Đề thi cuối kì II - Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy

bề rộng b= 50mm, chiều dày =6mm. Hệ số ma sát giữa đai và bánh đai là f= 0,32; ứng suất căng ban đầu của đai 0= 2MPa. Góc ôm trên bánh dẫn 1= 160 0 và tốc độ quay của bánh dẫn n1= 1000v/ph. Bỏ qua lực căng phụ do lực ly tâm sinh ra. a. Tính khoảng cách trục a của bộ truyền? (0,5đ) b.Tính lực căng ban đầu F0của dây đai? (0,5 đ) c.Tính công suất P1 lớn nhất truyền được? (1 đ) Câu 2: (2 điểm) Cho hệ bánh răng như hình 1 với các số răng: Za= 20, Zb= 40, 𝑍1 = 20, 𝑍2 = 60, 𝑍′2 = 30 , 𝑍3 = 60. Bánh răng Za và cần C quay cùng chiều nhau. Tốc độ quay na= 400vg/ph, nc=100vg/ph. Xác định chiều quay và tốc độ quay n3 của bánh răng Z3? Hình 1 Hình 2 Câu 3: (3 điểm) Cho hệ thống truyền động và chiều quay như hình 2. Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có tỷ số truyền u1= 3. Bộ truyền trục vít có: số mối ren trục vít Z3= 2, số răng bánh vít Z4 = 60, môdun m =8mm, hệ số đường kính q= 10. Tốc độ động cơ n1= 1450v/ph và mômen xoắn của bánh vít trên trục IIIlà TIII= 2x10 5 Nmm. Xem hiệu suất của ổ lăn và bánh răng bằng một. Hiệu suất bộ truyền trục vít = 0,72. a.Xác định phương, chiều các lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít, bánh vít ? (1đ) b. Xác định chiều quay và tốc độ quay nIII của bánh vít? (1 đ) c. Tính trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít ? (1đ) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/7 Câu 4: (3 điểm) Cho trục trung gian của hệ truyền động cơ khí như hình 3 có Z1là bánh răng trụ răng thẳng, bánh răngbị dẫn của cấp nhanh và Z2 làbánh răng nón răng thẳng, bánh răng dẫncủa cấp chậm. Bánh răng 𝑍1có: 𝐹𝑡1 = 2000𝑁, 𝐹𝑟1 = 728𝑁, 𝑑1 = 300𝑚𝑚 và bánh răng 𝑍2 có: 𝐹𝑡2 = 2500𝑁, 𝐹𝑟2 = 788𝑁, 𝐹𝑎2 = 455𝑁,𝑑𝑚 = 240𝑚𝑚. Các kích thước 𝐿1 = 150𝑚𝑚, 𝐿2 = 150𝑚𝑚, 𝐿3 = 200𝑚𝑚. Vật liệu trục có ứng suất uốn cho phép 𝜎𝐹 = 50𝑀𝑃𝑎. a.Tính phản lực tại các gối đỡ A và C?(1đ) b.Vẽ các biểu đồ nội lực mômen uốn 𝑀𝑥 , 𝑀𝑦 , mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại các tiết diện nguy hiểm? (1,5đ) c.Xác định đường kính trục tại tiết diện C theo chỉ tiêu độ bền?(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 Câu 1 [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 [G2.3]: Thành thạo trong giải quyết các bài toán về phân tích lực tác dụng lên chi tiết máy, cơ cấu máy Câu 2 Câu 3 Câu 4 [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 Câu1 Câu 4 PGS.TS. Văn Hữu Thịnh TP.HCM, Ngày15 tháng 6 năm 2018 Thông qua bộ môn Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 3/7 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220) Ngày thi: 19-6-2018 1.a Tính khoảng cách trục (a) của bộ truyền: 𝛼1 = 180 0 − 570 𝑑2 − 𝑑1 𝑎 𝑎 = 570 𝑑2 − 𝑑1 1800 − 1600 = 570 600 − 150 200 = 𝟏𝟐𝟖𝟐, 𝟓𝑚𝑚 Vậy, khoảng cách trục là a= 1282,5mm 0, 5 1.b Tính lực căng ban đầu (F0) của dây đai: + Diện tích dây đai: 𝐴 = 𝑏 ∗  = 50 ∗ 6 = 𝟑𝟎𝟎𝑚𝑚2 + Lực căng ban đầu: 𝐹0 = 0 ∗ 𝐴 = 2 ∗ 300 = 𝟔𝟎𝟎𝑁 0,5 1.c Tính công suất P1 lớn nhất truyền được: Ta có: 2𝐹𝑜 𝑒 𝑓𝛼1 − 1 ≥ 𝐹𝑡 𝑒 𝑓𝛼1 + 1 𝐹𝑡 ≤ 2𝐹𝑜 𝑒 𝑓𝛼1 − 1 𝑒𝑓𝛼1 + 1 ≤ 2 ∗ 600 ∗ 𝑒0,32∗2,79 − 1 𝑒0,32∗2,79 + 1 ≤ 𝟓𝟎𝟑, 𝟏𝑁 Để tính công suất lớn nhất, ta lấy: 𝐹𝑡 = 𝟓𝟎𝟑, 𝟏𝑁 Vận tốc bánh đai dẫn: 𝑣1 = 𝑑1𝑛1 60. 103 = 3.14 ∗ 150 ∗ 1000 60. 103 = 𝟕, 𝟖𝟓( 𝑚 𝑠 ) Công suất trên bánh dẫn: 𝑃1 = 𝐹𝑡𝑣1 1000 = 503,1 ∗ 7,85 1000 = 𝟑, 𝟗𝟓𝑘𝑊 0,5 0,25 0,5 2. HBR= HBR thường + HBR vi sai + HBR thường ăn khớp ngoài: 𝑢𝑎𝑏 = 𝑛𝑎 𝑛𝑏 = (−1)𝑘 𝑍𝑏 𝑍𝑎 = (−1)1 40 20 = −𝟐 =>𝑛𝑏 = 𝑛𝑎 𝑢𝑎𝑏 = 400 −2 = −𝟐𝟎𝟎( 𝑣𝑔 𝑝𝑕 ) + Hệ vi sai: 𝑢13/𝑐 = 1 − 𝑐 3 − 𝑐 = 𝑛1 − 𝑛𝑐 𝑛3 − 𝑛𝑐 = − 𝑧2 𝑧1 𝑧4 𝑧2′ = −𝟔 𝑛1 − 𝑛𝑐 = −6(𝑛3 − 𝑛𝑐) =>𝑛3 = 7 𝑛𝑐 −𝑛1 6 = 7(𝑛𝑐)−(−𝑛𝑏) 6 = 𝟕∗𝟏𝟎𝟎−(−𝟐𝟎𝟎) 𝟔 = 𝟏𝟓𝟎( 𝑣𝑔 𝑝𝑕 ) =>Vậy, bánh răng Z3 quay cùng chiều với bánh răng Za 0,5 1 0,5 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 4/7 3.a Phân tích lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít - bánh vít: 0,5 0,5 3.b Xác định chiều quay và tốc độ quay nIII của bánh vít: 𝑢𝑐 = 𝑢𝐵𝑅 ∗ 𝑢𝑇𝑉 = 𝑢1 ∗ 𝑍4 𝑍3 = 3 ∗ 60 2 = 𝟗𝟎 = 𝑛𝐼 𝑛𝐼𝐼𝐼  𝑛𝐼𝐼𝐼 = 𝑛𝐼 90 = 1450 90 = 𝟏𝟔, 𝟏𝟏( 𝑣 𝑝𝑕 ) 0,25 0,75 3.c Tính trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít:  Cách 1: 𝑇𝐼𝐼𝐼 = 𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 𝑇𝐼𝐼 = 𝑇𝐼𝐼𝐼 𝑢𝑇𝑉 ∗ ô ∗ 𝑇𝑉 = 200000 30 ∗ 1 ∗ 0,72 = 𝟗𝟐𝟓𝟗, 𝟑𝑁𝑚𝑚 𝐹𝑡4 = 2𝑇𝐼𝐼𝐼 𝑑4 = 2𝑇𝐼𝐼𝐼 𝑚𝑧4 = 𝟖𝟑𝟑, 𝟑𝟑𝑁 𝐹𝑡3 = 2𝑇𝐼𝐼 𝑑3 = 2𝑇𝐼𝐼 𝑚𝑞 = 𝟐𝟑𝟏, 𝟓𝑁  Cách 2:  = 0,95 𝑡𝑔 𝑡𝑔( + 𝜑) = 0,72 + 𝑡𝑔 = 𝑍3 𝑞 = 0,2 + 𝑡𝑔  + 𝜑 = 0,95∗0,2 0,72 = 0,264 𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4𝑡𝑔  + 𝜑 = 833.33 ∗ 0,264 = 𝟐𝟏𝟗, 𝟗𝑁 0,25 0,5 0,25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 5/7 4 Tóm tắt: 𝑑1 = 300𝑚𝑚; 𝐹𝑡1 = 2000𝑁; 𝐹𝑟1 = 728𝑁; 𝑑𝑚 = 240𝑚𝑚; 𝐹𝑡2 = 2500𝑁; 𝐹𝑟2 = 788𝑁; 𝐹𝑎2 = 455𝑁 𝐿1 = 150𝑚𝑚; 𝐿2 = 150𝑚𝑚; 𝐿3 = 200𝑚𝑚 𝜎 = 50𝑀𝑃𝑎; T= 𝐹𝑡1 𝑑1 2 = 𝐹𝑡2 𝑑𝑚 2 = 𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑁𝑚𝑚 𝑀𝑎2 = 𝐹𝑎2 𝑑𝑚 2 = 455 ∗ 120 = 𝟓𝟒𝟔𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 4.a Phản lực tại gối A và C: +PT cân bằng mômen tại A theo phương Y 𝑚𝐴 𝐹 𝑦 = 𝐹𝑟1 ∗ 𝐿1 + 𝑅𝐶𝑌 𝐿1 + 𝐿2 − 𝐹𝑟2 ∗ 𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 + 𝑀𝑎2 = 0  𝑅𝐶𝑌 = −𝐹𝑟1∗𝐿1+𝐹𝑟2∗ 𝐿1+𝐿2+𝐿3 −𝑀𝑎2 𝐿1+𝐿2 = = −728 ∗ 150 + 788 ∗ 150 + 150 + 200 − 54600 300 = 𝟕𝟔𝟕, 𝟑𝑁 +PT cân bằng hình chiếu các lực (trên trục oy): 𝐹 = −𝑅𝐴𝑌 + 𝐹𝑟1 + 𝑅𝐶𝑌 − 𝐹𝑟2 = 0  𝑅𝐴𝑌 = 𝑅𝐶𝑌 + 𝐹𝑟1 − 𝐹𝑟2 = 767,3 + 728 − 788 = 𝟕𝟎𝟕, 𝟑𝑁 + PT cân bằng mômen tại A theo phương X  𝑚𝐴 𝐹 𝑥 = 𝐹𝑡1 ∗ 𝐿1 − 𝑅𝐶𝑋 ∗ (𝐿1 + 𝐿2) + 𝐹𝑡2 ∗ 𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 = 0  𝑅𝐶𝑋 = 𝐹𝑡1∗𝐿1+𝐹𝑡2∗ 𝐿1+𝐿2+𝐿3 𝐿1+𝐿2 = = 1000 ∗ 150 + 2500 ∗ (150 + 150 + 200) 300 = 𝟓𝟏𝟔𝟔, 𝟕𝑁 + PT cân bằng hình chiếu các lực (trên trục ox): 𝐹 = 𝑅𝐴𝑋 + 𝐹𝑡1 − 𝑅𝐶𝑋 + 𝐹𝑡2 = 0  𝑅𝐴𝑋 = 𝑅𝐶𝑋 − 𝐹𝑡1 − 𝐹𝑡2 = 5166,7 − 2000 − 2500 = 𝟔𝟔𝟔, 𝟕𝑁 0,25 0,25 0,25 0,25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 6/7 4.b Vẽ biểu đồ mômen 0,25 0,5 0,5 0,25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 7/7 4.c Đường kính tại tiết diện nguy hiểm C: Moment tương đương tại vị trí C: 𝑀𝑡đ𝐶 = 𝑀𝑢𝑥𝐶 2 + 𝑀𝑢𝑦𝐶 2 + 0,75𝑇2 = 1030002 + 5000002 + 0,75 ∗ 3000002 = 𝟓𝟕𝟐𝟖𝟎𝟖 𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện C: 𝑑𝐶 ≥ 𝑀𝑡đ 0,1 ∗ 𝜎𝐹 = 3 𝟒𝟖, 𝟓𝟕𝑚𝑚 Vì tại C lắp ổ lăn nên chọn dc= 50 mm 0,25 0,25 Tổng cộng: 10 Thông qua bộ mônTKM PGS.TS Văn Hữu Thịnh