ĐỀ THI MÔN CHI TIẾT MÁY CÓ ĐÁP ÁN

Bộ truyền đặt nằm ngang; làm việc có va đập nhẹ; khoảng cách trục a=900mm; bôi trơn liên tục; khoảng cách trục bộ truyền xích điều chỉnh được; làm việc 3 ca; xích 1 dãy.. Xác định: a/ Đư

Trường Đại Học Bách Khoa ĐỀ THI HỌC KỲ

Khoa Cơ Khí Môn thi Chi Tiết máy

Bộ môn Thiết Kế Máy Ngày thi 30/06//2011 Thời gian 90’ Sinh viên được phép sử dụng tài liệu

Đề thi gồm 2 trang

Bài 1:

Bộ truyền xích ống con lăn có các thông số sau: bước xích

pc=19.05mm; số răng 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; bôi trơn liên tục; khoảng cách trục bộ truyền xích điều chỉnh được; làm việc 3 ca; xích 1 dãy Xác định:

a/ Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn và bị dẫn (mm) (0.5đ)

b/ Số mắt xích X (0.5đ)

c/ Công suất P(kW) mà bộ truyền xích có thể truyền (1đ)

Bài 2:

Bộ truyền đai dẹt vải cao su có các thông số sau:

-Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180mm

-Tỷ số truyền u = 2

-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 hiện tượng trượt

a/ Xác định góc ôm α1(độ) trên bánh đai nhỏ và vận tốc dây đai v(m/s) (0,5đ)

b/ Xác định hệ số hiệu chỉnh C và công suất tối đa P1(kW) mà

bộ truyền đai có thể truyền được (0.75đ)

c/ Với công suất truyền P1, xác định lực vòng Ft (N), lực trên nhánh căng F1 (N), lực trên nhánh chùng F2 Biết ứng suất căng ban đầu [σ0]=1,8MPa (0.75đ)

Bài 3:

Cho trục vào của hộp giảm tốc tách đôi cấp nhanh như hình 1

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 tại gối tựa A và B theo phương đứng và

ngang (RAx, RAy, RBx, RBy) (1.25đ)

b/ Vẽ các biểu đồ mô men Mx , My , T và ghi giá trị trên

biểu đồ (1.25đ) c/ Tính Mtđ (Nmm) và đường kính trục tại d (mm) tại tiết

diện nguy hiểm (0.5đ)

Bài 4:

Một trụ đèn tín hiệu giao thông gồm một thanh đứng và một

thanh ngang được ghép bằng 6 bu lông giống nhau, lắp có khe

hở và phân bố đều trên đường kính Φ = 320mm như hình 2

Biết:

− Bề mặt bích ghép là hình tròn đường kính

Φ=400mm

− Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bu lông [σ]=120 MPa

− Hệ số ma sát trên 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 thanh ngang và hộp đèn được qui đổi thành lực

F=3000 N (xem hình 2)

Hình 2

a) Tính lực xiết V trên 1 bu lông để tránh di trượt và

tránh tách hở bề mặt ghép (1đ)

b) Tính đường kính chân ren d 1 (mm) để bu lông đủ bền (xét

trường hợp có ma sát trên bề mặt ren và xiết chặt rồi

mới chịu lực) (1.5đ)

c) Chọn kích thước bu lông theo tiêu chuẩn (0.5đ)

Bảng tiêu chuẩn bu lông

Bu lông M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30

D 1 (mm) 6.47 8.376 10.106 13.835 17.294 20.752 26.211

Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên ra đề thi

TS Phạm Huy Hòang TS Phan Tấn Tùng

Trường Đại Học Bách Khoa ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC KỲ

Khoa Cơ Khí Môn thi Chi Tiết máy

Bộ môn Thiết Kế Máy Ngày thi 30/06/2011

Sọan đáp án: TS Phan Tấn Tùng

Z

p

82 127 21

180 sin

05 19 180

sin

1

0

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

0.25

A Số răng đĩa xích bị dẫn Z2 = Z u. 1= 2 × 21 = 42răng

Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn d 254.92mm

42

180 sin

05 19

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

Số mắt xích

22 126 900

05 19 2

21 42 2

21 42 05 19

900 2 2

2

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ − +

+ +

×

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ − +

+ +

=

π

p Z Z Z Z p

a

c

0.25

B

Chọn X=128 mắt 0.25

Hệ số hiệu chỉnh

-Kr=1.2 va đập nhẹ -Ka=1 do a/p c∈(30 ÷ 50)

-K0=1 đặt nằm ngang -Kb=0.8 bôi trơn liên tục

-Kđc=1 điều chỉnh được -KLV=1.45 làm việc 3 ca

K=KrKaK0KbKđcKLV=1.2×1×1×0.8×1×1.45=1.392

0.25

Kx=1 xích 1 dãy;

21

25

1

01 =

=

Z

Z

K Z ;

390

400

1

01 =

=

n

n

Công suất của bộ truyền thí nghiệm (n01=400v/ph và pc=19.05

1

C

Công suất có thể truyền [ ]

kW K

KK

P K P

n Z

390

400 21

25 392 1

38 8 1

0

×

×

×

=

=

0.25

1000

1 2 180 57 180

1 57

=

a

u d

A

Vận tốc dây đai v d n 9.42m/s

60000

1000 180 60000

1 1

0.25

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

0.25

2

B

Ứng suất có ích thí nghiệm (nội suy) [ ]σt 0 =2.22MPa do 1 =36

δ

d

0.25

Công suất có thể truyền

[ ]

kW C

v b

1000

22 2 97 0 42 9 5 50 1000

0 1

v

P

42 9

07 5 1000 1000

1

Lực căng ban đầu F0 =σ0A=1.8×5×50=450N

Lực trên nhánh căng F F F t 719.1N

2

2 538 450 2

0

C

Lực trên nhánh chùng F F F t N

9 180 2

2 538 450 2

0

Thay trục bằng dầm sức bền

Các mômen phát sinh khi dời lực về dầm sức bền

Nmm

d F

2

200 7500 2

1 1

1

2

200 10000 2

=

0.25

Phương trình cân bằng M trong mặt phẳng đứng tại A:

1 1

=

∑

←

By r

F L

A x

M

Phản lực tại B theo phương y:

N L

L L

F L L

100 180 100

4550 180

100 2 2

3 2 1

1 2

+ +

× +

×

= + +

+

=

0.25

Phương trình cân bằng lực theo phương y:

0

1

1− + =

−

=

↓ ∑F y R Ay F r F r R By

Phản lực tại gối A theo phương y:

N R

F

R Ay =2 r1− By =2×4550−4550=4550

Lưu ý: SV nhận xét về tính đối xứng lực nên phản lực tại 2

gối bằng nhau RAy=RBy=4550N thì vẫn được số điểm là 0.5đ

0.25

3

A

Phương trình cân bằng M trong mặt phẳng ngang tại A:

1

−

=

∑

←

Bx t

F L

A y

M

Phản lực tại B theo phương x:

N L

L L

F L L

100 180 100

10000 180

100 2 2

3 2 1

1 2

+ +

× +

×

= + +

+

=

0.25

Phương trình cân bằng lực theo phương x:

0

1

1+ − = +

−

=

↓∑F x R Ax F t F t R Bx

Phản lực tại gối A theo phương x:

N R

F

R Ax =2 t1− Bx =2×10000−10000=10000

Lưu ý: SV nhận xét về tính đối xứng lực nên phản lực tại 2

gối bằng nhau RAx=RBx=10000N thì vẫn được số điểm là 0.5đ

0.25

Biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng đứng Mx(Nmm)

0.5

Biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng ngang My(Nmm)

0.5

B

Biểu đồ mômen xoắn T(Nmm)

0.25

Mômen tương đương tại tiết diện nguy hiểm (brăng bên phải)

T M

M

M td = x2 + y2 +0.75 2 = 4550002 + 106 2 +0.75× 2.106 2 =2.05×106 0.25

C Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:

M

d td 69 92

60 1 0

10 05 2 1

.

0

3

6

×

×

=

≥

σ

Vì tại tiết diện nguy hiểm lắp then nên chọn d=75mm

0.25

Dời lực F về trọng tâm mối ghép – Đây là mối ghép nhóm bu

lông chịu lực bất kỳ với FV=0, M=F.L và FH=F Trong đó

mômen M gây tách hở và lực FH gây trượt

4 A

Thành phần mômen phát sinh M =F.L=3000×2500=7500000Nmm

2 2

125664 4

400 4

mm

D

A=π =π× =

3 3

6283185 32

400 32

mm

D

W =π =π× =

0.25

Lực xiết V để tránh tách hở

N W

A M F Z

k

6283185

125664 10

5 7 0 6

2 0 1 35 1

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ + × ×

−

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ +

−

Hoặc có thể thể tính như sau cũng được trọn số điểm

N W

A M F

Z

k

6283185

125664 10

5 7 0 6

35 1

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ + × ×

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ +

=

0.25

Lực xiết V để tránh trượt

N Zf

F f

kF

3750 18

0 6

0 2 0 1 18 0 3000 35 1

×

×

−

× +

×

=

− +

Vậy để tránh tách hở và tránnh trượt chọn V=27000N (hoặc

Khoảng cách từ tâm bu lông đến đường trung hòa (đường

trung hòa của tiết diện ghép (mặt cắt A-A) là đường thẳng

nằm ngang đi qua tâm hình tròn)

ymax=y2=y5=160mm; y1=y3=y4=y6=160×sin300=80mm

0.5

Lực tác dụng lên bu lông (có ma sát trên bề mặt ren, xiết

chặt rồi mới chịu lực)

N y

y M Z

F V

F

i i

MAX V

80 4 160 2

160 10 5 7 2 0 0 27000 3

1

3

6 6

1 2

=

× +

×

×

×

× + +

×

= +

+

=

∑

=

χ χ

Lưu ý: Nếu V=33750N thì Fb=47000N

0.5

B

Đường kính chân ren để bu lông đủ bền

120

38225 4

4

×

×

=

≤

π σ

π Lưu ý:Nếu Fb=47000N→ d1≤22.33mm 0.5

C Chọn M24 có dLưu ý: Nếu d 1=20.752mm

1 ≤ 22.33mm chọn M30 có d1=26.211mm 0.5

Hết đáp án