Đề thi cuối học kỳ I năm học 2016-2017 môn Nguyên lý - Chi tiết máy - ĐH Sư phạm Kỹ thuật

Đề thi cuối học kỳ I năm học 2016-2017 môn Nguyên lý - Chi tiết máy gồm 4 câu hỏi hệ thống lại kiến thức học phần và giúp các bạn sinh viên ôn tập kiến thức đã học, chuẩn bị cho kỳ thi sắp tới. Tài liệu hữu ích cho các các bạn sinh viên đang theo học và những ai quan tâm đến môn học này dùng làm tài liệu tham khảo.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY - ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ INĂM HỌC 2016-2017 Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy Mã môn học: TMMP230220 Đề số/Mã đề: HK1-2016-2017 Thời gian: 90 phút Được phép sử dụng tài liệu Câu (2,5điểm) Bộ truyền đai dẹt có đường kính bánh dẫn d1= 200mm, khoảng cách trục a= 1900mm Công suất truyền P1 = 5,8KW, tốc độ bánh dẫn n1= 1200 vòng/phút Hệ số ma sát dây đai bánh đai f=0,32 Đai có bề rộng b=50mm chiều dày =6mm.Ứng suất căng ban đầu0=1,8MPa, bỏ qua lực căng phụ lực ly tâm a/ Tính lực vịng (Ft) truyền lực căng nhánh truyền làm việc (F1, F2)? (1,5đ) b/ Để đảm bảo điều kiện truyền không trượt trơn, xác định góc ơm 1 nhỏ từ suy tỷ số truyền lớn nhất? (1đ) Câu 2: (2,5 điểm) Hệ thống dẫn động xích tải có sơ đồ hình Bộ truyền đai có đường kính bánh đai d1=180mm, d2= 540mm Bộ truyền trục vít có Z3= 2, Z4 = 40, mơđun m=8mm, hệ số đường kính q= 10 Xích tải có vận tốc xích Vx = 0,8m/s, chiều hình Đĩa xích có số Z5 = 20, bước xích pc =100mm Lực vịng đĩa xích tải Ft= 5000N a/ Phân tích phương, chiều lực ăn khớp truyền trục vít (0,75đ) b/ Xác định chiều quay tốc độ trục động (0,75đ) c/ Tính lực vịngFt4, Ft3 truyền trục vít(xét trường hợp góc ma sát nhỏ) (1đ) hình hình Câu 3: (2 điểm) Cho hệ bánh hình 2.Các số Za = 3Zb , Z1= 60, Z2 = 35, 𝑍2′ =25, Z3 = 40 Bánh Za cần Cquay ngược chiều nhau, với na= 100 v/ph nc = 500 v/ph Xác định chiều quay tốc độ quay n3 bánh Z3 ? Câu 4: (3 điểm) Cho trục cơng táccó sơ đồ hình 3.Bánh trụ nghiêng𝑍1 có đường kính vịng chia𝑑1 = 240𝑚𝑚, lực ăn khớp: 𝐹𝑡1 = 5000𝑁, 𝐹𝑟1 = 1885𝑁, 𝐹𝑎1 = 1340𝑁.Bánh trụ thẳng𝑍2 có đường kính vịng chia𝑑2 = 120𝑚𝑚, lực ăn khớp: 𝐹𝑡2 = 10000𝑁, Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 1/2 𝐹𝑟2 = 3640𝑁 Các kích thước 𝐿1 = 120𝑚𝑚, 𝐿2 = 150𝑚𝑚, 𝐿3 = 150𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 60𝑀𝑃𝑎 Hãy: a.Xác định phản lực gối đỡ B 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 C (0,5đ) Ghi chú: Cán coi thi không giải thích đề thi Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra Câu [G1.2]: Có kiến thức tính tốn thiết 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 thiết kế chi tiết máy:các thông 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 Câu TP.HCM, ngày tháng năm 2017 Thông qua môn GVC.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: 9-1-2017 1.a 1.b Tính lực căng đai: F0, Ft, F1 F2 + Diện tích dây đai: 𝐴 = 𝑏 ∗  = 50 ∗ = 𝟑𝟎𝟎𝑚𝑚2 + Lực căng ban đầu: 𝐹0 = 0 ∗ 𝐴 = 1,8 ∗ 300 = 𝟓𝟒𝟎𝑁 + Lực vòng: 2𝑇 𝐹𝑡 = = 𝟒𝟔𝟏, 𝟔𝑁 𝑑1 Với 𝑃1 𝑇 = 9.55 ∗ 106 = 𝟒𝟔𝟏𝟓𝟖𝑁𝑚𝑚 𝑛1 + Lực căng nhánh dẫn: 𝐹𝑡 𝐹1 = 𝐹0 + = 𝟕𝟕𝟎, 𝟖𝑁 + Lực căng nhánh bị dẫn: 𝐹𝑡 𝐹2 = 𝐹0 − = 𝟑𝟎𝟗, 𝟐𝑁 0,5 0,5 0,25 0,25 Hãy xác định góc ơm 1 nhỏ từ suy tỷ số truyền lớn nhất? + Điều kiện để truyền làm việc không xảy trượt trơn: 2𝐹𝑜 +𝐹𝑡 𝑓 2𝐹𝑜 −𝐹𝑡  𝛼1 ≥ ln 2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓𝛼1 − 1) ≥ 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓𝛼1 + 1) 1+ = 𝑙𝑛 = 2,85 𝑓 1− + Để tỷ số truyền lớn nhất: 𝑑2 − 𝑑1 𝑢𝑑1 − 𝑑1 𝑑1 (𝑢 − 1) =𝜋− =𝜋− 𝑎 𝑎 𝑎 𝑎(𝜋−𝛼1 ) 1900(3,14−2,85)  𝑢≤ +1= + = 𝟑, 𝟕𝟓5 𝛼1 ≤ 𝜋 − 𝑑1 0,25 200 Vậy tỷ số truyền lớn để không sảy trượt trơn 𝒖𝒎𝒂𝒙 = 𝟑, 𝟕𝟓5 2.a 0,5 (𝛼1 = 164 độ ) 0,25 Phân tích phương, chiều lực ăn khớp truyền trục vít: Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 3/2 0,25 0,5 2.b Xác định chiều quay tốc độ trục động + Chiều quay:xem 2.a 0,25 + Tốc độ trục động cơ: 𝑑 𝑧 540 40 Tỷ số truyền chung hệ thống: 𝑢 = 𝑢đ 𝑢 𝑇𝑉 = = ∗ = 𝟔𝟎 𝑢= Với : 𝑛1 𝑛𝑥 𝑑1 𝑧3 2.c 60.103 𝑉𝑥 𝑍5 𝑝 =>𝑛1 = 𝑛𝑥 𝑢 𝑇 = 𝟏𝟒𝟒𝟎( ) 𝑣𝑔 0,5 𝑝ℎ 𝑉𝑥 =  𝑛𝑥 = 180 𝑣𝑔 𝑝𝑍5 𝑛𝑥 60 103 = 𝟐𝟒( ) 𝑝ℎ Tính lực vịngFt4, Ft3 truyền trục vít: Cơng suất trục đĩa xích Z5 (bánh vít) : 𝐹𝑡 𝑉𝑥 5000 ∗ 0.8 = = 𝟒𝐾𝑊 1000 1000 𝑃𝑥 𝑃4 𝑇𝑥 = 𝑇4 = 9.55 ∗ 106 = 9.55 ∗ 106 = 𝟏𝟓𝟗𝟏𝟔𝟔𝟕𝑁𝑚𝑚 𝑛𝑥 𝑛4 𝑃𝑥 = 𝑃4 = 𝐹𝑡4 = 2𝑇4 2𝑇4 = = 𝟗𝟗𝟒𝟖𝑁 𝑑4 𝑚𝑧4 0,5 0,25 Vì góc ma sát nhỏ (< 30), ta có: 𝑧3 𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4 𝑡𝑔( + 𝜑) = 𝐹𝑡4 𝑡𝑔 ( ) = 𝟏𝟗𝟗𝟎𝑁 𝑞 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 0,25 Trang 4/2 HBR= HBR thường + HBR vi sai HBR thường: 𝑍 𝑛  𝑢𝑎𝑏 = 𝑏 = 𝑎 = 𝑎 = 1/3 𝑍𝑎 𝑏 𝑛𝑏 =>𝑛𝑏 = 𝑛𝑎 𝑢𝑎𝑏 𝑣𝑔 = 𝟑𝟎𝟎( ) 0.5 𝑝ℎ Hệ vi sai 𝑢13/𝑐 = 1 − 𝑐 𝑛1 − 𝑛𝑐 𝑧2 𝑧3 35 40 𝟏𝟒 = = = ∗ = 3 − 𝑐 𝑛3 − 𝑛𝑐 𝑧1 𝑧2′ 60 25 𝟏𝟓  𝑛3 = 15𝑛1 −𝑛𝑐 14 = 0.5 15(𝑛1 − 𝑛𝑐 ) = 14(𝑛3 − 𝑛𝑐 ) 15(300)−(−500) 𝑣𝑔 = = 𝟑𝟓𝟕, 𝟏𝟒( ) 15𝑛𝑏 −𝑛𝑐 14 14 𝑝ℎ 0.5 => Vậy, n3 quay chiều với bánh Za 0.5 Tóm tắt: 𝐹𝑡1 = 5000𝑁 𝐹𝑟1 = 1885𝑁 𝐹𝑎1 = 1340𝑁 𝐹𝑡2 = 10000𝑁 𝐹𝑟2 = 3640𝑁 4.a 𝑑1 = 240(𝑚𝑚) 𝑑2 = 120(𝑚𝑚) 𝐿1 = 120(𝑚𝑚) 𝐿2 = 150(𝑚𝑚) 𝐿3 = 150(𝑚𝑚) [𝜎𝐹 ] = 60𝑀𝑃𝑎 Phản lực: 𝑚𝑎1 = 𝐹𝑎1 𝑑1 = 1340 ∗ 120 = 𝟏𝟔𝟎𝟖𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 +PT cân mômen B theo phương Y: ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑦 ) = 𝐹𝑟2 ∗ 𝐿1 − 𝑚𝑎1 + 𝐹𝑟1 ∗ 𝐿2 − 𝑅𝐷𝑌 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) =  𝑅𝐷𝑌 = (−𝑚𝑎1 +𝐹𝑟2 ∗𝐿1 +𝐹𝑟1 ∗𝐿2 ) (𝐿2 +𝐿3 ) = 𝟏𝟖𝟔𝟐(𝑁) 0,25 +PT cân lực: ∑ 𝑅 = 𝐹𝑟2 − 𝑅𝐵𝑌 − 𝐹𝑟1 + 𝑅𝐷𝑌 =  𝑅𝐵𝑌 = −𝐹𝑟1 + 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 = 𝟑𝟔𝟏𝟕(𝑁) + PT cân mômen B theo phương X: 0,25  ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑥 ) = −𝐹𝑡2 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑡1 ∗ 𝐿2 + 𝑅𝐷𝑋 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) = −𝐹 ∗𝐿 +𝐹 ∗𝐿  𝑅𝐷𝑋 = 𝑡1 𝑡2 = 𝟏𝟓𝟎𝟎(𝑁) (𝐿2 +𝐿3 ) +PT cân lực: 0,25 ∑ 𝑅 = −𝐹𝑡2 + 𝑅𝐵𝑋 − 𝐹𝑡1 − 𝑅𝐷𝑋 = =>𝑅𝐵𝑋 = 𝑅𝐷𝑋 + 𝐹𝑡1 + 𝐹𝑡2 = 𝟏𝟔𝟓𝟎𝟎(𝑁) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 0,25 Trang 5/2 4.b Vẽ biểu đồ momen 𝑇 = 𝐹𝑡1 ∗ 𝑑1 𝑑2 = 𝐹𝑡2 ∗ = 𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 2 0,75 0,5 0,25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 6/2 4.c + Moment tương đương vị trí C: 2 𝑀𝑡đ−𝐶 = √𝑀𝑢𝑥−𝐶 + 𝑀𝑢𝑦−𝐶 + 0.75𝑇 = √4401002 + 2250002 + 0,75 ∗ 6000002 = 𝟕𝟏𝟕𝟏𝟑𝟖𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tiết diện C: 𝑑𝐶 ≥ √ 0,25 𝑀𝑡đ−𝐶 ≥ 𝟒𝟗 𝟐𝟔𝒎𝒎 0.1[𝜎𝐹 ] Vì C lắp bánh nên ta chọn: 𝑑𝐶 = 𝟓𝟎(𝑚𝑚) 0,25 Mở rộng: + Moment tương đương vị trí B: 2 𝑀𝑡đ−𝐵 = √𝑀𝑢𝑥−𝐵 + 𝑀𝑢𝑦−𝐵 + 0.75𝑇 = √4367642 + 12000002 + 0.75 ∗ 6000002 = 𝟏𝟑𝟕𝟖𝟔𝟖𝟐𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tiết diện B: 𝑑𝐵 ≥ √ 𝑀𝑡đ−𝐵 = 𝟔𝟏, 𝟑𝑚𝑚 0.1[𝜎𝐹 ] Vì B lắp ổ lăn nên ta chọn: 𝑑𝐵 = 𝟔𝟓(𝑚𝑚) Tổng cộng: 10 TP.HCM, ngày tháng năm 2017 Thông qua môn GVC.TS Văn Hữu Thịnh Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 7/2 ... trục tiết diện nguy hiểm C (0,5đ) Ghi chú: Cán coi thi khơng gi? ?i thích đề thi Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) N? ?i dung kiểm tra Câu [G1.2]: Có kiến thức tính tốn thi? ??t kế chi tiết máy máy [G2.3]:... Hữu Thịnh Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/2 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220) Ngày thi: 9-1 -2 017 1.a 1.b Tính lực căng đai: F0, Ft, F1 F2 + Diện tích dây đai: