ĐỀ THI MÔN CHI TIẾT MÁY CÓ ĐÁP ÁN

Đại học Quốc gia Tp.HCM Trường Đại học Bách khoa Khoa Cơ khí Bộ mơn THIẾT KẾ MÁY ĐỀ THI CUỐI HỌC KỲ Môn thi : CHI TIẾT MÁY Ngày thi: 05-01-2013 Thời gian làm bài: 105 phút Sinh viên phép sử dụng tài liệu Bài 1: (2 điểm) Bộ truyền đai dẹt truyền công suất P1  kW , số vòng quay bánh dẫn n1  1250 vòng/phút, đường kính bánh dẫn d1  180 mm , khoảng cách trục a  700 mm Hệ số ma sát dây đai bánh đai f  0,2 Lực căng đai ban đầu F0  800 N Bỏ qua lực căng phụ lực ly tâm gây Hãy xác định: a Vận tốc vòng v1 lực vòng có ích Ft bánh dẫn (0,5đ) b Lực nhánh căng F1 lực nhánh chùng F2 (0,5đ) c Tỉ số truyền lớn để không xảy tượng trượt trơn (1đ) Bài 2: (3 điểm) Trục trung gian hệ thống truyền động truyền moment xoắn T  420000 Nmm Lực tác dụng lên bánh Hình Bánh trụ nghiêng (góc nghiêng 1  160 ) bánh bị dẫn cặp cấp nhanh Bánh trụ thẳng bánh dẫn cặp cấp chậm Góc ăn khớp bánh tiêu chuẩn   200 Trục chế tạo từ thép có ứng suất uốn cho phép  F   50MPa Hãy xác định: a Giá trị lực Ft1 , Fr1 , Fa1 , Ft , Fr2 (0,5đ) b Phản lực gối đỡ RAx , RAy , RCx , RCy (1,25đ) c Vẽ biểu đồ moment uốn moment xoắn M x , M y , T (ghi giá trị lên biểu đồ) (0,75đ) d Đường kính trục tiết diện nguy hiểm (0,5đ) 120 100 80 Fr Fa Ft A B C d  120 d1  240 D Ft Fr Hình (xem tiếp trang sau) Bài 3: (2,5 điểm) Ổ bi đỡ dãy chịu lực hướng tâm Fr  7500 N lực dọc trục Fa  1015 N Số vòng quay trục n  400 vòng/phút Ổ làm việc năm, năm làm 250 ngày, ngày làm ca, ca làm Các hệ số xét đến ảnh hưởng đặc tính tải trọng nhiệt độ đến tuổi thọ ổ K  , K t  Khả tải động ký hiệu cỡ ổ bi đỡ có đường kính d  50 mm cho bảng sau Ký hiệu ổ lăn C (kN) C0 (kN) 110 16,5 210 27,5 310 48,5 410 68,5 13,4 20,2 36,3 53 Hãy tính: a Thời gian làm việc tính triệu vòng quay L (0,5đ) b Tải trọng tương đương ổ Q (kN) (0,75đ) c Hệ số khả tải động ổ Cđ (kN) Chọn ổ tiêu chuẩn bảng để đủ bền.(0,75đ) d Tuổi thọ Lh ổ vừa chọn câu c (0,5đ) Bài 4: (2,5 điểm) Bảng dẫn đường gồm trụ đứng trụ ngang ghép với mối ghép bulơng Hình Trọng lượng trụ ngang bảng dẫn qui đổi thành lực F  1200 N Ứng suất kéo cho phép vật liệu chế tạo bulông [ k ]  80 MPa Hệ số ma sát ghép f  0,18 Hệ số an toàn k  1,5 hệ số ngoại lực   0,25 a Tính lực xiết bulơng V cần thiết để tránh trượt tránh tách hở (1,75đ) b Tính đường kính chân ren d1 bulông (xét trường hợp xiết chặt chịu lực) (0,5đ) c Chọn bulông theo tiêu chuẩn (0,25đ) A Trụ ngang 2500 A-A TL 2:1 Trụ đứng A 300 km 400 ĐHBK Tp.HCM F 300 400 Hình Chủ nhiệm môn GV đề thi PGS TS Phạm Huy Hồng TS Bùi Trọng Hiếu ĐÁP ÁN MƠN CHI TIẾT MÁY Ngày thi: 05/01/2013 BÀI 1a NỘI DUNG ĐIỂM Vận tốc vòng bánh dẫn: v1   d1 n1 60000  3,14.180.1250  11,775 (m/s) 60000 0,25đ Lực vòng có ích bánh dẫn: Ft  1b 0,25đ 1000 P1 1000   339,7 (N) v1 11,775 Lực nhánh căng: F1  F0  0,25đ Ft 339,7  800   969,85 (N) 2 Lực nhánh chùng: F2  F0  1c 0,25đ Ft 339,7  800   630,15 (N) 2 Điều kiện để không xảy tượng trượt trơn: Ft (e f1  1) F0  (e f1  1) F0  Ft F0  Ft  e f1   F  f1  ln    F2   1       0,25đ Ft  F1  F F2 F0  t F0  F  1  969,85  ln    ln    2,156 f 0,2  630,15   F2  0,25đ d  d1  2,156 a d1 (u  1)  2,156 a a (  2,156) u  1 d1  u  4,83 0,25đ Vậy tỉ số truyền lớn để không xảy tượng trượt trơn umax  4,83 TỔNG ĐIỂM BÀI 2a 2đ Giá trị lực tác dụng lên bánh răng: Ft1  2.T 420000   3500 ( N ) d1 240 Fr1  Ft1 tg tg 200  3500  1325,2 cos 1 cos160 Fa1  Ft1 tg1  3500 tg160  1003,6 Ft2  (N ) 0,5đ (N ) 2.T 420000   7000 ( N ) d2 120 Fr2  Ft21 tg  7000 tg 200  2547,8 2b 0,25đ (N ) Chuyển trục thành dầm sức bền: 120 100 RAy T A M1 80 RCy C B Fr2 T D 0,25đ Ft1 Fr1 RAx với M  Fa1 RCx Ft d1 240  1003,6  120432 ( Nmm) 2 Trong mặt phẳng thẳng đứng (yoz): - Phương trình cân moment gối A: M A x  100 Fr1  M1  220.RCy  300.Fr2   RCy  2324,5 ( N ) - 0,25đ Phương trình cân lực theo phương Oy: F y   RAy  Fr1  RCy  Fr2   RAy  1101,9 ( N ) 0,25đ Trong mặt phẳng ngang (xoz): - Phương trình cân moment gối A: M A y  100.Ft1  220.RCx  300.Ft2   RCx  11136,4 ( N ) - 0,25đ Phương trình cân lực theo phương Ox: F x  RAx  Ft1  RCx  Ft2   RAx  636,4 ( N ) 2c 0,25đ Biểu đồ moment uốn M x (Nmm) mặt phẳng thẳng đứng (yoz): 0,25đ 110190 120432 203824 Biểu đồ moment uốn M y (Nmm) mặt phẳng thẳng ngang (xoz): 560000 0,25đ 63640 Biểu đồ moment xoắn T (Nmm): 420000 0,25đ Moment tương đương tiết diện nguy hiểm (vị trí lắp ổ lăn C): M C tđ  2038242  5600002  0,75 * 4200002  698172,1 ( Nmm) 0,25đ Đường kính trục tiết diện nguy hiểm (vị trí lắp ổ lăn C): M C tđ 698172,1 d 3  51,88 (mm) 0,1 * [ F ] 0,1 * 50 0,25đ Chọn d  55 mm TỔNG ĐIỂM BÀI 3a Thời gian làm việc ổ (tính triệu vòng quay): L 60 n Lh 60 400.8000   192 106 106 với Lh  K ng 24 K n 365 Ln  3b 3đ (triệu vòng) 16 250 24 365  8000 (giờ) 24 365 0,25đ 0,25đ Giả sử chọn ổ ký hiệu 310 có C0  36,3 kN Fa 1015.10 3   0,028 Tra bảng 11.3, [1] chọn e  0,22 C0 36,3 Vì Fa 1015   0,135  e nên chọn X  1; Y  (bảng 11.3) V Fr 1.7500 0,25đ 0,25đ V=1: vòng quay Tải trọng tương đương: Q  ( X V Fr  Y Fa ) K Kt  (1.1 7500  0.1015).1.1  7500 ( N )  7,5 (kN) 3c Hệ số khả tải động ổ: Cđ  Q m L  7,5 192  43,267 (kN) 3d (m=3) 0,25đ Tra bảng chọn ổ bi đỡ dãy, ký hiệu 310 có [C ]  48,5 kN  Cđ  43,267 kN 0,25đ  Thỏa giả thiết 0,25đ Tuổi thọ ổ 310 vừa chọn: m  [C ]   48,5     L     270,33 Q ,      (triệu vòng) 106 L 106 270,33 Lh    11264,08 (giờ) 60 n 60 400 TỔNG ĐIỂM BÀI 4a 0,25đ 0,25đ 0,25đ 2,5 đ Dời lực F trọng tâm mối ghép, ta có lực F moment M : M  F 2500  1200 2500  3.106 ( Nmm) 0,25đ Lực xiết V1 để tránh tách hở: V1  Với: N  ;  k (1   )  M A    N  z W u   0,25đ A  400.400  16.104 (mm2 ) ; 0,25đ 400.4002 Wu   10,7.106 (mm3 ) 0,25đ V1  1,5 (1  0,25)  3.106.16.104    12616,8 ( N )   10 , 10   0,25đ Lực xiết V2 để tránh trượt: V2  k.T  (1   ).N f 1,5.1200  (1  0,25).0.0,18   2500 ( N ) z f 4.0,18 0,25đ Với: T  F  1200 N Vậy lực xiết để tránh trượt tránh tách hở: V  V1  12616,8 N 4b Đường kính chân ren bu-lông (trường hợp xiết chặt chịu lực): d1   4c 0,25đ    M rmax  N 1,3V   n  z ri   i 1   [ k ]        0,25.0 0,25.3.106.150   1,3.12616,6   4.150    16,76 (mm)  80 0,50đ Tra bảng 17.7, tài liệu “Cơ sở thiết kế máy - Nguyễn Hữu Lộc” chọn bulông tiêu chuẩn M20 0,25đ TỔNG ĐIỂM BÀI 2,5 đ