Đề thi cuối học kỳ II năm học 2015-2016 môn Nguyên lý - Chi tiết máy - ĐH Sư phạm Kỹ thuật

Đề thi cuối học kỳ II năm học 2015-2016 môn Nguyên lý - Chi tiết máy giúp các bạn học sinh có thêm tài liệu ôn tập, luyện tập nhằm nắm vững được những kiến thức, kĩ năng cơ bản, đồng thời vận dụng kiến thức để giải các bài tập một cách thuận lợi.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY - ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ II NĂM HỌC 2015-2016 Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy Mã môn học: TMMP230220 Đề số/Mã đề: HK2-2015-2016 Thời gian: 90 phút Được phép sử dụng tài liệu Câu (2,5đ) Cho hệ thống truyền động khí với cơng suất trục động P=5,5KW, tốc độ quay động nđc = 1460 vg/ph chiều quay hình Bộ truyền đai dẹt có: đường kính bánh đai d1 =140mm d2=315mm Bộ truyền bánh nghiêng có: Z1= 20răng, Z2= 40 răng,mơ đun pháp mn =2mm góc nghiêng =120 Bộ truyền trục vít: trục vít có số mối ren Z3=2, bánh vít có Z4= 58 răng, mơ đun m=8mm hệ số đường kính q=10.Xem hiệu suất ổ lăn bánh một, hiệu suất truyền đai đ =0,8 truyền trục vít tv=0,8 Hình a/ Xác định tốc độ quay trục III ? (0,5đ) b/ Xác định phương chiều lực tác dụng lên truyền bánh nghiêng truyền trục vít ? (1đ) c/ Tính giá trị lực tác dụng (lực ăn khớp)của truyền bánh lực vịng (Ft4)của bánh vít? (1đ) Câu 2: (2,5 điểm) Bộ truyền đai dẹt với liệu câu 1(hình 1).Có khoảng cách trục a = 1200mm, hệ số ma sát dây đai bánh đai là𝑓1 = 0,29 Hãy: a Xác định lực căng ban đầu(F0) truyền để không xảyra tượng trượt trơn? (1đ) b Bỏ qua lực căng phụ (Fv),xác định lực căng nhánh dẫn bị dẫn truyền làm việc (F1, F2)? (1đ) c Với điều kiện truyền không đổi, hệ số ma sát dây đai bánh đai tăng lên 𝑓2 = 0,38 khả tải (lực vịng Ft) tăng lên lần? (0,5đ) Câu 3: (2 điểm) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 1/2 Cho hệ bánh hình 2, số bánh răng: 𝑍𝑏 = 2𝑍𝑎 , 𝑍1 = 120, 𝑍2 = 80, 𝑍2′ = 60, 𝑍3 = 50 Các bánh có tốc độ: 𝑛𝑎 = 400𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑛3 = 100𝑣𝑔/𝑝ℎ, quay chiều hình Xác định tốc độ chiều quay cần C? Hình Hình Câu 4: (3 điểm) Cho trục trung gian hộp giảm tốc có sơ đồ hình 3.Bánh côn thẳng 𝑍1 (bánh bị dẫn cấp nhanh) có đường kính trung bình 𝑑𝑚 = 200𝑚𝑚, lực ăn khớp: 𝐹𝑡1 = 1000𝑁, 𝐹𝑟1 = 163𝑁, 𝐹𝑎1 = 325𝑁, bánh trụ nghiêng𝑍2 (bánh dẫn cấp chậm) có đường kính vịng chia𝑑2 = 160𝑚𝑚, lực ăn khớp: 𝐹𝑡2 = 1250𝑁, 𝐹𝑟2 = 465𝑁, 𝐹𝑎2 = 486𝑁 Các kích thước 𝐿1 = 100𝑚𝑚, 𝐿2 = 200𝑚𝑚, 𝐿3 = 100𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 60𝑀𝑃𝑎 Hãy: a.Xác định phản lực gối đỡ A D (1đ) b.Vẽ biểu đồ mômen uốn 𝑀𝑥 , 𝑀𝑦 ,mômen xoắn T ghi giá trị mômen tiết diện nguy hiểm (1,5 đ) c.Xác định đường kính trục tiết diện nguy hiểm B (0,5 đ) Ghi chú:Cán coi thi khơng giải thích đề thi Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra Câu Câu [G1.2]: Có kiến thức tính tốn thiết kế chi tiết máy máy [G2.3]: Thành thạo giải toán phân tích lực tác dụng lên chi tiết máy, cấu máy [G 2.2]: Nắm vững sở tính tốn thiết kế chi tiết máy:các thơng số bản, đặc điểm truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất [G4.1]: Hiểu tiêu tính tốn chi tiết máy chung, từ nắm vững trình tự tính tốn thiết kế hệ truyền động khí liên kết máy Câu Câu Câu Câu TP.HCM, ngày 24 tháng năm 2016 Thông qua môn TS Văn Hữu Thịnh Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/2 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220) Ngày thi: 30-5-2016 1.a Xác định tốc độ quay trục III: Tỷ số truyền chung: 𝑑2 𝑧2 𝑧4 315 40 58 𝑢 𝑇 = 𝑢đ 𝑢𝐵𝑅 𝑢 𝑇𝑉 = ∗ ∗ = ∗ ∗ = 𝟏𝟑𝟎, 𝟓 𝑑1 𝑧1 𝑧3 140 20 , 𝑛 𝑛 1450 𝑢 𝑇 = đ𝑐 =>𝑛3 = đ𝑐 = = 𝟏𝟏, 𝟏𝟖 (vg/ph) 𝑛3 1.b 𝑢𝑇 0.5 130,5 +Phương chiều lực tác dụng lên truyền bánh nghiêng – Trục vít 0,5 0,5 1.c + Tính giá trị lực tác dụng (lực ăn khớp) bánh răng: 𝑃đ𝑐 5,5 𝑇đ𝑐 = 9,55 ∗ 106 = 9,55 ∗ 106 = 35976𝑁𝑚𝑚 𝑛đ𝑐 1460 𝑇1 = 𝑇đ𝑐 ∗ 𝑢đ ∗ ô ∗ đ = 35976 ∗ 2.25 ∗ ∗ 0,8 = 64757𝑁𝑚𝑚 𝑇2 = 𝑇1 ∗ 𝑢𝐵𝑅 ∗ ô ∗ 𝐵𝑅 = 64757 ∗ ∗ ∗ = 129514𝑁𝑚𝑚 𝑇3 = 𝑇2 ∗ 𝑢 𝑇𝑉 ∗ ô ∗  𝑇𝑉 = 129514 ∗ 29 ∗ ∗ 0,8 = 3004725𝑁𝑚𝑚 𝑑𝑤1 = 0,25 𝑚𝑛 𝑍1 = 40,9(𝑚𝑚); 𝑑𝑤4 = 𝑚𝑍4 = 464(𝑚𝑚) 2𝑇1 𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2 = = 𝟑𝟏𝟔𝟕, 𝟏𝑁 𝑑𝑤1 𝑡𝑔𝑛 𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2 = 𝐹𝑡1 = 𝟏𝟏𝟕𝟖, 𝟓𝑁 𝑐𝑜𝑠𝛽 𝐹𝑎1 = 𝐹𝑎2 = 𝐹𝑡1 𝑡𝑔𝛽 = 𝟔𝟕𝟑, 𝟐𝑁 + Lực vịng bánh vít: 2𝑇3 𝐹𝑡4 = = 𝟏𝟐𝟗𝟓𝟏, 𝟒𝑁 𝑑𝑤4 𝑐𝑜𝑠𝛽 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 0.5 0,25 Trang 3/2 2.a Xác định lực F0 để truyền khơng xảy tượng trượt trơn: Ta có:  2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓1𝛼1 − 1) ≥ 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓1𝛼1 + 1)  𝐹𝑜 ≥ 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓1 𝛼1 +1) 2(𝑒 𝑓1 𝛼1 −1) Với, 𝑑 −𝑑 315−140 𝛼1 = 𝜋 − = 3.14 − = 171,4 độ hay 𝛼1 = 𝟐, 𝟗𝟗(𝑟𝑎𝑑) 𝑎 1200 2𝑇đ𝑐 𝐹𝑡 = = 𝟓𝟏𝟒𝑁 𝑑1 Vậy, 𝐹𝑜 ≥ 2.b 2.c 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓1 𝛼1 +1) 2(𝑒 𝑓1 𝛼1 −1) 0,5 = 𝟔𝟐𝟕, 𝟑𝑁 0,5 Xác định lực căng nhanh dẫn bị dẫn (F1, F2): Ta có: 𝐹𝑡 𝐹1 = 𝐹0 + = 𝟖𝟖𝟒, 𝟐𝑁 𝐹𝑡 𝐹2 = 𝐹0 − = 𝟑𝟕𝟎, 𝟑𝑁 0,5 0,5 Nếu tăng hệ số ma sát dây đai bánh đai lên 𝑓2 = 0,38 lực vịng Ft (lực có ích) tăng lên: Ta có: 2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓1𝛼1 − 1) 𝐹𝑡−1 = = 𝟓𝟏𝟒𝑁 (𝑒 𝑓1𝛼1 + 1) 2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓2𝛼1 − 1) 𝐹𝑡−2 = = 𝟔𝟒𝟔, 𝟖𝑁 (𝑒 𝑓2𝛼1 + 1) 𝐹𝑡−2 = 𝟏, 𝟐𝟔 (lần) 𝐹𝑡−1 0,5 Cách 2: 𝐹𝑡′ 𝐹𝑡 = (1− 𝑓 𝛼 ) (𝑒 +1) (1− 𝑓 𝛼 ) (𝑒 1 +1) = 𝟏, 𝟐𝟓𝟖 (lần) HBR= HBR thường + HBR vi sai HBR thường: 𝑛 𝑛 400 𝑣𝑜𝑛𝑔 𝑢𝑎𝑏 = 𝑎 = −2 =>𝑛𝑏 = − 𝑎 = − = −𝟐𝟎𝟎( ) 𝑛𝑏 2 0.5 𝑝ℎ𝑢𝑡 HBR vi sai: 𝑢13/𝑐 = 1 − 𝑐 𝑛1 − 𝑛𝑐 𝑧2 𝑧3 80 ∗ 50 = = = = 3 − 𝑐 𝑛3 − 𝑛𝑐 𝑧1 𝑧2′ 120 ∗ 60 9(𝑛1 − 𝑛𝑐 ) = 5(𝑛3 − 𝑛𝑐 ) =>𝑛𝑐 = 9𝑛1 −5𝑛3 −𝟓𝟕𝟓( vậy, 𝑛𝑐 = 575( 𝑣𝑜𝑛𝑔 𝑝ℎ𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑛𝑔 𝑝ℎ𝑢𝑡 = 9(𝑛𝑏 )−5𝑛3 ) ), 𝑛𝑐 ngược chiều quay với 𝑍𝑎 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 0.5 = (9∗−200−5∗100) = 0.5 0.5 Trang 4/2 Tóm tắt: 𝑑𝑚 = 200(𝑚𝑚) 𝑑2 = 160(𝑚𝑚) 𝐿1 = 100(𝑚𝑚) 𝐿2 = 200(𝑚𝑚) 𝐿3 = 100(𝑚𝑚) [𝜎𝐹 ] = 60𝑀𝑃𝑎 𝐹𝑡1 = 1000𝑁 𝐹𝑟1 = 163𝑁 𝐹𝑎1 = 325𝑁 𝐹𝑡2 = 1250𝑁 𝐹𝑟2 = 465𝑁 𝐹𝑎2 = 486𝑁 4.a Phản lực: 𝑑𝑚 = 325 ∗ 100 = 𝟑𝟐𝟓𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 𝑑2 = 𝐹𝑎2 = 486 ∗ 80 = 𝟑𝟖𝟖𝟖𝟎𝑁𝑚𝑚 𝑚𝑎1 = 𝐹𝑎1 𝑚𝑎2 +PT cân mômen A theo phương Y: ∑ 𝑚𝐴 (𝑅⃗𝑦 ) = 𝑚𝑎1 − 𝐹𝑟1 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑟2 ∗ (𝐿1 + 𝐿2 ) + 𝑚𝑎2 + 𝑅𝐷𝑌 ∗ (𝐿1 + 𝐿2  𝑅𝐷𝑌 = + 𝐿3 ) = (−𝑚𝑎1 +𝐹𝑟1 ∗𝐿1 −(𝐿1 +𝐿2 )∗𝐹𝑟2 −𝑚𝑎2 ) (𝐿1 +𝐿2 +𝐿3 ) = −𝟒𝟖𝟔, 𝟓(𝑁) 0,25 +PT cân lực: ∑ 𝑅 = 𝑅𝐴𝑌 − 𝐹𝑟1 + 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 =  𝑅𝐴𝑌 = 𝐹𝑟1 − 𝐹𝑟2 − 𝑅𝐷𝑌 = 𝟏𝟖𝟒, 𝟓(𝑁) 0,25 + PT cân mômen A theo phương X:  ∑ 𝑚𝐴 (𝑅⃗𝑥 ) = 𝐹𝑡1 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑡2 ∗ (𝐿1 + 𝐿2 ) − 𝑅𝐷𝑋 ∗ ((𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 )) =  𝑅𝐷𝑋 = 𝐹𝑡1 ∗𝐿1 +𝐹𝑡2 ∗(𝐿1 +𝐿2 ) (𝐿1 +𝐿2 +𝐿3 ) = 𝟏𝟏𝟖𝟕, 𝟓(𝑁) 0,25 +PT cân lực: ∑ 𝑅 = 𝑅𝐴𝑋 − 𝐹𝑡1 − 𝐹𝑡2 + 𝑅𝐷𝑋 = =>𝑅𝐴𝑋 = 𝐹𝑡1 + 𝐹𝑡2 − 𝑅𝐷𝑋 = 𝟏𝟎𝟔𝟐, 𝟓(𝑁) 4.b 0,25 Vẽ biểu đồ momen 𝑇 = 𝐹𝑡1 ∗ Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 𝑑𝑚 𝑑2 = 𝐹𝑡2 ∗ = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 2 Trang 5/2 0,25 0,75 0,25 0,25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 6/2 4.c + Moment tương đương vị trí B: 2 𝑀𝑡đ−𝐵 = √𝑀𝑢𝑥−𝐵 + 𝑀𝑢𝑦−𝐵 + 0.75𝑇 = √184452 + 1062502 + 0.75 ∗ 1000002 = 𝟏𝟑𝟖𝟑𝟎𝟗𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tiết diện B: 𝑀𝑡đ−𝐵 𝑑𝐵 ≥ √ = 𝟐𝟖, 𝟓𝑚𝑚 0.1[𝜎𝐹 ] 0,25 Vì B lắp bánh nên ta chọn: 𝑑𝐵 = 𝟑𝟎(𝑚𝑚) 0,25 + Moment tương đương vị trí C: 2 𝑀𝑡đ−𝐶 = √𝑀𝑢𝑥−𝐶 + 𝑀𝑢𝑦−𝐶 + 0.75𝑇 = √486452 + 1187502 + 0,75 ∗ 1000002 = 𝟏𝟓𝟒𝟖𝟏𝟔𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tiết diện C: 𝑑𝐶 ≥ √ 𝑀𝑡đ = 𝟐𝟗, 𝟔𝒎𝒎 0.1[𝜎𝐹 ] Vì C lắp bánh nên ta chọn: 𝑑𝐶 = 𝟑𝟎(𝑚𝑚) Tổng cộng: Trưởng Bộ Môn TKM TS Văn Hữu Thịnh Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 10 GV Kiểm tra đáp án TS Nguuyễn Minh Kỳ Trang 7/2 ... kiến thức tính toán thi? ??t kế chi tiết máy máy [G2.3]: Thành thạo giải tốn phân tích lực tác dụng lên chi tiết máy, cấu máy [G 2.2]: Nắm vững sở tính tốn thi? ??t kế chi tiết máy: các thông số bản,... Thịnh Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/2 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220) Ngày thi: 3 0-5 -2 016 1.a Xác định tốc độ quay trục III: Tỷ số truyền chung: