bánh răng như hình 2 Các số răng Za = 3Zb , Z1= 40, Z2 = 80, 𝑍2′=20, Z3 = 40 Các bánh răng Za và Z3 quay ngược chiều nhau với tốc độ na= 100v/ph và n3 = 200v/ph Xác định chiều quay và tốc độ quay cần C ?
Câu 4: (3 điểm)
Cho trục dẫn động của cơ cấu tời quay tay có sơ đồ như hình 3 Lực tác dụng lên tay quay
có độ lớn 𝐹𝑡𝑞 = 150𝑁, chiều như hình vẽ Bánh răng dẫn 1, răng trụ răng nghiêng có số răng 𝑍1 = 20răng, mô đun pháp 𝑚𝑛 = 4𝑚𝑚 và góc nghiêng =120 Các kích thước 𝐿1 = 100𝑚𝑚, 𝐿2 = 200𝑚𝑚, 𝐿3 = 200𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎 Hãy:
Trang 2a/ Tính trị số các lực ăn khớp tác dụng lên bánh răng? (0,5đ)
b/ Xác định phản lực tại các gối đỡ B và D (1đ)
c/ Vẽ biểu đồ mômen uốn 𝑀𝑥, 𝑀𝑦,mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại các tiết diện nguy hiểm (1đ)
d/ Xác định đường kính trục tại tiết diện C? (0,5đ)
Hình 3 Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi
Chuẩn đầu ra của học phần (về kiến thức) Nội dung
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 2
[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 3 Câu 4
GVC.TS Văn Hữu Thịnh
TP.HCM, ngày 10 tháng 6 năm 2017
Thông qua bộ môn
Trang 3ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220)
Ngày thi: 14-6-2017
1.a Xác định bước xích p c theo điều kiện bền mòn, trong các trường hợp: một dãy
xích và ba dãy xích:
+ TH1: Một dãy xích: => 𝐾𝑥 = 1
𝑛1 = 380𝑣/𝑝ℎ => 𝑛01 = 400𝑣/𝑝ℎ
01
1
400
1, 053 380
n
n K
n
01
1
25
1, 087 23
z
z K
z
1
1, 053*1, 087 * 2, 5
1
z n t
x
K K K
K
Vậy, bước xích 𝑝𝑐 được chọn là: 𝒑𝒄 = 𝟐𝟓, 𝟒𝒎𝒎
+ TH2: Ba dãy xích: => 𝐾𝑥 = 2,5
1
1, 053*1, 087 * 2, 5
2, 5
z n t
x
K K K
K
Vậy, bước xích 𝑝𝑐 được chọn là: 𝒑𝒄 = 𝟏𝟗, 𝟎𝟓𝒎𝒎
0,5 0,5
0,25 0,25 1.b Trong trường hợp chọn một dãy xích, lấy khoảng cách trục a= 40p c , g=9,81 m/s 2
và xích đặt nằm ngang Hãy tính lực căng trên các nhánh xích khi bộ truyền làm việc:
+ Lực căng ban đầu:
𝐹0 = 𝑘𝑓𝑎𝑞𝑔 (𝑁)
- 𝑘𝑓: Hệ số phụ thuộc vào độ võng xích (xích đặt nằm ngang)=> 𝑘𝑓 = 6
- q: Khối lượng trên 1 mét xích, q= 2,57kg
𝐹0 = 𝑘𝑓𝑎𝑞𝑔 = 6 ∗ 40 ∗ 25,4 ∗ 2,57 ∗ 9,81 ∗ 10−3 = 𝟏𝟓𝟑, 𝟕𝑁 + Lực căng phụ:
𝐹𝑣 = 𝑞𝑣2 (𝑁)
𝑣 = 𝑝𝑍1𝑛1
60 103 =25,4 ∗ 23 ∗ 380
60 103 = 𝟑, 𝟕𝑚/𝑠
𝐹𝑣 = 𝑞𝑣2 = 2,57 ∗ 3,72 = 𝟑𝟓, 𝟐(𝑁) + Lực căng trên nhánh bị dẫn:
𝐹2 = 𝐹0+ 𝐹𝑣 = 𝟏𝟖𝟖, 𝟗𝑁 + Lực căng trên nhánh dẫn:
𝐹1 = 𝐹2+ 𝐹𝑡= 𝟏𝟓𝟗𝟒, 𝟑𝑁 Với, 𝐹𝑡 = 1000𝑃1
𝑣 = 1405,4𝑁
0,25
0,25 0,25 0,25
Trang 42.a Phân tích lực tác dụng lên các cặp bánh răng:
0,25
0,5
2.b Tính tốc độ quay của tay quay:
𝑢𝑐 =𝑍2
𝑍1
𝑍4
𝑍3 =50 25
60
2 = 60 = 𝑛𝐼
𝑛𝐼𝐼𝐼
𝑛𝐼 = 60𝑛𝐼𝐼𝐼 = 60 ∗ 3,82 = 𝟐𝟐𝟗, 𝟐(𝑣
𝑝ℎ) Với, 𝑛𝐼𝐼𝐼 =60∗103𝑉𝑛
𝜋𝐷𝑡 = 𝟑, 𝟖𝟐(𝑣
𝑝ℎ)
0,25
0,5 2.c Xác định trị số lực vòng F t cần thiết tác dụng lên tay quay để nâng được vật Q:
𝑇𝐼𝐼𝐼 = 𝑄𝐷𝑡
2 = 30000 ∗
250
2 = 𝟑𝟕𝟓𝟎𝟎𝟎0𝑁𝑚𝑚
𝑇𝐼𝐼 = 𝑇𝐼𝐼𝐼
𝑢𝑇𝑉 ∗ô ∗𝑇𝑉 =
3750000
30 ∗ 1 ∗ 0.82 = 𝟏𝟓𝟐𝟒𝟑𝟗𝑁𝑚𝑚
𝑇𝐼 = 𝑇𝐼𝐼
𝑢𝐵𝑅 ∗ô ∗𝐵𝑅 =
152439
20 ∗ 1 ∗ 1 = 𝟕𝟔𝟐𝟐𝟎𝑁𝑚𝑚
𝐹𝑡𝑞 = 𝑇𝐼
𝑅 =
76220
300 = 𝟐𝟓𝟒, 𝟏𝑁
0,25 0,25 0,25 0,25
3 HBR= HBR thường + HBR vi sai
+ HBR thường ăn khớp trong:
𝑢𝑎𝑏 = (−1)𝑘𝑍𝑏
𝑍𝑎 = (−1)
0𝑍𝑏
𝑍𝑎 =
𝑛𝑎
𝑛𝑏 =
1
2 =
1 3
=> 𝑛𝑏 = 𝑛𝑎
𝑢𝑎𝑏 = 𝟑𝟎𝟎(𝑣𝑔
𝑝ℎ)
+ Hệ vi sai:
𝑢13/𝑐 =1−𝑐
3−𝑐 =
𝑛1− 𝑛𝑐
𝑛3− 𝑛𝑐 = −
𝑧2
𝑧1
𝑧4
𝑧2′ = −𝟒
𝑛1− 𝑛𝑐 = −4(𝑛3− 𝑛𝑐)
=> 𝑛 =𝑛1+4(𝑛3)=𝑛𝑏+4(−𝑛3)=𝟑𝟎𝟎−𝟒∗𝟐𝟎𝟎 = −𝟏𝟎𝟎(𝑣𝑔)
0,5
0,5
0,5
Trang 54 Tóm tắt:
4.a Tính trị số các lực ăn khớp tác dụng lên bánh răng:
𝑇 = 𝐹𝑡𝑞∗ 𝑅 = 𝟑𝟕𝟓𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚
𝑑𝑤1 =𝑚𝑛𝑍1
𝑐𝑜𝑠𝛽 = 𝟖𝟏, 𝟕𝟗(𝑚𝑚)
𝐹𝑡1 = 2𝑇
𝑑𝑤1 = 𝟗𝟏𝟕𝑁
𝐹𝑟1 = 𝐹𝑡1 𝑡𝑔
𝑐𝑜𝑠𝛽 = 𝟑𝟒𝟏, 𝟐𝑁
𝐹𝑎1 = 𝐹𝑡1𝑡𝑔𝛽 = 𝟏𝟗𝟒, 𝟗𝑁
0,5
4.b Phản lực tại gối B và D:
𝑚𝑎1 = 𝐹𝑎1𝑑𝑤1
2 = 𝟕𝟗𝟕𝟏𝑁𝑚𝑚 + PT cân bằng mômen tại B theo phương Y
∑ 𝑚𝐵(𝑅⃗ 𝑦) = −𝑚𝑎1− 𝐹𝑟1∗ 𝐿2+ 𝑅𝐷𝑌(𝐿2+ 𝐿3) = 0
𝑅𝐷𝑌 = 𝑚𝑎1+ 𝐹𝑟1∗𝐿2
(𝐿2+𝐿3) =7971+341,2∗200
400 = 𝟏𝟗𝟎, 𝟓𝑁 +PT cân bằng lực:
∑ 𝑅 = 𝑅𝐵𝑌− 𝐹𝑟1+ 𝑅𝐷𝑌 = 0
𝑅𝐵𝑌 = −𝑅𝐷𝑌+ 𝐹𝑟1 = −190,5 + 341,2 = 𝟏𝟓𝟎, 𝟕𝑁
+ PT cân bằng mômen tại B theo phương X
∑ 𝑚𝐵(𝑅⃗ 𝑥) = 𝐹𝑡𝑞∗ 𝐿1− 𝐹𝑡1𝐿2 + 𝑅𝐷𝑋(𝐿2+ 𝐿3) = 0
𝑅𝐷𝑋 =−𝐹𝑡𝑞∗𝐿1+𝐹𝑡1𝐿2
(𝐿2+𝐿3) =−150∗100+917∗200
+PT cân bằng lực:
∑ 𝑅 = 𝑅𝐵𝑋 − 𝐹𝑡𝑞 + 𝑅𝐷𝑋 − 𝐹𝑡1 = 0
𝑅𝐵𝑋 = −𝑅𝐷𝑋 + 𝐹𝑡𝑞+ 𝐹𝑡1 = −421 + 150 + 917 = 𝟔𝟒𝟔𝑁
0,25
0,25
0,25
0,25
𝐹𝑡𝑞 = 150𝑁 ; 𝑅 = 250(𝑚𝑚); 𝛽 = 120, 𝑍1 = 20, 𝑚𝑛 = 4𝑚𝑚
𝐿1 = 100(𝑚𝑚); 𝐿2 = 200(𝑚𝑚); 𝐿3 = 200(𝑚𝑚)
[𝜎𝐹] = 50𝑀𝑝𝑎;
Trang 64.c Vẽ biểu đồ mômen
0,25
0,5
0,25
Trang 74.d Đường kính tại tiết diện nguy hiểm C:
Moment tương đương tại vị trí C:
𝑀𝑡đ𝐶 = √𝑀𝑢𝑥𝐶2 + 𝑀𝑢𝑦𝐶2 + 0.75𝑇2
= √381082+ 842022+ 0.75 ∗ 375002 = 𝟗𝟕𝟗𝟔𝟑 𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện C:
𝑑 ≥ √ 𝑀𝑡đ
0.1[𝜎𝐹]=
3
𝟐𝟔, 𝟗𝟔𝑚𝑚
Vì tại C lắp bánh răng nên chọn dc=28 mm
0,25
0,25
Trưởng Bộ Môn TKM
GVC.TS Văn Hữu Thịnh
