TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ THI HỌC KỲ KHOA CƠ KHÍ Môn : Cơ học máy BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Thời gian: 90 phút - Được phép dùng tài liệu - Đề thi gồm Bài (2.5đ): Bộ truyền đai dẹt (vải cao su) có: - Tỉ số truyền u = 2.8 - Hệ số trượt ξ = - Đường kính bánh đai dẫn d1 = 225 mm - Số vòng quay trục dẫn n1 = 960 v/ph - Khoảng cách trục a = 1800 mm - Lực căng đai ban đầu F0 = 550N - Hệ số ma sát dây đai bánh đai f = 0.25 Xác định: a) Góc ôm bánh dẫn α1 (độ) b) Chiều dài dây đai L (mm) c) Vận tốc dài bánh đai v1 (m/s) d) Công suất tối đa mà truyền đai dẹt truyền P1 (kW) Bài (2.5 đ) : Bộ truyền xích ống lăn dãy có: - Công suất truyền P1 = 5.38 kW - Tỉ số truyền u = 2.5 - Số vòng quay trục dẫn n1 = 180 v/ph - Tải trọng tĩnh, đặt nằm ngang, bôi trơn liên tục, làm việc ca / ngày, khoảng cách trục điều chỉnh được, khoảng cách trục a ≈ 40 pc Xác định a) Số mắt xích X b) Hệ số hiệu chỉnh K c) Công suất tính toán Pt (kW) d) Tra bảng tìm bước xích tiêu chuẩn pc (mm) để đủ bền Bài (3 đ) : Cho trục truyền hình sau Biết: − Ft1 = 9000 N; Fr1 = 3390 N; Fa1=2410N; Ft2 = 6000 N; Fr2 = 2325 N; Fa2 = 2185 N; − L1 = 150mm; L2 = 150 mm; L3 = 100mm; d1 = 120 mm; d2 = 180 mm − Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo trục [σ] = 50MPa a) Tính phản lực gối tựa (RAx, RAy, RBx, RBy) b) Vẽ biểu đồ mô men Mx My T c) Tính đường kính trục d (mm) tiết diện nguy hiểm Bài (2 đ) : Một giá đỡ chịu tác dụng tải trọng F = 4000 N giữ chặt nhóm bulông hình sau Sử dụng mối ghép bulông có khe hở Vật liệu bulông thép Ct3 có giới hạn bền kéo cho phép [σk] = 100 MPa Hệ số ma sát ghép f = 0.25; hệ số an tòan k = 1.7; Các kích thước A = 400mm; B = 300mm; C = 800 mm Hãy xác định: a/ Lực xiết V (N) bu lông chịu lực lớn để tránh trượt b/ Đường kính chân ren d1 (mm) chọn bulông tiêu chuẩn để đủ bền Bu lông D1 (mm) M8 6.47 M10 8.376 Giáo Viên đề TS Phan Tấn Tùng Bảng tiêu chuẩn bu lông M12 M16 M20 10.106 13.835 17.294 M24 20.752 M30 26.211 Chủ nhiệm môn PGS.TS Phạm Huy Hoàng Ngày thi : tháng năm 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Đáp án đề thi môn Cơ học máy Thi ngày 3/1/2012 Câu 1a Đường kính bánh đai bị dẫn Góc ôm bánh dẫn Nội dung Điểm 0.25 d = u.(1 − ξ ).d1 = 2.8 × (1 − )× 225 = 630mm d −d 630 − 225 α = 180 − 57 = 180 − 57 = 167 18 0.25 a 1800 1b Chiều dài dây đai (d − d1 )2 = ×1800 + π (630 + 225) + (630 − 225)2 = 4966mm π L = 2a + (d + d1 ) + 2 4a ×1800 1c π d1.n1 π × 225 × 960 v1 = = = 11.31m / s Vận tốc dài dây đai 6.10 6.10 1d Đổi đơn vị α1 = 167.180 = 2.918 rad ( fα ) ( 0.25× 2.918 ) F0 e − × 550 e −1 = =384.33 N fα 0.25× 2.918 e +1 e +1 F × v 384.33 × 11.31 Công suất mà truyền đai truyền P1MAX = tMAX = ≈ 4.35kW 1000 1000 2a Số đĩa xích dẫn Z1 Z1 = 29 − 2u = 29 − × 2.5 = 24 Số đĩa xích bị dẫn Z2 Z = u.Z1 = 2.5 × 24 = 60 FtMAX = Lực vòng cực đại 0.5 0.5 0.25 0.5 0.25 0.25 0.25 2a Z + Z1 ⎛ Z − Z1 ⎞ pc X = + +⎜ ⎟ pc ⎝ 2π ⎠ a Số mắt xích X X ≈ × 40 + 60 + 24 ⎛ 60 − 24 ⎞ = 122.82 mắt +⎜ ⎟ ⎝ 2π ⎠ 40 Chọn X=124 mắt 2b Hệ số hiệu chỉnh K K = K r K a K o K b K dc K lv K r = : tải trọng tĩnh 0.5 0.25 K a = : a ≈ 40 pc K = : đặt nằm ngang K b = 0.8 : bôi trơn liên tục K dc = : khoảng cách trục điều chỉnh K lv = 1.12 : làm việc ca/ngày K = 1× 1× 1× 0.8 × 1× 1.12 = 0.896 2c K K z K n Công suất tính toán Pt = P1 chọn n01 = 200 vg / ph Kx 25 25 200 n Kz = = K n = 01 = K x = 1.7 : xích dãy n1 180 Z1 24 25 200 0.896 × × 24 180 × 5.38 = 3.282 kW ⇒ Pt = 1.7 2d Tra bảng 5.4 với n01 = 200 vg / ph chọn [P ] = 4.8 kW > Pt Từ ta chon bước xích tiêu chuẩn pc = 19.05 mm 3a 0.5 0.5 0.25 0.25 Thay trục dầm sức bền T1 = T2 = Ft1 Mômen xoắn phát sinh d1 d 120 = Ft 2 = 9000 × = 540000 Nmm 2 Mômen uốn phát sinh d 120 d 180 M = Fa1 = 2410 × = 144600 Nmm M = Fa 2 = 2185 × = 196650 Nmm 2 2 Phương trình cân mômen điểm A mặt phẳng đứng ← ∑M A x = −150 Fr − M + 300 RBy − 400 Fr1 + M = Phản lực gối B theo phương đứng 150 Fr + M + 400 Fr1 − M 150 × 2325 + 196650 + 400 × 3390 − 144600 RBy = = = 5856 N 300 300 Phương trình cân lực theo phương y ↓ ∑ Fy = − RAy + Fr + Fr1 − RBy = RAy = Fr + Fr1 − RBy = 2325 + 3390 − 5856 = −141 N Phương trình cân mômen điểm A mặt phẳng ngang ← ∑M A y 0.25 = 150 Ft − 400 Ft1 + 300 RBx = − 150 Ft + 400 Ft1 − 150 × 6000 + 400 × 9000 = = 9000 N 300 300 Phương trình cân lực theo phương x ↓ ∑ Fx = − R Ax − Ft − Ft1 + RBx = RBx = 3b 0.25 R Ax = − Ft − Ft1 + RBx = −6000 − 9000 + 9000 = −6000 N Biểu đồ mômen mặt phẳng đứng Mx (Nmm) 0.25 0.25 0.5 Biểu đồ mômen mặt phẳng ngang My (Nmm) 0.5 Biểu đồ mômen xoắn T (Nmm) 0.25 3c Mômen tương đương tiết diện nguy hiểm (vị trí lắp lăn B) M td = M x2 + M y2 + 0.75T M td = 194400 + 9000002 + 0.75 × 540000 = 1032711 N Đường kính trục tiết diện nguy hiểm d ≥3 M td 1032711 =3 = 59.11 mm 0.1× [σ ] 0.1× 50 0.25 0.25 Chọn d = 60mm 4a Chia lực F thành lực theo phương đứng ngang Mômen phát sinh dời lực F trọng tâm bề mặt ghép A⎞ 400 ⎞ ⎛ ⎛ T = F cos 450 ⎜ C − ⎟ = 4000 × cos 450 ⎜ 800 − ⎟ = 1697056 Nmm ⎠ 2⎠ ⎝ ⎝ Khỏang cách từ trọng tâm mối ghép đến tâm bu lông B 300 A 400 r2 = r4 = = = 150 mm r1 = r3 = = = 200 mm 2 2 F 4000 Lực tác động lên bu lông lực F FQ1 = FQ = FQ = FQ = = = 1000 N 4 Lực tác động mômen T lớn bu lông Tr1 1697056 × 200 FM = FM = = = 2715 N ∑ ri 2002 + 1502 ( ) Vậy bu lông chịu lực lớn (vì FM2 < FM1) Lực tác động lên bu lông là: F1 = FQ21 + FM2 + FQ1FM cos 450 = 1000 + 27152 + × 1000 × 2715 × cos 450 = 3494 N Lực xiết V lắp có khe hở để tránh trượt 4b kF1 1.7 × 3494 = = 23759 N if × 0.25 × 1.3 × 23759 = 19.83mm π [σ ] π ×100 Chọn bu lông tiêu chuẩn M24 có d1=20.752mm Hết đáp án Đường kính chân ren d1 ≥ × 1.3 × V V= = 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 ... bulông thép Ct3 có giới hạn bền kéo cho phép [σk] = 100 MPa Hệ số ma sát ghép f = 0.25; hệ số an t an k = 1.7; Các kích thước A = 400mm; B = 300mm; C = 800 mm Hãy xác định: a/ Lực xiết V (N) bu... 8.376 Giáo Viên đề TS Phan Tấn Tùng Bảng tiêu chuẩn bu lông M12 M16 M20 10.106 13.835 17.294 M24 20.752 M30 26.211 Chủ nhiệm môn PGS.TS Phạm Huy Hoàng Ngày thi : tháng năm 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH... thành lực theo phương đứng ngang Mômen phát sinh dời lực F trọng tâm bề mặt ghép A⎞ 400 ⎞ ⎛ ⎛ T = F cos 450 ⎜ C − ⎟ = 4000 × cos 450 ⎜ 800 − ⎟ = 1697056 Nmm ⎠ 2⎠ ⎝ ⎝ Khỏang cách từ trọng tâm mối