Đề Thi Cuối Kỳ 1 năm học 2020-2021 Môn Nguyên lý - chi tiết máy | Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 58778885
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ I NĂM HỌC 2020-2021 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Mã môn học: MEMD230220 (CLC)
BỘ MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Đề số/Mã ề: HKI 2020-2021 Đề thi có 02 trang Thời gian: 90 phút.
-------------------------
Được phép sử dụng 02 tờ A4 viết tay, không photocopy. Câu 1: (3 iểm)
Cho hệ thống truyền ộng như hình 1.Moment trên trục III ( bánh vít ) là TIII= 8.105
Nmm. Động cơ có tốc ô nc= 1450 vòng/phút, chiều quay như hình. Bộ truyền ai dẹt có ường
kính các bánh ai d1= 180mm, d2= 360mm. Bộ truyền bánh trụ răng nghiêng có Z1= 20, Z2= 60,
mô un pháp mn= 4mm, góc nghiêng β= 150. Bộ truyền trục vít bánh vít có số mối ren trục vít
Z3= 2, số răng bánh vít Z4= 40, hệ số ường kính q= 8, mô un m= 10mm. Xem hiệu suất của các
ổ trục = 1 .Cho hiệu suất của bộ truyền ai η = 0,92, của bộ truyền bánh răng ηbr= 0,95, của bộ
truyền trục vít ηtv= 0,80.
a) Xác ịnh tốc ộ của các trục I, II, III và công suất trên trục ộng cơ .(1 )
b) Phân tích phương chiều của các lực tác ụng trong các bộ truyền bánh răng , trục vít.(1 )
c) Tính ộ lớn của các lực vòng Ft4 (bánh vít), Ft1 (bánh răng Z1). (1 ) Z 3 Hình 1 Hình 2 Câu 2: (2 iểm)
Cho hệ bánh răng như hình 2. Biết số răng các bánh răng: Z1= 25, Z2= 50, Z’2= 30, Z3= 55,
Z’4 = 2ZC , Z4= 30, Z’3= 45. Tốc ộ của cần C là nc= 300 vòng/phút. a) Tính tốc ộ n3 của bánh răng Z3 (1)
b) Tính tốc ộ n1 của bánh răng Z1 (1) Câu 3: (3 iểm)
Trục trung gian của hộp giảm tốc có sơ ồ như hình 3. Bánh trụ răng nghiêng Z1 có ường kính
vòng chia d1 = 200 mm , các lực ăn khớp: Ft1 =600N; Fr1=226 N, Fa1=161N. Bánh trụ răng thẳng
Z2 có ường kính vòng chia d2= 125mm, các lực ăn khớp :Ft2= 960N; Fr2= 350N Các kích thước
L1= L3= 100mm, L2=150mm. Các ổ trục tại A, D là ổ lăn. Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn
cho phép [𝜎] = 60𝑀𝑃𝑎.
a. Xác ịnh phản lực tại các gối ỡ A và D (1)
b. Vẽ biểu ồ mômen uốn 𝑀𝑥, 𝑀𝑦, mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại các tiết diện nguy hiểm (1)
c. Xác ịnh ường kính trục tại tiết diện nguy hiểm B,C và vẽ phác thảo kết cấu trục (1 ) lOMoAR cPSD| 58778885 Hình 3 Hình 4 Câu 4: (2 iểm)
Cho kết cấu như hình 4. Các tấm ghép với nhau bằng mối ghép nhóm 4 bu lông lắp có khe hở
với tấm ghép bố trí như hình .Các lực tác dụng P1= 500 N , P2 = 100 N .Các khoảng cách L1 =
400 mm, L2 = 300 mm, a =100mm.Cho hệ số ma sát giữa các tấm ghép là f=0,2 , hệ số an toàn
K= 1,5.Vật liệu chế tạo bu lông có ứng suất kéo cho phép [𝜎𝑘]= 110MPa
a) Xác ịnh lực lớn nhất tác dụng lên các bu lông trong nhóm.(1 )
b) Xác ịnh lực xiết V, từ ó tính ường kính d1 rồi xác inh ường kính d của bulong. (1 )
Ghi chú: Cán bộ coi thi không ược giải thích ề thi.
Chuẩn ầu ra của học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra
[G1.2]: Có kiến thức trong tính toán thiết kế chi tiết máy và máy
[G4.1]: Hiểu ược các chỉ tiêu tính toán ối với từng chi tiết máy chung, từ ó nắm vững ược Câu 1
trình tự tính toán thiết kế các hệ truyền ộng cơ khí và các liên kết trong máy Câu 4
[G2.3]: Thành thạo trong giải quyết các bài toán về phân tích lực tác dụng lên chi tiết Câu 1 máy, cơ cấu máy Câu 4
[G2.2]: Nắm vững cơ sở tính toán thiết kế các chi tiết máy:các thông số cơ bản, các ặc Câu 2
iểm trong truyền ộng, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất Câu 3
TP.HCM, Ngày tháng 1 năm 2021
Trưởng ngành lOMoAR cPSD| 58778885
Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/2
ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY (MEMD230220) CLC Ngày thi: 11-1-2021
1. Xác ịnh tốc ộ của các trụ
c I, II, III và công suất trên trục ộng cơ: a 𝑛
đ𝑐 = 𝟏𝟒𝟓𝟎 𝑣/𝑝ℎ  𝑛𝐼 = 𝑢𝑛
đ𝑎𝑖đ𝑐 = (𝑛𝑑đ𝑐2) = 𝑑1 = 𝟕𝟐𝟓 𝑣/𝑝ℎ
= 𝟐𝟒𝟏, 𝟕 𝑣/𝑝ℎ 0,7 = 5
 𝑛𝐼𝐼 = 𝑢𝑛𝑏𝑟𝐼 = (𝑍𝑛2𝐼) 𝑍1 =
= 𝟏𝟐, 𝟏 𝑣/𝑝ℎ )  𝑛
𝑇𝐼𝐼𝐼 = 𝟖𝟎𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 𝐼𝐼𝐼 =
𝑢𝑛𝑇𝑉𝐼𝐼 = (𝑛𝑍𝐼𝐼4 𝑍3
𝟓𝟎𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 ∗ ô ∗ 𝑡𝑣 𝑇𝐼𝐼
𝟏𝟕𝟓𝟒𝟗, 𝟑𝑁𝑚𝑚 ∗ ô ∗ 𝑏𝑟 3 ∗ 1 ∗ 0,95 𝑇𝐼 ∗
𝟗𝟓𝟑𝟒, 𝟕𝑁𝑚𝑚 𝑇 đ𝑐 ∗ ô đ 𝑃 0.2 𝑇đ𝑐 = 9,55 ∗ 106 đ𝑐 5 𝑛đ𝑐  𝑃đ𝑐 𝑇 𝑛 = 𝟏, 𝟒𝟖𝐾𝑤 lOMoAR cPSD| 58778885
1. Phân tích phương chiều của các lực tác ụng trong các bộ truyền bánh răng, trục vít. b 0,5 0,5
1. Tính ộ lớn của các lực ( bánh răng Z1): c vòng Ft4 (bánh vít), Ft1 0,5 𝟒𝟐𝟑, 𝟕 𝑁 𝐹𝑡1 ) /𝑐𝑜𝑠 0,5 𝟒𝟎𝟎𝟎𝑁 2𝑇𝐼𝐼𝐼 𝐹𝑡4 𝑚𝑍
2. Tính tốc ộ n3 của bánh răng Z3: (hệ thường) a 𝑧 𝑧 1 1 0,5 =(−1) 2 30 . = = 3 = 𝑢 𝑘 45 2 3 𝑛 𝑐 𝑧 𝑧 ′ 𝑛 ′ 𝑛 0,5 𝑛𝑐 𝑛𝑐 𝑛 ′ 𝟏𝟎𝟎𝑣/𝑝ℎ
2. Tính tốc ộ n1 của bánh răng Z1: 𝑧 b 𝑧 0,5 𝑐 𝑛 − 𝑛𝑐 𝑢13/𝑐 𝑐 𝑛 − 𝑛𝑐  0,5  𝑛
= −𝟒𝟑𝟑, 𝟑 𝑣/𝑝ℎ lOMoAR cPSD| 58778885 3 Tóm tắt:
d1= 200𝑚𝑚, 𝐹𝑡1 = 600𝑁, 𝐹𝑟1 = 226 𝑁; 𝐹𝑎1 = 161 𝑁 𝑑2 =
125𝑚𝑚, 𝐹𝑡2 = 960 𝑁, 𝐹𝑟2 = 350 𝑁
𝐿1 = 100𝑚𝑚, 𝐿2 = 150𝑚𝑚, 𝐿3 = 100𝑚𝑚. Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho 1 2
phép [𝜎] = 60𝑀𝑃𝑎; T= 𝐹𝑡1 𝑑 = 𝐹𝑡2 𝑑 = 𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑁𝑚𝑚 𝑑 𝑀𝑎1 = 𝐹𝑎1
𝟏𝟔𝟏𝟎𝟎 𝑁𝑚𝑚
3. Tính phản lực tại các gối ỡ A và D: a
a. Xét mặt phẳng Z0Y:
+ PT cân bằng mômen tại A theo phương Y: 0,2
 𝑅𝐷𝑌 = 𝟐𝟑𝟏, 𝟒(𝑁) +PT cân bằng lực: 5 𝑌 = 0  𝑅
𝐴𝑌 = 𝟏𝟎𝟕, 𝟒(𝑁) 0,2
b. Xét mặt phẳng Z0X: 5
+ PT cân bằng mômen tại A theo phương X:  0,2 5
Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 4/2
 𝑅𝐷𝑋 = 𝟖𝟓𝟕, 𝟏(𝑁) +PT cân bằng lực: ∑ 𝑋 = 0  𝑅 0,25
𝐴𝑋 = 𝟕𝟎𝟐, 𝟗(𝑁) lOMoAR cPSD| 58778885
3.b Vẽ biểu ồ mômen uốn 𝑀𝑥, 𝑀𝑦, mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại các tiết diện nguy hiểm: 0,5 0,25 0,25 lOMoAR cPSD| 58778885 lOMoAR cPSD| 58778885
3.c Xác ịnh ường kính trục tại tiết diện B và C theo chỉ tiêu ộ bền và vẽ phác thảo kết cấu trục:
+ Moment tương ương tại vị trí B: 𝑀𝑡đ−𝐵
= 𝟖𝟖𝟎𝟔𝟓 𝑁𝑚𝑚 0,25
+ Moment tương ương tại vị trí C: 𝑀𝑡đ−𝐶 0,25
= 𝟏𝟎𝟐𝟖𝟕𝟏 𝑁𝑚𝑚
+ Đường kính trục tại tiết diện B: 𝑑𝐵
𝟐𝟒, 𝟒𝟖 𝑚𝑚( x 1,07=26,2)
có thể chọn 𝑑𝐵 = 26 𝑚𝑚 ℎ𝑜ặ𝑐 28𝑚𝑚 + 0,25
Đường kính trục tại tiết diện C: 𝑑𝐶
𝟐𝟓, 𝟕𝟗 𝑚𝑚(x1,07=27,6)
chọn 𝑑𝐶 = 26 𝑚𝑚 ℎ𝑜ặ𝑐 28𝑚𝑚
Phát khảo kết cấu trục: 0,25 lOMoAR cPSD| 58778885 lOMoAR cPSD| 58778885
4.a Xác ịnh lực lớn nhất tác dụng lên các bu lông trong nhóm bulong:
Dời lực P1, P2 về trọng tâm mối ghép 0.5
(Có thể ặt các lực tác dụng lên các bu lông chiều ngược lại) lOMoAR cPSD| 58778885
Xác ịnh lực xiết V, từ ó tính ường kính d1 rồi xác ịnh ường kính d của bulong: 𝑃 = 𝑃 1 + 𝑃2 Dời momen do P
1, P2 gây ra về trọng tâm mối ghép ta có ược mô men M là:
𝑀 = 𝑃1𝐿1 + 𝑃2𝐿2 Lực 0,25
do lực P tác dụng lên mỗi bulong là: 𝑃 𝑃1 + 𝑃2 500 + 100 𝐹𝑃 = = = = 150𝑁 𝑧 𝑧 4 Lực F
M do momen sinh ra trên mỗi bulong là: 𝐹𝑀1150𝑁 𝑧 ∗ ( ) 4 50 2
Từ sơ ồ phân tích lực hình trên, ta thấy vị trí bulong số 1 chịu lực lớn nhất 0,25
𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝐹1 = 𝐹𝑀1 + 𝐹𝑃1 = 1150 + 150 = 𝟏𝟑𝟎𝟎𝑁 𝐾 1,5 4.b 𝑉 = 𝐹1 =
∗ 1300 = 𝟗𝟕𝟓𝟎𝑁 0.25 𝑓 0,2 0.5 1 ,3.4.𝑉 𝑑1 ≥ √ 𝟏𝟐 , 𝟏𝟐𝑚𝑚 𝜋 [ 𝜎 𝑘 ] = √ 1,3.4.9750 3.14 ∗ 110 =
d= 1,2 𝑑1 = 14,54,tra bảng tiêu chuẩn bulong ta chọn d= 16mm 0.25 Tổng cộng: 10