Đề thi học kỳ môn thi Chi tiết máy - Phan Tấn Tùng (Có đáp án)
Trường Đại Học Bách Khoa
ĐỀ THI HỌC KỲ
Khoa Cơ Khí
Bộ môn Thiết Kế Máy
Môn thi Chi Tiết máy
Ngày thi 30/06//2011 Thời gian 90’
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu
Đề thi gồm 2 trang
Bài 1:
Bộ truyền xích ống con lăn có các thông số sau: bước xích
pc=19.05mm; số răng đĩa xích dẫn Z1=21 răng; tỉ số truyền
u=2; số vòng quay bánh dẫn n1=390 v/ph. Bộ truyền đặt nằm
ngang; làm việc có va đập nhẹ; khoảng cách trục a=900mm; bôi
trơn liên tục; khoảng cách trục bộ truyền xích điều chỉnh
được; làm việc 3 ca; xích 1 dãy. Xác định:
a/ Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn và bị dẫn (mm).
b/ Số mắt xích X.
c/ Công suất P(kW) mà bộ truyền xích có thể truyền.
(0.5đ)
(0.5đ)
(1đ)
Bài 2:
Bộ truyền đai dẹt vải cao su có các thông số sau:
-Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180mm
-Tỷ số truyền u = 2
-Khoảng cách trục a = 1000mm
-Bề dầy dây đai δ = 5mm
-Bề rộng dây đai b=50mm
-Số vòng quay trục dẫn n1=1000v/ph.
Điều kiện làm việc: tải trọng tĩnh, đặt nằm ngang, không xét
đến hiện tượng trượt.
a/ Xác định góc ôm α1(độ) trên bánh đai nhỏ và vận tốc dây
đai v(m/s).
(0,5đ)
b/ Xác định hệ số hiệu chỉnh C và công suất tối đa P1(kW) mà
bộ truyền đai có thể truyền được.
(0.75đ)
c/ Với công suất truyền P1, xác định lực vòng Ft (N), lực
trên nhánh căng F1 (N), lực trên nhánh chùng F2 . Biết ứng
suất căng ban đầu [σ0]=1,8MPa.
Bài 3:
(0.75đ)
Cho trục vào của hộp giảm tốc tách đôi cấp nhanh như hình 1
Hình 1
1
Biết Ft1=10000N; Fr1=4550N; Fa1=7500N; Tđc=2×106Nmm; d1=200mm;
L1=100mm; L2=180mm; L3=100mm. Vật liệu chế tạo trục có ứng
suất [σ]=60Mpa.
a/ Tính phản lực tại gối tựa A và B theo phương đứng và
ngang (RAx, RAy, RBx, RBy).
(1.25đ)
b/ Vẽ các biểu đồ mô men Mx , My , T và ghi giá trị trên
biểu đồ.
(1.25đ)
c/ Tính Mtđ (Nmm) và đường kính trục tại d (mm) tại tiết
diện nguy hiểm.
(0.5đ)
Bài 4:
Một trụ đèn tín hiệu giao thông gồm một thanh đứng và một
thanh ngang được ghép bằng 6 bu lông giống nhau, lắp có khe
hở và phân bố đều trên đường kính Φ = 320mm như hình 2.
Biết:
− Bề mặt bích ghép là
hình tròn đường kính
Φ=400mm.
− Ứng suất cho phép của
vật liệu chế tạo bu
lông [σ]=120 MPa.
− Hệ số ma sát trên bề
mặt ghép f=0.18, hệ số
an toàn k=1.35, hệ số
ngoại lực χ=0.2
− Khoảng cách từ vị trí
hộp đèn đến bề mặt
ghép L=2500mm.
− Trọng
ngang và hộp đèn được
qui đổi thành lực
F=3000 N (xem hình 2).
lượng
thanh
Hình 2
Tính lực xiết V trên 1 bu lông để tránh di trượt và
tránh tách hở bề mặt ghép.
Tính đường kính chân ren d1 (mm) để bu lông đủ bền (xét
trường hợp có ma sát trên bề mặt ren và xiết chặt rồi
a)
b)
(1đ)
mới chịu lực).
Chọn kích thước bu lông theo tiêu chuẩn.
Bảng tiêu chuẩn bu lông
(1.5đ)
c)
(0.5đ)
Bu lông
D1 (mm)
M8
M10
M12
M16
M20
M24
M30
6.47 8.376 10.106 13.835 17.294 20.752 26.211
Chủ nhiệm bộ môn
TS Phạm Huy Hòang
Giáo viên ra đề thi
TS Phan Tấn Tùng
2
Trường Đại Học Bách Khoa
ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC KỲ
Khoa Cơ Khí
Bộ môn Thiết Kế Máy
Môn thi Chi Tiết máy
Ngày thi 30/06/2011
Sọan đáp án: TS Phan Tấn Tùng
Nội dung
Câu
A
Điểm
pc
19.05
Đường kính vòng chia đĩa dẫn d1 =
=
= 127.82mm
0
180
21
⎛
⎞
⎛
⎜
⎞
⎟
180
Z1
0.25
sin
⎜
⎜
⎟
⎟
sin
⎝
⎠
⎝
⎠
Số răng đĩa xích bị dẫn Z2 = u.Z1 = 2 × 21= 42 răng
19.05
Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn
d2 =
= 254.92mm
0.25
180
42
⎛
⎜
⎞
⎟
sin
⎝
⎠
Số mắt xích
2
2
2a Z2 + Z1
Z − Z
pc 2×900 42 + 21
42 − 21 19.05
0.25
0.25
⎛
⎜
⎞
⎟
⎛
⎜
⎞
2
1
B
1
X =
+
+
=
+
+
=126.22
⎟
pc
2
2π
a
19.05
2
2π
900
⎠
⎝
⎠
⎝
Chọn X=128 mắt
Hệ số hiệu chỉnh
-Kr=1.2 va đập nhẹ
-K0=1 đặt nằm ngang
-Kđc=1 điều chỉnh được
-Ka=1 do a / pc ∈
30 ÷ 50
)
0.25
-Kb=0.8 bôi trơn liên tục
-KLV=1.45 làm việc 3 ca
K=KrKaK0KbKđcKLV=1.2×1×1×0.8×1×1.45=1.392
Z01 25
n01 400
Kx=1 xích 1 dãy;
KZ =
=
;
Kn =
=
0.25
0.25
C
Z1 21
n1 390
Công suất của bộ truyền thí nghiệm (n01=400v/ph và pc=19.05
mm) [P0]=8.38kW
Kx
P
]
1×8.38
25 400
0
Công suất có thể truyền
P =
=
= 4.93kW
=169.740
1
0.25
KKZ Kn
1.392×
×
21 390
180 2 −1
d1 u −1
)
(
)
2
A
Góc ôm trên bánh nhỏ α1 = 180 −57
= 180 −57
0.25
0.25
a
1000
π ×180×1000
60000
π.d1.n1
60000
Vận tốc dây đai
v1 =
=
= 9.42m / s
Hệ số hiệu chỉnh
Cr=1 (tải trọng tĩnh)
C0=1 (đặt nằm ngang)
Cα=1-0.003(180-α1)=1-0.003(180-169.74)=0.97
CV=1-0.04(0.01v2-1)=1-0.04(0.01×9.422-1)=1.00
C=Cr.C0.CV.Cα=1×1×1×0.97=0.97
B
0.25
0.25
d1
Ứng suất có ích thí nghiệm (nội suy)
σt
]
= 2.22MPa do
= 36
0
δ
3
Công suất có thể truyền
bδ v1C
[ ]
σt
50×5×9.42× 0.97× 2.22
0.25
0.25
0
P ≤
=
= 5.07kW
1
1000
1000
1000P
1000×5.07
1
Lực vòng
F =
=
= 538.2N
t
v1
9.42
Lực căng ban đầu
F0 = σ0 A =1.8×5×50 = 450N
C
0.25
0.25
F
538.2
2
538.2
2
t
Lực trên nhánh căng F = F0 +
= 450 +
= 450 −
= 719.1N
= 180.9N
1
2
F
t
Lực trên nhánh chùng F2 = F0 −
Thay trục bằng dầm sức bền
2
A
0.25
Các mômen phát sinh khi dời lực về dầm sức bền
d1
200
d1
200
2
M1 = Fa1. = 7500×
= 750000Nmm ;
T = F . = 10000×
= 106 Nmm
1
t1
2
2
2
Phương trình cân bằng M trong mặt phẳng đứng tại A:
←
A
= L1Fr − M1 +
(
L1 + L2
)
Fr1 + M1 −
(
L1 + L2 + L3 RBy = 0
)
∑
M x
1
0.25
0.25
Phản lực tại B theo phương y:
2L1 + L2 Fr1
2×100 +180 × 4550
(
)
(
)
RBy
=
=
= 4550N
Phương trình cân bằng lực theo phương y:
Fy = RAy − Fr1 − Fr1 + RBy = 0
3
L1 + L2 + L3
100 +180 +100
↓
∑
Phản lực tại gối A theo phương y:
RAy = 2Fr1 − RBy = 2×4550− 4550 = 4550N
Lưu ý: SV nhận xét về tính đối xứng lực nên phản lực tại 2
gối bằng nhau RAy=RBy=4550N thì vẫn được số điểm là 0.5đ
Phương trình cân bằng M trong mặt phẳng ngang tại A:
←
A
= −L1F −
(
L1 + L2
)
F +
(
L1 + L2 + L3 RBx = 0
)
∑
M y
t
t1
1
0.25
Phản lực tại B theo phương x:
2L1 + L2 Ft1
2×100 +180 ×10000
(
)
(
)
RBx
=
=
= 10000N
L1 + L2 + L3
100 +180 +100
4
Phương trình cân bằng lực theo phương x:
Fx = −RAx + Ft1 + Ft1 − RBx = 0
↓
∑
Phản lực tại gối A theo phương x:
0.25
RAx = 2F − RBx = 2×10000−10000 =10000N
t1
Lưu ý: SV nhận xét về tính đối xứng lực nên phản lực tại 2
gối bằng nhau RAx=RBx=10000N thì vẫn được số điểm là 0.5đ
Biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng đứng Mx(Nmm)
0.5
0.5
Biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng ngang My(Nmm)
B
Biểu đồ mômen xoắn T(Nmm)
0.25
0.25
Mômen tương đương tại tiết diện nguy hiểm (brăng bên phải)
2
2
Mtd = M x2 + M y2 + 0.75T 2 = 4550002 +
106
)
+ 0.75×
2.106
)
= 2.05×106 Nmm
Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:
C
2.05×106
Mtd
3
3
d ≥
=
= 69.92mm
0.25
0.1
[
σ
]
0.1×60
Vì tại tiết diện nguy hiểm lắp then nên chọn d=75mm
Dời lực F về trọng tâm mối ghép – Đây là mối ghép nhóm bu
lông chịu lực bất kỳ với FV=0, M=F.L và FH=F. Trong đó
mômen M gây tách hở và lực FH gây trượt.
4 A
Thành phần mômen phát sinh
Diện tích bề mặt ghép
M = F.L = 3000×2500 = 7500000Nmm
π.D2 π ×4002
A =
=
= 125664mm2
0.25
4
4
π.D3 π ×4003
Mômen chống uốn của bề mặt ghép W =
=
= 6283185mm3
32
32
5
Lực xiết V để tránh tách hở
6
⎛
⎞
k
(
1− χ
)
M.A
1.35
1− 0.2
6
)
7.5×10 ×125664
⎛
⎜
⎞
⎟
⎜
⎜
⎟
⎟
V =
F +
=
0 +
= 27000N
V
Z
W
6283185
⎝
⎠
⎝
⎠
0.25
Hoặc có thể thể tính như sau cũng được trọn số điểm
6
⎛
⎞
k
M.A
1.35
6
7.5×10 ×125664
⎛
⎜
⎞
⎟
⎜
⎜
⎟
⎟
V =
F +
=
0 +
= 33750N
V
Z
W
6283185
⎝
⎠
⎝
⎠
Lực xiết V để tránh trượt
kFH + f
(
1− χ
)
F
1.35×3000 + 0.18×
1− 0.2 ×0
)
0.25
0.25
V
V =
=
= 3750N
Zf
6×0.18
Vậy để tránh tách hở và tránnh trượt chọn V=27000N (hoặc
V=33750N)
Khoảng cách từ tâm bu lông đến đường trung hòa (đường
trung hòa của tiết diện ghép (mặt cắt A-A) là đường thẳng
nằm ngang đi qua tâm hình tròn)
0.5
y
max=y2=y5=160mm; y1=y3=y4=y6=160×sin300=80mm
Lực tác dụng lên bu lông (có ma sát trên bề mặt ren, xiết
chặt rồi mới chịu lực)
χ.F
Z
χ.M.yMAX
0.2×7.5×106 ×160
2×1602 + 4×802
V
B
C
Fb =1.3V +
+
= 1.3×27000 + 0 +
= 38225N
0.5
6
y2
∑
i
i=1
Lưu ý: Nếu V=33750N thì Fb=47000N
Đường kính chân ren để bu lông đủ bền
4.Fb
4×38225
π ×120
0.5
0.5
d1 ≤
=
= 20.14mm Lưu ý:Nếu Fb=47000N→ d1≤22.33mm
π.
[ ]
σ
Chọn M24 có d1=20.752mm
Lưu ý: Nếu d1 ≤ 22.33mm chọn M30 có d1=26.211mm
Hết đáp án
6
6 trang
21860
Free
Bạn đang xem tài liệu "Đề thi học kỳ môn thi Chi tiết máy - Phan Tấn Tùng (Có đáp án)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- de_thi_hoc_ky_mon_thi_chi_tiet_may_phan_tan_tung_co_dap_an.pdf
