Mời các bạn cùng tham khảo đề thi cuối kỳ môn Nguyên lý - Chi tiết máy của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật. Đề thi gồm có 3 câu hỏi tự luận có kèm đáp án để người học ôn tập và củng cố kiến thức. Mời các bạn cùng tham khảo.
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 2019-2020 Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy Mã môn học: TMMP230220 Đề số/Mã đề: HKII 2019-2020 Đề thi có 02 trang Thời gian: 90 phút Được phép sử dụng 03 tờ A4 viết tay, không photocopy Câu 1: (2,5 điểm) Bộ truyền đai truyền công suất P1 = 5,5 kW, tốc độ n1 = 1460v/ph Đường kính bánh đai d1 = 140mm, d2 = 280mm, khoảng cách trục a = 550mm Hệ số ma sát đai bánh đai f = 0,3 a Tính góc ơm 1 (rad) số vòng chạy (số lần chịu uốn) đai giây i=? (1,5đ) b Tính lực căng ban đầu F0 cần thiết để truyền làm việc không xảy trượt trơn? (1đ) Câu 2: (2,5 điểm) Cho hệ thống dẫn động băng tải với chiều quay trục động hình Bộ truyền trục vít ren trái có modul m= 8mm, hệ số đường kính q= 10, số mối ren trục vít Z1= 2, số bánh vít Z2= 50, hiệu suất truyền trục vít = 0,8 Bộ truyền bánh trụ thẳng có Z3 Z4 Trục I truyền mô men xoắn TI= 2x105Nmm, xem hiệu suất ổ lăn (ol=1) a Xác định phương, chiều lực tác dụng lên trục vít, bánh vít cặp bánh trụ thẳng Z3, Z4? (1đ) b Tính hệ số ma sát f để truyền trục vít có khả tự hãm? (0,5đ) c Tính mơ men xoắn TII trục II, Trị số lực vòng Ft1, Ft2 tác dụng lên trục vít bánh vít? (1đ) Hình Hình Câu 3: (2 điểm) Cho hệ bánh hình Các bánh tiêu chuẩn có số răng: Z1= 60, Z2= 80, Z’2= 30, Z3= 40, Z’3= 30, Z4= 60, Z’4= 40, Z5= 50 Tốc độ quay cần C có nc= 450vg/ph Hãy tính: a Tốc độ quay n3 bánh Z3? (0,5đ) b Tốc độ quay n1 xác định chiều quay bánh Z1 (so với chiều quay cần C)? (1,5đ) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 1/2 Câu 4: (3 điểm) Cho trục trung gian hệ truyền động khí hình có Z1 bánh trụ thẳng bị dẫn cấp nhanh Z2 bánh trụ nghiêng dẫn cấp chậm Bánh 𝑍1 có: 𝐹𝑡1 = 3750𝑁, 𝐹𝑟1 = 1365𝑁, 𝑑1 = 160𝑚𝑚 bánh Z2: 𝐹𝑡2 = 4000𝑁, 𝐹𝑟2 = 1479 𝐹𝑎2 = 706𝑁 𝑑2 = 150𝑚𝑚 Các kích thước 𝐿1 = 140𝑚𝑚, 𝐿2 = 160𝑚𝑚, 𝐿3 = 160𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎𝐹 ] = 50𝑀𝑃𝑎 a Tính 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 (1,5đ) c Xác định đường kính trục tiết diện B theo tiêu độ bền? (0,5đ) Hình Ghi chú: Cán coi thi khơng giải thích đề thi Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) [G1.2]: Có kiến thức tính tốn thiết kế chi tiết máy máy [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 [G2.2]: 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 [G2.3]: Thành thạo giải tốn phân tích lực tác dụng lên chi tiết máy, cấu máy [G2.2]: 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 [G2.3]: Thành thạo giải toán phân tích lực tác dụng lên chi tiết máy, cấu máy Nội dung kiểm tra Câu Câu Câu Câu Câu TP.HCM, Ngày 10 tháng năm 2020 Thông qua môn (Đã ký) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/2 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY (TMMP230220) Ngày thi: 14-7-2020 1.a Tính góc ơm 1 (rad) số vịng chạy (số lần chịu uốn) đai giây i=? + Tính góc ơm 1 (rad): 𝑑2 − 𝑑1 280 − 140 𝛼1 = 𝜋 − = 3,14 − = 𝟐, 𝟖𝟗 (𝑟𝑎𝑑) 𝑎 550 + Số vòng chạy (số lần chịu uốn) đai giây i: 𝜋(𝑑2 + 𝑑1 ) (𝑑2 − 𝑑1 )2 𝐿 ≈ 2𝑎 + + = 𝟏𝟕𝟔𝟖, 𝟔 (𝑚𝑚) 4𝑎 𝜋𝑑1 𝑛đ𝑐 𝑚 𝑣1 = = 𝟏𝟎, 𝟕 ( ) 60 103 𝑠 𝑣1 10,7 𝑙ầ𝑛 𝑖= = −3 = 𝟔, 𝟎𝟓 ( ) 𝐿 10 ∗ 1768,6 𝑔𝑖â𝑦 1.b 0,5 0.5 0.5 Tính lực căng ban đầu F0 cần thiết để truyền làm việc không xảy trượt trơn: 2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓𝛼1 − 1) ≥ 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓𝛼1 + 1) 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓𝛼1 + 1) 513,9 ∗ (𝑒 0,3∗2,89 + 1) 𝐹𝑜 ≥ ≥ ≥ 𝟔𝟐𝟗, 𝟕𝟑 (𝑁) 2(𝑒 𝑓𝛼1 − 1) ∗ (𝑒 0,3∗2,89 − 1) 0,5 Với: 1000𝑃1 1000 ∗ 5,5 0,5 = = 𝟓𝟏𝟑, 𝟗 (𝑁) 𝑣1 10,7 Xác định phương, chiều lực tác dụng lên trục vít, bánh vít cặp bánh trụ thẳng Z3, Z4: 𝐹𝑡 = 2.a 0,25 0,75 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 3/2 2.b Tính hệ số ma sát f để truyền trục vít có khả tự hãm: Điều kiện tự hãm: Trong đó: : góc nâng ren, : góc ma sát (= arctang (f)) 𝑍1 𝑡𝑔 = = = 0,2 𝑞 10 0,25 Để truyền tự hãm thì: nghĩa là: f 0,2 2.c 0,25 Tính mơ men xoắn TII trục II, Trị số lực vòng Ft1, Ft2 tác dụng lên trục vít bánh vít: 𝑇𝐼𝐼 = 𝑇𝐼 ∗ 𝑢 𝑇𝑉 ∗ ô ∗ 𝑡𝑣 = ∗ 105 ∗ 25 ∗ 0.8 ∗ = 𝟒𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑁𝑚𝑚 2𝑇𝐼 ∗ 200000 = = 𝟓𝟎𝟎𝟎𝑁 𝑚𝑞 80 0,25 2𝑇𝐼𝐼 ∗ 4000000 = = 𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎𝑁 𝑚𝑍2 400 0,25 𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2 = 0,5 (Đây hệ vi sai kín) 3.a Tốc độ quay n3 bánh Z3: (hệ thường) 𝑢3′5 = 𝑛3′ 𝑧4 𝑧5 60 50 𝑛3 = (−1)𝑘 = (−1)2 = 2,5 = 𝑛5 𝑧3′ 𝑧4′ 30 40 𝑛𝑐 𝑛3′ = 𝑛3 = 2,5 ∗ 𝑛𝑐 = 2,5 ∗ 450 = 𝟏𝟏𝟐𝟓 𝑣/𝑝ℎ 3.b 0,5 Tốc độ quay n1 xác định chiều quay bánh Z1 (so với chiều quay cần C): Tốc độ quay n1 bánh Z1: 𝑢13/𝑐 = 1 − 𝑐 𝑛1 − 𝑛𝑐 𝑧2 𝑧3 80 ∗ 40 𝟏𝟔 = = =− = 3 − 𝑐 𝑛3 − 𝑛𝑐 𝑧1 𝑧2′ 60 ∗ 30 𝟗 0,5 9(𝑛1 − 𝑛𝑐 ) = 16(𝑛3 − 𝑛𝑐 ) 𝑛1 = 16𝑛3 − 7𝑛𝑐 16 ∗ 1125 − ∗ 450 = = 𝟏𝟔𝟓𝟎 𝑣/𝑝ℎ 9 Vậy n1 quay chiều với cần c 0,5 0,5 Tóm tắt: d1= 160𝑚𝑚, 𝐹𝑡1 = 3750𝑁, 𝐹𝑟1 = 1365 𝑁 𝑑2 = 150𝑚𝑚, 𝐹𝑡2 = 4000 𝑁, 𝐹𝑟2 = 1479 𝑁 , 𝐹𝑎2 = 706 𝑁 𝐿1 = 140𝑚𝑚, 𝐿2 = 160𝑚𝑚, 𝐿3 = 160𝑚𝑚 Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎; T= 𝐹𝑡1 𝑀𝑎2 = 𝐹𝑎2 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 𝑑1 = 𝐹𝑡2 𝑑2 = 𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑁𝑚𝑚 𝑑2 = 𝟓𝟐𝟗𝟓𝟎 𝑁𝑚𝑚 Trang 4/2 4.a Tính phản lực gối đỡ B D: a Xét mắt Z0Y: + PT cân mômen B theo phương Y: ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑦 ) = −𝐹𝑟1 ∗ 𝐿1 − 𝐹𝑟2 ∗ 𝐿2 − 𝑀𝑎2 + 𝑅𝐷𝑌 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) = 𝑅𝐷𝑌 = (𝐹𝑟1 ∗𝐿1 +𝐿2 ∗𝐹𝑟2 +𝑀𝑎2 ) (𝐿2 +𝐿3 ) = (1365∗140+160∗1479+52950) (320) = 𝟏𝟓𝟎𝟐, 𝟐(𝑁) 0,25 + PT cân lực: ∑ 𝑌 = 𝐹𝑟1 − 𝑅𝐵𝑌 − 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 = 𝑅𝐵𝑌 = 𝐹𝑟1 − 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 = 1365 − 1479 + 1502,2 = 𝟏𝟑𝟖𝟖, 𝟐(𝑁) b Xét mặt Z0X: 0,25 + PT cân mômen B theo phương X: ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑥 ) = −𝐹𝑡1 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑡2 ∗ 𝐿2 − 𝑅𝐷𝑋 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) = 𝑅𝐷𝑋 = −𝐹𝑡1 ∗𝐿1 +𝐹𝑡2 ∗𝐿2 (𝐿2 +𝐿3 ) 0,25 = 𝟑𝟓𝟗, 𝟒(𝑁) + PT cân lực: ∑ 𝑋 = 𝐹𝑡1 − 𝑅𝐵𝑋 + 𝐹𝑡2 − 𝑅𝐷𝑋 = 𝑅𝐵𝑋 = 𝐹𝑡1 + 𝐹𝑡2 − 𝑅𝐷𝑋 = 𝟕𝟑𝟗𝟎, 𝟔(𝑁) 4.b 0,25 Vẽ biểu đồ mômen uốn 𝑀𝑥 , 𝑀𝑦 , mômen xoắn T ghi giá trị mômen tiết diện nguy hiểm: Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 5/2 0,25 0,75 0,25 0,25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 6/2 4.c Xác định đường kính trục tiết diện B theo tiêu độ bền: + Moment tương đương vị trí B: 2 𝑀𝑡đ−𝐵 = √𝑀𝑢𝑥𝐶 + 𝑀𝑢𝑦𝐶 + 0,75𝑇 = √1911002 + 5250002 + 0,75 ∗ 3000002 = 𝟔𝟏𝟔𝟏𝟓𝟑 𝑁𝑚𝑚 0,25 + Đường kính trục tiết diện B: 𝑑𝐵 ≥ √ 𝑀𝑡đ−𝐵 = 𝟒𝟗, 𝟖 𝑚𝑚 0,1 ∗ [𝜎𝐹 ] 0,25 Vì B lắp ổ bi nên chọn dB= 50 mm Tổng cộng: 10 GV: Kiểm tra đáp án: TS Nguyễn Minh Kỳ PGS.TS Văn Hữu Thịnh Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 7/2 ... Câu Câu TP.HCM, Ngày 10 tháng năm 2020 Thông qua môn (Đã ký) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/2 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY (TMMP230220) Ngày thi: 1 4-7 -2 020 1.a Tính góc ơm 1... tốn thi? ??t kế chi tiết máy máy [G4.1]: Hiểu tiêu tính tốn chi tiết máy chung, từ nắm vững trình tự tính tốn thi? ??t kế hệ truyền động khí liên kết máy [G2.2]: Nắm vững sở tính tốn thi? ??t kế chi tiết. .. tính tốn thi? ??t kế chi tiết máy: các thông số bản, đặc điểm truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất [G2.3]: Thành thạo giải tốn phân tích lực tác dụng lên chi tiết máy, cấu máy Nội dung kiểm