ĐỀ THI MÔN CHI TIẾT MÁY CÓ ĐÁP ÁN

Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Cơ Khí Bộ mơn Thiết Kế Máy ĐỀ THI HỌC KỲ Môn thi Chi Tiết máy Ngày thi 30/06//2011 Thời gian 90’ Sinh viên phép sử dụng tài liệu Đề thi gồm trang Bài 1: Bộ truyền xích ống lăn có thơng số sau: bước xích pc=19.05mm; số đĩa xích dẫn Z1=21 răng; tỉ số truyền u=2; số vòng quay bánh dẫn n1=390 v/ph Bộ truyền đặt nằm ngang; làm việc có va đập nhẹ; khoảng cách trục a=900mm; bơi trơn liên tục; khoảng cách trục truyền xích điều chỉnh được; làm việc ca; xích dãy Xác định: a/ Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn bị dẫn (mm) (0.5đ) b/ Số mắt xích X (0.5đ) c/ Cơng suất P(kW) mà truyền xích truyền (1đ) Bài 2: Bộ truyền đai dẹt vải cao su có thơng số sau: -Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180mm -Tỷ số truyền u = -Khoảng cách trục a = 1000mm -Bề dầy dây đai δ = 5mm -Bề rộng dây đai b=50mm -Số vòng quay trục dẫn n1=1000v/ph Điều kiện làm việc: tải trọng tĩnh, đặt nằm ngang, không xét đến tượng trượt a/ Xác định góc ơm α1(độ) bánh đai nhỏ vận tốc dây đai v(m/s) (0,5đ) b/ Xác định hệ số hiệu chỉnh C công suất tối đa P1(kW) mà truyền đai truyền (0.75đ) c/ Với công suất truyền P1, xác định lực vòng Ft (N), lực nhánh căng F1 (N), lực nhánh chùng F2 Biết ứng suất căng ban đầu [σ0]=1,8MPa (0.75đ) Bài 3: Cho trục vào hộp giảm tốc tách đơi cấp nhanh hình Hình 1 Biết Ft1=10000N; Fr1=4550N; Fa1=7500N; Tđc=2×106Nmm; d1=200mm; L1=100mm; L2=180mm; L3=100mm Vật liệu chế tạo trục có ứng suất [σ]=60Mpa a/ Tính phản lực gối tựa A B theo phương đứng (1.25đ) ngang (RAx, RAy, RBx, RBy) b/ Vẽ biểu đồ mô men Mx , My , T ghi giá trị biểu đồ (1.25đ) c/ Tính Mtđ (Nmm) đường kính trục d (mm) tiết diện nguy hiểm (0.5đ) Bài 4: Một trụ đèn tín hiệu giao thơng gồm đứng ngang ghép bu lông giống nhau, lắp có khe hở phân bố đường kính Φ = 320mm hình Biết: − Bề mặt bích ghép hình tròn đường kính Φ=400mm − Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo bu lông [σ]=120 MPa − Hệ số ma sát bề mặt ghép f=0.18, hệ số an toàn k=1.35, hệ số ngoại lực χ=0.2 − Khoảng cách từ vị trí hộp đèn đến bề mặt ghép L=2500mm − Trọng lượng ngang hộp đèn qui đổi thành lực F=3000 N (xem hình 2) Hình a) Tính lực xiết V bu lông để tránh di trượt (1đ) tránh tách hở bề mặt ghép b) Tính đường kính chân ren d1 (mm) để bu lơng đủ bền (xét trường hợp có ma sát bề mặt ren xiết chặt chịu lực) (1.5đ) c) Chọn kích thước bu lơng theo tiêu chuẩn (0.5đ) Bảng tiêu chuẩn bu lông Bu lông M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 D1 (mm) 6.47 8.376 10.106 13.835 17.294 20.752 26.211 Chủ nhiệm môn TS Phạm Huy Hòang Giáo viên đề thi TS Phan Tấn Tùng Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Cơ Khí Bộ môn Thiết Kế Máy ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC KỲ Môn thi Chi Tiết máy Ngày thi 30/06/2011 Sọan đáp án: TS Phan Tấn Tùng Câu Nội dung pc 19.05 Đường kính vòng chia đĩa dẫn d1 = = = 127.82mm ⎛ 180 ⎞ ⎛ 180 ⎞ ⎟⎟ sin ⎜ ⎟ sin ⎜⎜ ⎝ 21 ⎠ ⎝ Z1 ⎠ A Số đĩa xích bị dẫn Z = u.Z = × 21 = 42 19.05 Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn d2 = = 254.92mm ⎛ 180 ⎞ sin ⎜ ⎟ ⎝ 42 ⎠ Số mắt xích 2a Z + Z1 ⎛ Z − Z1 ⎞ pc × 900 42 + 21 ⎛ 42 − 21 ⎞ 19.05 X = = 126.22 = + +⎜ + +⎜ ⎟ ⎟ pc 19.05 ⎝ 2π ⎠ 900 ⎝ 2π ⎠ a Chọn X=128 mắt Hệ số hiệu chỉnh -Kr=1.2 va đập nhẹ -Ka=1 a / p c ∈ (30 ÷ 50) -K0=1 đặt nằm ngang -Kb=0.8 bôi trơn liên tục -Kđc=1 điều chỉnh -KLV=1.45 làm việc ca K=KrKaK0KbKđcKLV=1.2×1×1×0.8×1×1.45=1.392 Z n 25 400 K Z = 01 = K n = 01 = Kx=1 xích dãy; ; Z1 21 n1 390 Cơng suất truyền thí nghiệm (n01=400v/ph pc=19.05 mm) [P0]=8.38kW K [P ] 1× 8.38 Cơng suất truyền P1 = x = = 4.93kW KK Z K n 1.392 × 25 × 400 21 390 d1 (u − 1) 180(2 − 1) Góc ơm bánh nhỏ α1 = 180 − 57 = 180 − 57 = 169.740 a 1000 π d1 n1 π × 180 × 1000 Vận tốc dây đai v1 = = = 9.42m / s 60000 60000 Hệ số hiệu chỉnh Cr=1 (tải trọng tĩnh) C0=1 (đặt nằm ngang) Cα=1-0.003(180-α1)=1-0.003(180-169.74)=0.97 CV=1-0.04(0.01v2-1)=1-0.04(0.01×9.422-1)=1.00 C=Cr.C0.CV.Cα=1×1×1×0.97=0.97 B C A B Ứng suất có ích thí nghiệm (nội suy) [σ t ]0 = 2.22MPa d1 δ = 36 Điểm 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 Cơng suất truyền bδ v1C [σ t ]0 50 × × 9.42 × 0.97 × 2.22 P1 ≤ = = 5.07 kW 1000 1000 1000 P1 1000 × 5.07 Lực vòng = = 538.2 N Ft = v1 9.42 F0 = σ A = 1.8 × × 50 = 450 N C F 538.2 Lực nhánh căng F1 = F0 + t = 450 + = 719.1N 2 F 538.2 = 180.9 N Lực nhánh chùng F2 = F0 − t = 450 − 2 Thay trục dầm sức bền 0.25 0.25 Lực căng ban đầu A 0.25 0.25 0.25 Các mômen phát sinh dời lực dầm sức bền d 200 d 200 M = Fa1 = 7500 × = 750000 Nmm ; T1 = Ft1 = 10000 × = 106 Nmm 2 2 Phương trình cân M mặt phẳng đứng A: ← A ∑ M x = L1 Fr − M + (L1 + L2 )Fr1 + M − (L1 + L2 + L3 )RBy = Phản lực B theo phương y: (2 L1 + L2 )Fr1 = (2 × 100 + 180) × 4550 = 4550 N R By = L1 + L2 + L3 100 + 180 + 100 Phương trình cân lực theo phương y: ↓ 0.25 ∑ Fy = R Ay − Fr1 − Fr1 + RBy = Phản lực gối A theo phương y: R Ay = Fr1 − R By = × 4550 − 4550 = 4550 N 0.25 Lưu ý: SV nhận xét tính đối xứng lực nên phản lực gối RAy=RBy=4550N số điểm 0.5đ Phương trình cân M mặt phẳng ngang A: ← A ∑ M y = − L1 Ft − (L1 + L2 )Ft1 + (L1 + L2 + L3 )RBx = Phản lực B theo phương x: R Bx = (2 L1 + L2 )Ft1 = (2 × 100 + 180) × 10000 = 10000 N L1 + L2 + L3 100 + 180 + 100 0.25 Phương trình cân lực theo phương x: ↓ ∑ Fx = − R Ax + Ft1 + Ft1 − RBx = Phản lực gối A theo phương x: 0.25 R Ax = Ft1 − RBx = × 10000 − 10000 = 10000N Lưu ý: SV nhận xét tính đối xứng lực nên phản lực gối RAx=RBx=10000N số điểm 0.5đ Biểu đồ mômen uốn mặt phẳng đứng Mx(Nmm) 0.5 Biểu đồ mômen uốn mặt phẳng ngang My(Nmm) B 0.5 Biểu đồ mômen xoắn T(Nmm) 0.25 Mômen tương đương tiết diện nguy hiểm (brăng bên phải) ( ) M td = M x2 + M y2 + 0.75T = 455000 + 10 ( + 0.75 × 2.10 ) = 2.05 × 10 Nmm 0.25 C Đường kính trục tiết diện nguy hiểm: d ≥3 M td 2.05 ×10 =3 = 69.92mm 0.1[σ ] 0.1× 60 0.25 Vì tiết diện nguy hiểm lắp then nên chọn d=75mm Dời lực F trọng tâm mối ghép – Đây mối ghép nhóm bu A lơng chịu lực với FV=0, M=F.L FH=F Trong mômen M gây tách hở lực FH gây trượt M = F L = 3000 × 2500 = 7500000 Nmm π D π × 400 Diện tích bề mặt ghép A= = = 125664mm 4 π D π × 4003 Mơmen chống uốn bề mặt ghép W = = = 6283185mm3 32 32 Thành phần mômen phát sinh 0.25 Lực xiết V để tránh tách hở k (1 − χ ) ⎛ M A ⎞ 1.35(1 − 0.2 ) ⎛ 7.5 × 10 × 125664 ⎞ ⎟⎟ = 27000 N ⎜ V = ⎜ FV + ⎟= ⎜0 + Z ⎝ W ⎠ 6283185 ⎠ ⎝ 0.25 Hoặc thể tính sau trọn số điểm k⎛ M A ⎞ 1.35 ⎛ 7.5 × 106 × 125664 ⎞ ⎟⎟ = 33750 N ⎜ V = ⎜ FV + = + ⎟ Z⎝ W ⎠ ⎜⎝ 6283185 ⎠ Lực xiết V để tránh trượt kF + f (1 − χ )FV 1.35 × 3000 + 0.18 × (1 − 0.2)× 0.25 = V = H = 3750 N Zf × 0.18 Vậy để tránh tách hở tránnh trượt chọn V=27000N (hoặc 0.25 V=33750N) Khoảng cách từ tâm bu lông đến đường trung hòa (đường trung hòa tiết diện ghép (mặt cắt A-A) đường thẳng 0.5 nằm ngang qua tâm hình tròn) ymax=y2=y5=160mm; y1=y3=y4=y6=160×sin300=80mm Lực tác dụng lên bu lơng (có ma sát bề mặt ren, xiết chặt chịu lực) B Fb = 1.3V + χ FV + χ M6 yMAX = 1.3 × 27000 + + 0.2 × 7.52× 10 × 160 = 38225 N 0.5 Z × 160 + × 80 2 ∑ yi i =1 Lưu ý: Nếu V=33750N Fb=47000N Đường kính chân ren để bu lơng đủ bền 4.Fb × 38225 d1 ≤ = = 20.14mm Lưu ý:Nếu Fb=47000N→ d1≤22.33mm π [σ ] π ×120 Chọn M24 có d1=20.752mm C Lưu ý: Nếu d1 ≤ 22.33mm chọn M30 có d1=26.211mm Hết đáp án 0.5 0.5