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

Đề thi cuối kỳ học kỳ I năm học 2015-2016 môn Nguyên lý - Chi tiết máy cung cấp cho người đọc nội dung đề thi và bài giải chi tiết 4 câu hỏi trong đề thi. Đề thi giúp cho các bạn sinh viên nắm bắt được cấu trúc đề thi, dạng đề thi chính để có kế hoạch ôn thi một cách tốt hơn.

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 I NĂM HỌC 2015-2016 Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy Mã môn học: TMMP230220 Đề số/Mã đề: HK1-2015-2016 Thời gian: 90 phút Được phép sử dụng tài liệu Câu 1: (2,5 đ) Bộ truyền đai dẹt có hai bánh đai, chiều rộng đai b = 50mm, diện tích đai A= 300mm2, truyền cơng suất P1 = 5KW, tốc độ n1 = 950v/ph Đường kính bánh đai dẫn d1 = 200mm, tỉ số truyền u = 3,5 Mô đun đàn hồi dây đai E=200MPa, ứng suất căng ban đầu 0 = 2MPa, khoảng cách trục a = 1200mm a/ Tính lực Ft, F0, F1, F2 ? (1đ) b/ Tính chiều dài đai số lần uốn đai giây? (0,5đ) c/ Xác định ứng suất lớn sinh dây đai? (bỏ qua ứng suất căng phụ) (0,5đ) d/ Xác định điều kiện hệ số ma sát f đai bánh đai để truyền làm việc không xảy trượt trơn? (0,5đ) Câu 2: (2,5đ) Cho hệ thống truyền động chiều quay bánh Z1 hình Cặp bánh trụ nghiêng có Z1 = 30, Z2= 108, môdun pháp m1 = 2mm Công suất bánh vít P4 = 4KW, tốc độ quay bánh vít n4 = 120v/ph Bộ truyền trục vít có mơdun m2 = mm, q = 10, trục vít có mối ren, số bánh vít Z4 = 60 Hệ số ma sát trục vít – bánh vít f = 0,15 hiệu suất cặp ổ lăn ol=1 a/ Phân tích phương, chiều lực tác dụng lên bánh răng, trục vít - bánh vít ? (0,75đ) b/ Tính góc nghiêng  cặp bánh trụ nghiêng để khoảng cách trục 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 ? (0,5đ) c/ Tính hiệu suất truyền trục vít – bánh vít (0,5đ) d/ Tính trị số lực vịng Ft3 Ft4 truyền trục vít ? (0,75đ) Hình Hình Câu 3: (2đ) Cho hệ bánh hình với số 𝑍1 = 20, 𝑍2 = 60, 𝑍2, = 𝑍3, = 30, 𝑍3 = 𝑍4 = 60, Z5 = 25, Z6 = 50 Tốc độ quay n1= 720v/ph 𝜔 a/ Xác định tỷ số truyền 𝑢16 = =? (1đ) 𝜔6 b/ Tính tốc độ quay n6 bánh Z6 ? (1đ) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 1/2 Câu 4: (3đ) Cho trục trung gian hệ truyền động khí hình có bánh trụ nghiêng bị dẫn cấp nhanh 𝑍1 bánh dẫn cấp chậm 𝑍2 Bánh 𝑍1 có: 𝐹𝑡1 = 5000𝑁, 𝐹𝑟1 = 1848𝑁, 𝐹𝑎1 = 882𝑁, 𝑑1 = 200𝑚𝑚 bánh 𝑍2 có: 𝐹𝑡2 = 6250𝑁, 𝐹𝑟2 = 2310𝑁, 𝐹𝑎2 = 1102𝑁 𝑑2 = 160𝑚𝑚 Các kích thước 𝐿1 = 150𝑚𝑚, 𝐿2 = 150𝑚𝑚, 𝐿3 = 150𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎 Hãy xác định: a/ Xác định phản lực gối đỡ B D (0,75 đ) 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 C (0,75 đ) Hình Ghi chú: Cán coi thi khơng giải thích đề thi Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra [G1.2]: Có kiến thức lĩnh vực tính tốn thiết kế chi tiết máy máy Câu 1,2,3,4 [G2.1]: Nắm vững phân tích lực tác dụng lên khớp động, khâu, chi tiết máy Câu 2, [G2.2]: Nắm vững sở tính tốn thiết kế chi tiết máy:các thông số bản, Câu 1,2,3 đặc điểm truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất [G4.1]: Hiểu tiêu tính tốn chi tiết máy chung, từ nắm Câu 1,2,3 vững trình tự tính tốn thiết kế hệ truyền động khí liên kết máy TP.HCM, Ngày 17 tháng 12 năm 2015 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: 30-12-2015 1.a Xác định: 𝑇 = 9.55 ∗ 106 2𝑇 = 𝟓𝟎𝟐 𝟔𝑁 𝑑1 𝐹0 = 0 A = 𝟔𝟎𝟎𝑁 𝐹𝑡 𝐹1 = 𝐹0 + = 𝟖𝟓𝟏 𝟑𝑁 𝐹𝑡 𝐹2 = 𝐹0 − = 𝟑𝟒𝟖 𝟕𝑁 𝑃 = 50263𝑁𝑚𝑚 𝑛 𝐹𝑡 = 0.25 0.25 0.25 0.25 1.b Với 𝑑2 = 𝑢𝑑1 = 3.5 ∗ 200 = 700(𝑚𝑚) Chiều dài đai l: 𝜋(𝑑2 + 𝑑1 ) (𝑑2 − 𝑑1 )2 𝑙 = 2𝑎 + + = 𝟑𝟖𝟔𝟔 (𝑚𝑚) 4𝑎 0.25 Số lần uốn đai giây: 𝑑1 𝑛1 3.14 ∗ 200 ∗ 950 𝑚 𝑣1 = = = 9.95( ) 60 103 60 103 𝑠 𝑙 = 3.866(𝑚) 𝑉 9.95 𝑙ầ𝑛 𝑖= = = 𝟐 𝟓𝟕( ) 𝑙 3.866 𝑔𝑖â𝑦 1.c 0.25 Ứng suất lớn đai: 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝜎0 + 𝜎𝑡 𝛿 + 𝐸 = 𝟖 𝟖𝟒𝑀𝑃𝑎 𝑑1 0.5 Với: 0 = 2MPa; 𝐹 𝜎𝑡 = 𝑡 = 1.68𝑀𝑃𝑎 𝐴 𝐴 𝛿 = = 6𝑚𝑚 𝑏 1.d Xác định hệ số ma sát tối thiểu để không trượt trơn: 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓𝛼1 + 1) 𝐹𝑜 ≥ (𝑒 𝑓𝛼1 − 1) Xác định góc ơm: 𝛼1 = 𝜋 − : hệ số kéo 𝑑2 − 𝑑1 700 − 200 = 3.14 − = 𝟐 𝟕𝟑(𝑟𝑎𝑑) 𝑎 1200 =  2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓𝛼1 − 1) ≥ 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓𝛼1 + 1) 2𝐹 +𝐹 1+  𝑓 ≥ ln 𝑜 𝑡 = 𝑙𝑛 𝛼1 2𝐹𝑜 −𝐹𝑡 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 𝛼1 𝐹𝑡 = 0.42 2𝐹0 1− Trang 3/2  𝑓≥ 2.73 𝑙𝑛 1+0.4 1−04 0.5 = 0.33 𝑓𝑚𝑖𝑛 = 𝟎 𝟑𝟑 2.a Phân tích phương, chiều lực tác dụng lên bánh răng, trục vít - bánh vít: 0.25 0.5 2.b Góc nghiêng  cặp bánh trụ nghiêng để khoảng cách trục 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 : 𝑚1 (𝑍1 + 𝑍2 ) 𝑎𝑤1 = 2𝑐𝑜𝑠 𝑚2 (𝑞 + 𝑍4 ) 𝑎𝑤2 = Để 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 ta có: 𝑚1 (𝑍1 + 𝑍2 ) 𝑚2 (𝑞 + 𝑍4 ) = 2𝑐𝑜𝑠  𝑐𝑜𝑠 = 2.c 0.25 𝑚1 (𝑍1 +𝑍2 ) 𝑚2 (𝑞+𝑍4 )   = 𝟗 𝟕𝟎 0.25 Hiệu suất truyền trục vít – bánh vít: 𝑍 𝑡𝑔 = = 0,2 =>  = 11,620 𝑞 𝜑 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔(𝑓) = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔(0.15) => 𝜑 = 8.530   𝑇𝑉 = 0,95 2.d 𝑡𝑔 𝑡𝑔(+𝜑) 0.25 0.25 = 𝟎 𝟓𝟐𝟖 Trị số lực vòng Ft3 Ft4 truyền trục vít: 𝑃 𝑇4 = 9,55 106 ∗ = 𝟑𝟏𝟖𝟑𝟑𝟑𝑁𝑚𝑚 𝑇3 = 𝑛4 Với: 𝑇4 𝑢𝑇𝑉 ∗ô ∗𝑇𝑉 = 𝟐𝟎𝟏𝟏𝟒𝑁𝑚𝑚 𝑍4 60 = = 30 𝑍3 ô = 2𝑇4 2𝑇4 𝐹𝑡2 = = = 𝟐𝟔𝟓𝟑(𝑁) 𝑑𝑤4 𝑚2 𝑍4 𝑢 𝑇𝑉 = Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 4/2 0.25 0.25 Cách 1: 2𝑇3 2𝑇2 𝐹𝑡3 = = = 𝟏𝟎𝟎𝟔(𝑁) 𝑑𝑤3 𝑚2 𝑞 0.25 Cách 2: 𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4 𝑡𝑔( + 𝜑) 3.a Tỷ số truyền 𝑢16 = 𝜔1 𝜔6 : HBR= HBR thường + HBR hành tinh + HBR thường HBR thường: 𝑍2 𝑛1 1 𝑢12 = + = = =𝟑 𝑍1 𝑛2 2 Hệ hành tinh: 2′ − 𝑐 𝑛2′ − 𝑛𝑐 𝑧3 𝑧4 𝑢2′4/𝑐 = = = (−1)2 =4 4 − 𝑐 𝑛4 − 𝑛𝑐 𝑧2′ 𝑧3′  ′  ′ − = => = −𝟑 𝑐 HBR thường: 3.b 𝑐 𝑍6 𝑛5 5 𝑢56 = − = − = − = −𝟐 𝑍5 𝑛6 6 𝜔1 1 2′ 5 𝒖𝟏𝟔 = = ∗ ∗− = 𝟏𝟖 𝜔6 2 𝑐 6 Tốc độ quay n6 bánh Z6 𝑢16 =  𝑛6 = 𝑛1 𝑢16 0.5 = 𝟒𝟎 ( 𝑣ò𝑛𝑔 𝑝ℎú𝑡 0.25 0.25 𝑛1 𝑛6 0.5 )  Bánh Z6 chiều quay với bánh Z1 Tóm tắt: 𝑑1 = 200(𝑚𝑚) 𝑑2 = 160(𝑚𝑚) 𝐿1 = 150(𝑚𝑚) 𝐿2 = 150(𝑚𝑚) 𝐿3 = 150(𝑚𝑚) [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎 𝐹𝑡1 = 5000𝑁 𝐹𝑟1 = 1848𝑁 𝐹𝑎1 = 882𝑁 𝐹𝑡2 = 6250𝑁 𝐹𝑟2 = 2310𝑁 𝐹𝑎2 = 1102𝑁 4.4 0.5 Phản lực: 𝑑1 = 𝟖𝟖𝟐𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 𝑑2 = 𝐹𝑎2 = 𝟖𝟖𝟏𝟔𝟎𝑁𝑚𝑚 𝑀𝑎1 = 𝐹𝑎1 𝑀𝑎2 + PT cân mômen B theo phương Y: ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑦 ) = −𝑀𝑎1 + 𝐹𝑟1 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑟2 ∗ 𝐿2 − 𝑀𝑎2 + 𝑅𝐷𝑌 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) =  𝑅𝐷𝑌 = − (−𝑀𝑎1 +𝐹𝑟1 ∗𝐿1 +𝐹𝑟2 ∗𝐿2 −𝑀𝑎2 ) (𝐿2 +𝐿3 ) = −𝟏𝟒𝟗𝟏(𝑁) 0.25 +PT cân lực: ∑ 𝑅 = −𝐹𝑟1 + 𝑅𝐵𝑌 + 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 = Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 0.25 Trang 5/2  𝑅𝐵𝑌 = −𝑅𝐷𝑌 − 𝐹𝑟2 + 𝐹𝑟1 = 𝟏𝟎𝟐𝟗(𝑁) + PT cân mômen B theo phương X  ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑥 ) = −𝐹𝑡1 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑡2 ∗ (𝐿2 ) − 𝑅𝐷𝑋 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) =  𝑅𝐷𝑋 = −𝐹𝑡1 ∗𝐿1 +𝐹𝑡2 ∗(𝐿2 ) (𝐿2 +𝐿3 ) = 𝟔𝟐𝟓(𝑁) 0.25 +PT cân lực: ∑ 𝑅 = 𝑅𝐵𝑋 − 𝐹𝑡1 + 𝑅𝐷𝑋 − 𝐹𝑡2 = 4.b 0.25  𝑅𝐵𝑋 = −𝑅𝐷𝑋 + 𝐹𝑡1 + 𝐹𝑡2 = 𝟏𝟎𝟔𝟐𝟓(𝑁) Vẽ biểu đồ momen 0.25 0.75 0.25 𝑑1 𝑑2 𝑇 = 𝐹𝑡1 ∗ = 𝐹𝑡2 ∗ = 𝟓𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 2 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 6/2 0.25 4.c Moment tương đương vị trí C: + 𝑀 + 0.75𝑇 = √3118302 + 937502 + 0.75 ∗ 5000002 𝑀𝑡đ−𝐶 = √𝑀𝑢𝑥 𝑢𝑦 0.25 = 𝟓𝟒𝟏𝟕𝟖𝟏𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tiết diện C: 𝑑𝐶 ≥ √ 𝑀𝑡đ−𝐶 = 𝟒𝟕 𝟔𝟕𝑚𝑚 0.1[𝜎𝐹 ] Chọn 𝑑𝐶 ≥ 𝟒𝟖(𝑚𝑚) 0.25 Mở rộng: Moment tương đương vị trí B: + 𝑀 + 0.75𝑇 𝑀𝑡đ−𝐵 = √𝑀𝑢𝑥 𝑢𝑦 = √1890002 + 7500002 + 0.75 ∗ 5000002 = 886409𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tiết diện B: 𝑑𝐵 ≥ √ 𝑀𝑡đ−𝐵 = 56.18𝑚𝑚 0.1[𝜎𝐹 ] Vì B lắp ổ lăn nên ta chọn: 𝑑𝐵 ≥ 𝟔𝟎(𝑚𝑚) Tổng cộng: 10 Trưởng Bộ Môn TKM GV Kiểm tra đáp án TS Văn Hữu Thịnh TS Nguyễn Minh Kỳ Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 7/2 ... trục tiết diện C (0,75 đ) Hình Ghi chú: Cán coi thi khơng gi? ?i thích đề thi Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) N? ?i dung kiểm tra [G1.2]: Có kiến thức lĩnh vực tính tốn thi? ??t kế chi tiết máy máy... chi tiết máy Câu 2, [G2.2]: Nắm vững sở tính tốn thi? ??t kế chi tiết máy: các thơng số bản, Câu 1,2,3 đặc ? ?i? ??m truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất [G4.1]: Hiểu tiêu tính tốn chi tiết máy. .. tính tốn thi? ??t kế hệ truyền động khí liên kết máy TP.HCM, Ngày 17 tháng 12 năm 2015 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)