Đáp án đề thi HK1 môn chi tiết máy năm 2021 - 2022 | Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

Giảng viên ra đề: 17/12/2021 Người phê duyệt: …./12/2021
(Chữ ký và Họ tên)
(Chữ ký, Chức vụ và Họ tên)
Trưởng bộ môn - PGS. TS. Bùi Trọng Hiếu Nguyễn Văn Thạnh
(phần phía trên cần che đi khi in sao đề thi)
THI CUỐI KỲ Học kỳ/năm 1 2021-2022 học Ngày thi 21/12/2021 Môn học
ĐÁP ÁN CHI TIẾT MÁY (CQ)
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA – ĐHQG- HCM Mã môn ME2007 KHOA CƠ KHÍ học
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
Thời lượng 60 phút Mã đề
Ghi chú: - Được sử dụng tài liệu. CÂU NỘI DUNG ĐIỂM 1 4
Phản lực liên kết tại A và B:
Mômen xoắn:T=Ft1.(d1/2)= 5000.80 = 400000 (N.mm) 0,25
Mômen tập trung tại D: M 0,25
a1=Fa1.(d1/2)= 1820.80=145600 (N.mm) 0,25
Mômen tập trung tại C: Ma2=Fa2.(d2/2)= 3640.40=145600 (N.mm)
Trong mặt phẳng thẳng đứng:
Phương trình cân bằng mômen tại A:
MA=0=(Fr2.120)+Ma2-(RBY.240)+Ma1-(Fr1.340)
RBY=((3874.120)+145600+145600-(1937.340))/240
RBY = 406,25( N) 0,25 1a
Phương trình cân bằng lực: Fy=0= -RAY+Fr2 -RBY -Fr1 (1,75 điểm) RAY=3874-406,25-1937
RAY = 1530,75(N) 0,25
Trong mặt phẳng nằm ngang:
Phương trình cân bằng mômen tại A: MA=0=(Ft2.120)-(RBX.240)+(Ft1.340)
RBX=((10000.120)+(5000.340))/240 0 ,25
RBX = 12083,33(N)
Phương trình cân bằng lực : Fx=0= -RAX+Ft2 -RBX + Ft1
RAX=10000-12083,33+5000 0,25 RAX = 2916,67(N 0,25 1b (1,25 điểm) 0,5 0,25 0,25
Mômen tương đương tại B: 2 2 M  M  M  . 75 , 0 2 T tđ B XB YB B
 481002  5000002  0,75.4000 0 0 2  6101 ( 75 N.m ) m 1c 0,25đ (1,0
Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm B: điểm) M tđ 610175 d B  3  3  , 46 ( 68 ) mm B 1 , 0  .  0,25đ F  . 1 , 0 60
Vị trí B lắp ổ lăn, nên ta chọn dB = 50(mm) 0,5đ 2 3
- Lực vòng Ft và lực hướng tâm Fr trên bánh răng trụ răng thẳng: 2T . 2 500000 + F    50 ( 00 N ) t 0,25đ d 200
+ F  F .tan 200  1819 ( 85 , N ) 0,25đ r t 2a
(1,25đ Do các gối đỡ bố trí đối xứng so với tải trọng nên: iểm) R 0,25đ
AX = RBX = Ft/2=5000/2=2500(N) R 0,25đ
AY = RBY = Fr/2=1819,85/2=910(N)
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ: 0,25đ
FrA=FrB =(R2AX + R2AY)1/2 =(25002 + 9102)1/2=2660,47(N)
- Thời gian làm việc bằng triệu vòng quay L:
L=60.n.Lh/106=60.500.20000/106=600 (triệu vòng) 0,25đ 2b (0,75 điểm)
- Tải trọng qui ước Q của hai ổ tại A và B như nhau: 0,25đ X=1, Y=0 (Fa=0) 0,25đ
Q= X.V.FrA. kσ. kt=1.1.2660,47.1,2.1,1=3512(N)=3,512(kN)
- Chọn ổ bi đỡ theo khả năng tải động C : 2c (m=3) (0,5 0,25đ điểm)
Ctt=Q.L1/m=3,512.6001/3=29,62(kN
- Chọn ổ 212 có C=41,1(kN) 0,25đ
- Tính lại tuổi thọ của ổ Lh: 2d (0,5
L=(C/Q)m=(41,1/3,512)3=1602,735 (triệu vòng) 0,25đ điểm)
Lh = 106.L/(60.n)= 106. 1602,735/(60.500) = 53424,52 (giờ) 0,25đ 0,25đ hình 0,25đ ri 0,5đ 3a FMi (2 điểm) 0,25đ 0,25đ 0,5đ 3b 0,5đ (1 điểm) 0,5đ
-------- HẾT -------- 18
Giảng viên ra đề: 17/12/2021 Người phê duyệt: …./12/2021
(Chữ ký và Họ tên)
(Chữ ký, Chức vụ và Họ tên)
Trưởng bộ môn - PGS. TS. Bùi Trọng Hiếu Nguyễn Văn Thạnh
(phần phía trên cần che đi khi in sao đề thi)
THI CUỐI KỲ Học kỳ/năm học 1 2021-2022 Ngày thi 21/12/2021 Môn học
ĐÁP ÁN CHI TIẾT MÁY (DTCQ)
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA – ĐHQG- Mã môn học ME2007 HCM
Thời lượng 60 phút Mã đề KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
Ghi chú: - Được sử dụng tài liệu. CÂU NỘI DUNG ĐIỂM Bánh răng 1: 0,25đ
Lực vòng : Ft1=8000 (N) 0,25đ
Lực hướng tâm : Fr1= Ft1 tan200/cos = 3099 (N)
Lực dọc trục : Fa1= Ft1 tan= 2912(N) )
Mô men uốn M1 phát sinh khi dời lực Fa1 về tâm bánh răng: 0,25đ
M1=Fa1d1/2=436800 (Nmm)
Mô men xoắn T1 phát sinh khi dời lực Ft1 về tâm bánh răng:
T1=Ft1d1/2=1200000 (Nmm) =T 0,25đ Bánh răng 2: 0,25đ
Lực vòng : Ft2= Ft1 d1/d2= 16000 (N)
Lực hướng tâm : Fr2= Ft2 tan200= 5824 (N) 0,25đ 1a
Mô men uốn T2 phát sinh khi dời lực Ft2 về tâm bánh răng:
2,5đ T2=Ft2d2/2=1200000 (Nmm) =T Xét mặt phẳng yoz
∑MA =0 <=> -M1-(Fr1 x200)+(Fr2x500)-(RDYx700) =0 0,25đ
=>RDY= 2651(N) 0,25đ
∑Fy =0 <=> - RAY - Fr1 + Fr2 – RDY =0
=>RAY= 74(N) Xét mặt phẳng xoz
∑MA =0 <=> (Ft1 x200)+(Ft2x500)-(RDXx700) =0
=>RDX= 13714(N)
∑Fx =0 <=> - RAX + Ft1 + Ft2 – RDX =0 0,25đ
=>RAX= 10286(N) 0,25đ 1b 1đ Trang 1 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ
_ Mô men tương đương tại B:
MtđB = (4220002+ 20570002+ 0,75x12000002])1/2 1c
Đường kính tại B: dB= 1,05 (MtđB/0,1[F])1/3 =1,05 x 66,41 (mm) do tại B có
0,5đ rẵnh then. Chọn dB=70 (mm) theo tiêu chuẩn 0,25đ
_ Mô men tương đương tại C:
MtđC =(5302002+ 27428002+ 0,75x12000002])1/2
Đường kính tại C: dC= 1,05 (MtđC/0,1[F])1/3 =1,05 x 71,96 (mm) do tại C có 0,25đ
rẵnh then. Chọn dC=80 (mm) theo tiêu chuẩn 2a
Số vòng quay của trục được tính thông qua vận tốc dài của băng tải: 2đ n= 6x104v/D 0,25đ
Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay: 0,25đ
L=60nLh/106=14,668 (triệu vòng)
Tải trọng qui ước của ổ: Q  ( X V
. .F  Y. F ).K . K r a  t 0,25đ
với: V  1 (trục quay  vòng trong quay); 0,25đ F  0 a
nên X  1; Y  0 K  1  K  1 t
Do tải trọng phân bố đối xứng, nên phản lực liên kết tại hai gối đỡ cân bằng : 0,25đ FrA=FrB=Fr/2=7500 (N) 0,25đ Vậy: Q= 7500 (N) = 7,5 (kN)
Khả năng tải động của ổ: Trang 2 Ctt=Q L1/m =18,359 (kN) 0,25đ
Trong đó: m=3 (con lăn hình cầu) 0,25đ
Chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ, ký hiệu 208 có C= 25,6 (kN)
Tính lại tuổi thọ của ổ: Lh ổ bi =((C/Q)m . 106 / 60.n ) =10845,1 (giờ) 2b 1đ
Nếu chọn ổ đũa cùng cỡ, tức là ổ 2208, có C= 33,7 (kN) 0,25đ
Tính lại tuổi thọ của ổ: Lh ổ đũa =((C/Q)m . 106 / 60.n ) =40825,0(giờ) 0,25đ
Trong đó: m=10/3 (con lăn hình trụ) 0,25đ
Lập tỉ số : Lh ổ đũa/ Lh ổ bi= 3,76 0,25đ
Vậy tuổi thọ của ổ tăng 3,76 lần. 0,25đ 3a 1,5đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 0,25đ 3b 1đ 0,25đ 0,5đ 3c 0,5đ 0,25đ 0,25đ HẾT ĐÁP ÁN Trang 3 18 s Lecturer: (Date) Approved by: (Date) FINAL EXAM
Semester /A. 2 2021- year 2022 Date 13 May 2022
HCMUT – VNU-HCM Course title Machine Elements FME Course ID ME 2007 Duration 90 min
Students are allowed to use study materials
Questions 1). (L.O.1) The transmission system transmits the motion from the motor to
the V-belt drive, the double stage gear reducer, the open bevel gear drive, the chain
drive and then to the working part with the data in Figure 1.
a) Determine the number of rotations nV of the shaft V.
b) Analysis of the force acting on the shafts II, IV. Figure 1
Questions 2). (L.O.4) The flat belt drive works with the following conditions (Figure
2): the number of revolutions of the driving pulley n1 = 976 rpm, the diameter of the
driving pulley d1 = 180 mm, the diameter of the driven pulley d2 = 450 mm, center
distance a = 1200 mm. The coefficient of friction between the belt and the pulley is f
= 0.28, initial belt tension F0 = 560N. Requirements:
a) Determine the belt contact angle 1 and belt length L.
b) Find the maximum peripherial force Ftmax and transmission power Pmax of the flat
belt drive so that no slip occurs and does not take into account the auxiliary tension
Fv caused by centrifugal force (Fv = 0). Figure 2
Questions 3). (L.O.1, L.O.6) The intermediate shaft is fitted with gear 1 (driven gear)
and gear 2 (driving gear) with the data shown in the Figure 3 and the values of the
forces: Ft1 = 4800 N; Fr1 = 1820 N; Fa1= 1400 N; Ft2 = 9600 N; Fr2 = 3494 N. Given
shaft allowable bending stress [F] = 100 MPa. Identify: Figure 3
a) Reactions at bearings and bending and torsion moment diagrams.
b) Equivalent moment, shaft diameter at dangerous cross-section.
Questions 4). .(L.O.1, L.O.2) A support subjected to the load F = 6000N is joint a
pattern of 6 bolts as shown in Figure 4 with α = 450. Using a bolted joint with a
clearance. Bolt material is CT38 steel with allowable tensile strength [ten] = 100MPa.
Coefficient of friction between joints elements f = 0.18, factor of safety k = 1.5. Let's define:
a) Analyze and determine the force acting on each bolt.
b) Determine the tightening force (the required screwing up force) V.
c) Determine the diameter d1 and choose the bolt. Figure 4
-------------oo000oo------------------ ĐÁP ÁN Que stio NỘI DUNG ĐIỂM ns 1 a)
The number of rotations nV of the shaft V: n 0,5
V = nm/(u12u34u56u78u910) = 968.360.36.66.40.50/(180.18.22.20.25) = 20.17 rpm b) 0,75 0,75 TỔNG ĐIỂM BÀI 1 2,0đ
a) Calculate the contact angle from the formula: o o (d  d )   180  2 1 o o (450 180) 1 57 =  180  57 a 1200 o,5đ   0  Que 1 167.2 2.918rad stio Length of belt: ns 2 a) 0,5đ L = 3404.8 mm
b) Load capacity determined according to the condition (so that no slippage occurs): f1 2F (e  0.28 2.918 0 1) 2.560(e  1)   F 0,5đ t f1 (e  0.28 2.918 1) (e  1) b)  433.68N Power: 0,5đ
P =Ftv/1000= Tn/(9550) = Ftd1n/(2.9550)
= 433.68.180.976/(2.9550) =3.989 kW TỔNG ĐIỂM BÀI 2 2đ Que stio ns 3 TỔNG ĐIỂM BÀI 3 2
According to the kinematic scheme, we make a calculation scheme (analyze
the forces). Select material for shaft (Options).
Que a) Torque T and bending moment Ma1 at B: stio 3 3 F d .10 4800.240.10 ns 4 T  t1 1   576 Nm 2 2 0,25 a) 0,25 3 3 F d .10 1400.240.10 M  a1 1   a1 168 Nm 2 2
Find the reactions at the supports and plot moment diagrams:
- Determine the reactions in the xy plane:
The moment equilibrium equation at A:  M  Ax 0 3 3   F .120.10  F .240.10  M  3 r2 r1 a1 RDy.360.10 3 3 
0  3494.120.10  1820.240.10  168  3 R Cy.360.10 0,75đ 3  3494.120.10  3 1820.240.10  168 infer from here: R   Cy 2844.67N 3 360.10
Equilibrium equations in Y axis:
F  0  R  F  F  y Ay r2 r1 RDy 0  R  3494  1820  Ay 2844.67 infer from here: R  Ay 2469.33 N b)
Bending moment values at positions B:   3  B M 2469.33 120.10 296.32 Nm
Bending moment values at positions C,   3  C M 2844.67 120 10 341.36 Nm
if we take into account the bending moments at C:    C M 341.36 168 173.36 Nm
Plot the bending moment diagram in the direction of tension of the shaft
- Determine the reactions in the zx plane: 3 
 M  0  F .120.10  3 F .240.10  A t2 t1 RDx.360
0  9600.120  4800.240  R 0,5đ Dx .360 infer from here: R  Dx 0 N
Equilibrium equations in X axis:
 F  0  R  F  F  x Ax t2 t1 RDx 0  R  9600  4800  Ax 0 infer from here: R  Ax 4800 N   3  Bx M 4800.120.10 576 Nm M  Cx 0
Plot the bending moment diagram in the direction of tension of the shaft 0,75
b) Maximum equivalent moment at B: M  2 296.32  2 576  2 0.75 576 tñ  817.566 Nm 0,5đ
c) Shaft diameter at dangerous cross-section B: 32M 32 817.566 d  tñ 1 3 0  3 10  C 43.67 mm   [ ]  F 100
Choose d = 45.85…48.04 mm because at B with key. By standard we choose 45 or 50mm. 0,5đ
Total for question 3 3,25đ Que stio 0,5 ns 4 a)
a) Analyze and determine the force acting on each bolt.
The center of gravity of the bolt group is the intersection 0 of two centerline.
Moving force F to center of gravity 0, we have force F passing through center I and moment M:
M = (Fcos450.200 + Fsin450.(200-60) ).10-3 0,25
 6000.( 2 / 2) .340 .10-3=1442.498 Nm
Due to the acting of force F, bolts 1-6 the same force FFi : F F   Fi 1000 N. 6 0,25
- Since the distances from the centers of bolts 1, 3, 4, 6 to the center
of gravity 0 are equal, the force caused by the moment M at the bolts has the same value.. Mr Mr F  F  F  F  1  1 0,25 M1 M3 M4 M6  2 2 r 2r  2 4r i 2 1 1442.498 60 2)   3400N 2 2.60  2 4.60 .2 Mr Mr F  F  2  2 M2 M5  2 2 r 2r  2 4r i 2 1 1442.498 ) 60   2404.1N 2 2.60  2 4.60 .2 0,25
where: r  r  r  r  60 2mm; r  r  1 3 4 4 2 5 60mm
From the force diagram, the load acting on bolt 3 is the largest: F  F  F  0,25 3 F3 M3 4400M
b) Determine the tightening force (the required screwing up force) V. 0,5
If a bolted joint with a clearance with a factor of safety k = 1.5 and a
coefficient of friction f = 0.18 is used, then:  3 kF 1.5 4400 V   36666.67 N. . f 0.18
c) Determine the diameter d1 and choose the bolt.
The diameter d1 of the bolt is determined: 4 1.3V 4 1.3 36666.67 d   1      100 k  0,5 = 24.635mm
Select bolt M30 có d1 = 26.211 mm. . Total for question 4 2,5
ĐÁP ÁN MÔN CHI TIẾT MÁY (ngày thi: 07/01/2020) Bài 1: THÔNG SỐ CÔNG THỨC KẾT QUẢ ĐIỂM 0.5 L =
2a + π.(d1 + d2)/2 + (d2 – d1)2/(4a) 1785.786 L (nor) = (CHỌN THEO BẢNG) 1800 0.5 0.5 K = L – π.(d1 + d2)/2 951.77 0.5 ∆ = (d2 – d1)/2 130 0.5 a =
(k + (k2 – 8.Δ2)1/2)/4 457.4115 TỔNG ĐIỂM BÀI 1 2.5 Bài 2: THÔNG SỐ CÔNG THỨC KẾT QUẢ ĐIỂM 0.5 d_1 =
d1 = pc / sin(π/z1) 127.8161 0.5 F_t =
Ft = 2.T1/d1 7823.502 0.5 F_r =
Fr = Km.Ft 8997.025 TỔNG ĐIỂM BÀI 2 1.5 Bài 3: THÔNG SỐ CÔNG THỨC KẾT QUẢ ĐIỂM 0.5 ψ_ba =
ba = 2.bd /(u  1) 0.4 1 a_w =
aw = Ka.(u  1).[(T1.KHβ)/(ba.[H]2.u)]1/3 234.619 TỔNG ĐIỂM BÀI 3 1.5 Bài 4: THÔNG SỐ CÔNG THỨC KẾT QUẢ ĐIỂM 0.5 F_i = F/z 25000 0.5 d_o1 =
do1  {4.Fi / ( .i.[])}1/2 19.94711 [σ_min] =
Chọn δmin trong [δ1, δ2] 12 0.5 0.5 d_o2 =
do2  Fi / (δmin.[d]) 20.83333 0.5 d_omin =
Chọn d0min = max (do1, do2) 20.83 TỔNG ĐIỂM BÀI 4 2.5 1 Bài 5: THÔNG SỐ CÔNG THỨC KẾT QUẢ ĐIỂM 0.2 Ft1 Fr1 0.2 0.2 Fa1 0.2 Ft2 0.2 Fr2 0.2 Fa2 0.2 Ft3 0.2 Fr3 0.2 Ft4 0.2 Fr4 TỔNG ĐIỂM BÀI 5 2 2