Đề thi cuối HK161 môn Chi tiết máy - Năm học 2016-2017 - Trường Đại học Bách khoa (Có đáp án)

ầu), làm việc 2 ca và khoảng cách trục không điều chỉnh được. Hãy xác định: a. Số mắt xích X (làm tròn theo số nguyên chẵn). (1,0đ) b. Bước xích pc. Khi thay đổi điều kiện bôi trơn sang bôi trơn định kỳ thì bước xích vừa chọn còn phù hợp không, tại sao? (1,0đ) CÂU 2 (2,0 điểm) Cho hệ thống bánh răng như hình 1 (truyền từ trục I sang trục IV). Số vòng quay trục I là n1=2880 vg/ph. Moment xoắn trên trục I là T1=250.000Nmm. Xác định: a. Số vòng quay trục IV. (0,5đ) b. Phương và chiều các lực tác dụng lên các bánh răng. Lực nào sẽ đổi chiều khi thay đổi chiều quay trục I ? (1,0đ) c. Moment xoắn trên trục IV (giả sử hiệu suất của hệ thống bằng 1) (0,5đ) CÂU 3 (1,0 điểm) Chu kỳ tải trọng tác động lên bánh răng chủ động số 5 cho ở câu 2 (hình 2). Bánh răng chế tạo từ thép hợp kim thấm carbon, độ rắn bề mặt 65HRC. Số vòng quay bánh răng số 5 (tính từ câu 2). Bộ truyền làm việc 6000h. Hãy xác định: a. Số chu kỳ làm việc tương đương NHE và hệ số tuổi thọ KHL của bánh răng 5. (0,5đ) b. Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] của bánh răng số 5. (0,5đ) Hình 1 10s 10s20s T t T 0,75T 0,5T Hình 2 Z1=20 Z2=60 Z3=22 Z5=20Z6=40 Z4=44 Trục I Trục III Trục IV Trục II Trang 2/2 CÂU 4 (3,0 điểm) Trục trung gian của hệ thống truyền động (hình 3) được chế tạo bằng vật liệu giới hạn mỏi uốn cho phép [σF] = 80MPa, truyền moment xoắn T=500.000 Nmm. Góc ăn khớp của bánh răng tiêu chuẩn α=20o. Bánh răng trụ 2 có d2=200mm; bánh răng côn 3 có dm3=100mm, nửa góc côn chia là δ3=25o. a. Phân tích lực tác dụng lên bánh răng 2 và 3. (0,5đ) b. Hãy tính phản lực liên kết tại các gối đỡ (1,0đ) c. Vẽ các biểu đồ moment nội lực. Tính đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm (1,5đ) x y z 100 100 100 3tF 3aF 3rF 2tF 2rF A B C D CÂU 5 (2,0 điểm) Ổ bi đỡ 1 dãy chịu lực hướng tâm Fr = 7000N và lực dọc trục Fa=1350N, làm việc với tuổi thọ thiết kế LH=5000giờ. Số vòng quay của trục là n=980vg/ph, đường kính ngõng trục tại vị trí ổ lăn là d=50mm. Cho các hệ số Kσ=1,2; Kt=1. Hãy xác định: a. Tuổi thọ LH (triệu vòng quay) và tải quy ước Q (kN). (1,0đ) b. Chọn ổ tiêu chuẩn trong bảng dưới để đủ bền, xác định lại tuổi thọ thực tế tương ứng. (1,0đ) Cỡ đặc biệt nhẹ Cỡ nhẹ Cỡ trung Cỡ nặng Ký hiệu ổ 110 210 310 410 C(kN) 16,5 27,5 48,5 68,5 Duyệt của bộ môn Giảng viên ra đề thi ThS. Thân Trọng Khánh Đạt ------ Hết ----- Hình 3 Trang 1/6 ĐÁP ÁN BÀI NỘI DUNG ĐIỂM 1.a Số răng đĩa xích dẫn: 1 29 2 29 2 2 25z u (răng) Với tỷ số truyền: 1 2 200 2 100 n u n Số răng đĩa xích bị dẫn: 2 1 25 2 50z z u (răng). Số mắt xích được xác định theo công thức sau: 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 65 25 50 50 25 167,74 2 2 65 c c c c c c z z z z pa X p a p p p p Chọn X=118 mắt xích 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 1.b Công suất tính tóan của bộ truyền xích: Theo (5.25 - trang 181) 1 1, 344.1.1 6 8, 064 1 z n t x KK K P P K (Kw) Trong đó: 0,125đ 1,2.0,8.1,25.1,25.0,8.1,12 1,344 r a o dc b lv K K K K K K K - Kr=1,2 – tải trọng va đập nhẹ. - Ka=0,8 – hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục a=65pc. - Ko=1,25 – bộ truyền đặt thẳng đứng. - Kdc=1,25 – khoảng cách trục xích không điều chỉnh được. - Kb=0,8 - bôi trơn liên tục. - Klv=1,12 – làm việc 2 ca. 0,25đ 1 25 / 25 / 25 1 z K z 01 1 / 200 / 200 1 n K n n với n01=200v/p - bảng 5.4 [1] 1 x K với xích ống con lăn 1 dãy 0,125đ Bước xích được chọn theo điều kiện bền mòn: Theo bảng 5.4 – tr.182 tương ứng Pt=8,064 kW và số vòng quay n01=200 v /p, ta chọn pc=25,4 mm với [P]=11 kW > Pt=8,064 kW. 0,25đ Khi chuyển sang bôi trơn định kỳ thì Kb=1,5hệ số tải trọng 1,2.0,8.1,25.1,25.1,5.1,12 2,52 r a o dc b lv K K K K K K K Khi đó công suất tính toán: 0,25đ Trang 2/6 2,52.1.1.6 15,12( ) [ ] 11( ) 1 z n t x KK K P P kW P kW K Do đó bước xích pc=25,4mm không còn phù hợp. TỔNG ĐIỂM BÀI 1 2,0đ 2.a Tỷ số truyền chúng của hệ thống: 2 4 6 1 3 5 40 44 60 12 20 22 20 I IV z z z n u z z z n Số vòng quay của trục 4: 2880 240 12 I IV n n u (vòng/phút) 0,5đ 2.b Xác định chiều quay trên các trục: Z1=20 Z2=60 Z3=22 Z5=20Z6=40 Z4=44 Trục I Trục III Trục IV Trục II 0,25đ Xác định phương chiều của hệ lực tác dụng lên hệ thống: 1 2 3 4 56 x y z 0,5đ Trang 3/6 Khi đổi chiều quay trục I thì các lực dọc trục của bánh răng số 1,2; lực vòng trên các bánh răng 1,2,3,4,5,6 sẽ thay đổi chiều. (Lực dọc trục bánh răng côn không ảnh hưởng) 0,25đ 2.c Moment xoắn trên trục IV: 1 250.000 12 3.000.000 IV T T u Nmm 0,5đ TỔNG ĐIỂM BÀI 2 2đ 3.a Chu kỳ làm việc tương đương và hệ số tuổi thọ: Theo (6.36 - trang 224) max 3 3 6 60 1 10 0.75 20 0.5 10 60 480 6000 85, 05 10 ( ) 10 20 10 m i HE i i T N c t n T chu ky với: - c = 1 (bánh dẫn ăn khớp với 1 bánh bị dẫn). - m' = m/2 = 6/2=3 (ư/s tiếp xúc cho vết tiếp xúc đường) (dòng 6 trên xuố ng - trang 48). - 2880 480 60 / 20 44 / 22 n (vòng/phút). Theo (6.34 - trang 222) 6 0 6 6 169,1 10 1,12 85, 05 10 H Hm HL HE N K N với: - 2,4 2,4 6 0 30 30 650 169,1 10 ( ) H HB N H chu ky - mH=6: bậc của đường cong mỏi. 0,25đ 0,25đ 3.b Ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo (6.33 - trang 222) 0 lim 0, 9 0, 9 1625 1,12 1365 1,2H H HL H K MPa s với: - 0 lim 25 25 65 1625 H HRC MPa (chọn từ bảng 6.13 - trang 2 23). - sH = 1,2 (chọn từ bảng 6.13 - trang 223). 0,25đ 0,25đ TỔNG ĐIỂM BÀI 3 1,0đ 4.a Phân tích lực tác dụng lên bánh răng 2 và 3: 2 2 2 2 w 2 2 500000 5000( ) 200 tan 5000 tan 20 1819,85( ) t o r t T F N d F F N 0,125đ 0,125đ Trang 4/6 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 500000 10000( ) 100 tan cos 10000 tan 20 cos25 3298,69( ) tan sin 10000 tan 20 sin 25 1538,20( ) t o o r t o o a t T F N d F F N F F N 0,125đ 0,125đ 4.b Chuyển trục thành dầm sức bền: x y z A CB D RCy RCx Moment uốn tại vị trí bánh răng côn số 3: 3 3 3 . 1538,2 100 / 2 76910,23 2 m a a d M F Nmm Phương trình cân bằng moment theo phương X đối với điểm A: / 2 3 3 .100 .200 .300 0 3298,69 300 1819,85 100 76910,23 3653,56 200 x A r CY r a CY M F R F M R N Phương trình cân bằng lực theo phương Y: 2 3 0 1819,85 3298,69 3653,56 2174,72( ) Y r r AY CY AY F F F R R R N 0,25đ 0,25đ Phương trình cân bằng moment theo phương Y đối với điểm A: /A 2 3 .100 .300 .200 0 5000.100 10000.300 17.500( ) 200 Y t t CX BX M F F R R N Phương trình cân bằng lực theo phương X: 2 3 0 17500 5000 10000 2500( ) X t AX BX t AX F F R R F R N 0,25đ 0,25đ Biểu đồ moment uốn Mx (Nmm) trong mặt phẳng thẳng đứng (YoZ): 217.472Nmm 252.958,77Nmm 76.910,23Nmm Mx 0,25đ Trang 5/6 Biểu đồ moment uốn MY (Nmm) trong mặt phẳng thẳng đứng (XoZ): 250.000Nmm 1.000.000NmmMY 0,25đ Biểu đồ moment xoắn T (Nmm): 500.000Nmm T 0,25đ Từ biểu đồ moment, suy ra được tiết diện nguy hiểm nhất là ở vị trí B. Vớ i moment tương đương. 2 2 2 / 2 2 2 0,75 252.958,77 1.000.000 0,75 500.000 1.118.699, 3 td B X Y M M M T Nmm Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm: 333 1.118.699, 3 51,2 0,1 800,1 0,1 td F td td F F M M d mm d Chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn: d = 55 mm (vị trí lắp ổ lăn) 0,25đ 0,25đ 0,25đ TỔNG ĐIỂM BÀI 4 3đ 5.1 Tuổi thọ theo triệu vòng quay: - Theo (11.19b – trang 393) 6 6 60 60.980.5000 294 10 10 h nL L (triệu vòng) 0,25đ Chọn trước ổ 410 có Co=53kN 1350 0, 0255 53000 a o F C . Tra bảng 11.3 [*], chọn e=0,21 Tải quy ước Q, theo (11.22 - trang 394) ( ) 1.1.7000.1,2.1 8400 r a t Q XVF YF K K N Trong đó: - Fr = 70000 N; Fa = 1350N, - V = 1 với vòng trong quay (dòng thứ 2 dưới lên trang 394), - 1350 0,193 7000 a r F e VF  X =1, Y = 0 - K = 1,2, Kt = 1 0,25đ 0,25đ 0,25đ 5.b Chọn ổ bi đỡ theo khả năng tải động Theo (11.20 – trang 393) 1/ 1/38400.294 55,854( )m tt C QL kN 0,25đ Trang 6/6 Với m = 3 ứng với ổ bi (dòng 10 trên xuống trang 392) Vì tt C C . Vậy ổ cỡ nặng 410 có C=68,5 kN thỏa mãn điều kiện. 0,25đ Tuổi thọ thực tế theo triệu vòng quay: 3 * 68500 542,29 8400 m C L Q (triệu vòng) Tuổi thọ Lh tương ứng: 6 * 610 10 .542,29 9222,67 60 60.980h L L n (giờ) 0,25đ 0,25đ TỔNG ĐIỂM BÀI 5 2đ Ghi chú: Các công thức tham khảo từ sách “ Cơ sở thiết kế máy” – Nguyễn Hữu Lộc, NXB ĐHQG TpHCM 2009