Giáo trình Nguyên lý máy - Phần bài tập cốt lõi (bắt buộc giải được)

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

NGUYÊN LÝ MÁY

PHẦN BÀI TẬP CỐT LỎI (BẮT BUỘC GIẢI ĐƯỢC)

VƯƠNG THÀNH TIÊN - TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG

Tp. HCM 2012

Chương 1: CẤU TẠO & PHÂN LOẠI CƠ CẤU

Bài 1: Vẽ lược đồ động & tính bậc tự do cơ cấu bánh xe đầu máy xe lửa

(hình 1.1)

Hình 1.1

Bài 2: Vẽ lược đồ động & tính bậc tự do cơ cấu máy hơi nước (hình 1.2)

Hình 1.2

Bài 3: Vẽ lược đồ động & tính bậc tự do của 2 cơ cấu máy nén (hình

1.3a&b)

Hình 1.3

2

Bài 4: So sánh lược đồ động & bậc tự do 2 cơ cấu máy xúc (hình 1.4a&b)

Hình 1.4

Bài 5: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu phối hơi đầu máy xe lưả (hình

1.5a&b)

Hình 1.5a

Hình 1.5b

3

Bài 6: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu Máy dập cơ khí (hình 1.6a) và Máy

ép thủy động (hình 1.6b)

Hình 1.6a

Hình 1.6b

Bài 7: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu động cơ diesel (hình 1.7)

Hình 1.7

4

Bài 8: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu nâng thùng hạt giống (hình 1.8a) &

cơ cấu nâng – hạ lưởi cày (hình 1.8b)

Hình 1.8a

Hình 1.8b

5

Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC

Bài 1: Tính vận tốc & gia tốc điểm C (hình 2.1); vận tốc góc & gia tốc góc

của các khâu 2 & 3 trong cơ cấu 4 khâu bản lề tại vị trí các góc ABC = góc

BCD = 90^o, nếu tay quay AB quay đều với vận tốc góc ω = 20s^-1. Cho trước

kích thước các khâu 4l_AB= l_BC= l_CD= 0.4m

Hình 2.1

Bài 2: Tính vận tốc & gia tốc điểm C; vận tốc góc & gia tốc góc của thanh

truyền 2 trong cơ cấu tay quay – con trượt (hình 2.2) khi tay quay và thanh

truyền thẳng hàng. Biết tay quay AB quay đều với vận tốc góc ω = 20s^-1và

kích thước các khâu 2l_AB= l_BC= 0.2m

Hình 2.2

Bài 3: Tính vận tốc & gia tốc điểm D trên khâu 2 trong cơ cấu tay quay –

con trượt (hình 2.3) tại vị trí các góc CAB = góc CDB = 90^o, biết tay quay

AB quay đều với vận tốc góc ω = 20s^-1. Cho trước kích thước các khâu l_AB=

0.5l_BC= l_CD= 0.1m

Hình 2.3

6

Bài 4: Tính vận tốc góc & gia tốc góc của các khâu trong cơ cấu cu-lít (hình

2.4) ở vị trí góc BAC = 90^o, biết tay quay AB quay đều với vận tốc góc ω =

10s^-1. Cho trước kích thước các khâu l_AB= l_AC= 0.2m

Hình 2.4

Bài 5: Tính vận tốc điểm D trên khâu 3 của cơ cấu xy-lanh quay (hình 2.5)

tại vị trí các góc BAC = góc BCD = 90^o, biết tay quay AB quay đều với vận

tốc góc ω = 20s^-1. Cho trước kích thước các khâu l_AB= l_CD= 0.1m; l_AC=

0.173m.

Giải bài toán trên dưới 2 dạng lược đồ động của cơ cấu (hình 2.5a&b)

Hình 2.5a

Hình 2.5b

Bài 6: Tính vận tốc & gia tốc điểm F trên cơ cấu sàng tải lắc (hình 2.6), nếu

tay quay AB quay đều với vận tốc góc ω = 20s^-1tại vị trí AB và CE thẳng

đứng, BC nằm ngang. Cho trước kích thước các khâu l_AB= l_CE= l_DE= l_BC/3

= 0.5l_DF= 0.1m

Hình 2.6

7

Chương 3: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU

Bài 1: Tính những áp lực khớp động và lực cân bằng (đặt tại điểm giữa khâu

AB, theo phương vuông góc với khâu này), cho trước l_AB= 0.1m; l_BC= l_CD=

0.2m. Lực cản P₂= P₃= 1000N tác dụng tại trung điểm các khâu; P₂hướng

thẳng đứng xuống dưới, P₃hướng nằm ngang sang phải (hình 3.1); AB và

CD thẳng đứng, BC nằm ngang.

Hình 3.1

Bài 2: Tính những áp lực khớp động và mô-men cân bằng trên khâu dẫn 1

của cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng, cho trước l_AB= l_BC/4 = l_CD/4 = 0.1m; khâu

BC nằm ngang; các góc φ₁= 90^o, φ₃= 45^ovà lực cản P₃= 1000N tác dụng

tại trung điểm khâu 3 với α₃= 90^o(hình 3.2).

Hình 3.2

Bài 3: Tính những áp lực khớp động và mô-men cân bằng trên khâu dẫn 1

của cơ cấu tay quay-con trượt (hình 3.3); cho trước l_AB= l_BC/2 = 0.1m; góc

φ₁= 90^o, lực cản P₃= 1000N nằm ngang, cách rãnh trượt một đoạn h₃=

0.058m.

Hình 3.3

8

Bài 4: Tính những áp lực khớp động và mô-men cân bằng trên khâu dẫn 1

của cơ cấu tính Sin (hình 3.4a); cho trước l_AB= 0.1m; góc φ₁= 45^o, lực cản

P₃= 1000N.

Sau đó giải bài toán khi rãnh trượt chỉ tiếp xúc ở 2 điểm C’ và C’’ với

khoảng cách C’C’’ = 0.2m (hình 3.4b).

Hình 3.4a

Hình 3.4b

Bài 5: Tính những áp lực khớp động A, B, C, D và mô-men cân bằng trên

khâu dẫn 1 của cơ cấu máy sàng (hình 3.5); cho trước l_AB= l_BC/2 = l_CD/2 =

l_DE= 0.1m; góc φ₁= φ₂₃= φ₃=90^o; φ4 = 45^o, và lực cản P₃= 1000N.

Sau đó, hãy xét bài toán khi giải nhóm gần khâu dẫn trước xem có được

không? Tại sao?

Hình 3.5

9

Bài 6: Tính những áp lực khớp động và mô-men cân bằng trên khâu dẫn 1

của cơ cấu cu-lít (hình 6); cho trước l_AB= 0.3m; góc φ1 = 90^o, φ₃= 30^o; mô

men cản M₃= 600Nm đặt trên cu-lít.

Hình 3.6

10

Chương 9: CƠ CẤU BÁNH RĂNG

Bài 1: Tính tỉ số truyền i₁₇và khoảng cách trục A của hệ bánh răng, nếu các

bánh răng đều tiêu chuNn, ăn khớp đúng với mô-đun m = 5mm, số răng

tương ứng là Z₁= Z₂= Z_3’= Z₄= Z_5’= Z₆= 20 và Z₃= Z₅=Z₇(hình 9.1).

Hình 9.1

Hình 9.2

Baì 2: Tính tỉ số truyền i₁₄của hệ bánh răng, nếu số răng của các bánh răng

là Z₁= Z_2’= Z_3’= 20; Z₂= Z₄= 40 và Z₃= 30 (hình 9.2)

Bài 3: Cho hệ bánh răng trong hộp số trên hình 9.3, với số răng của các bánh

răng là, Z₁=20, Z₂= 52, Z₃= 22, Z₆= 40, Z₇= 32, Z₉=41, Z₁₀= 67; các

bánh răng đều tiêu chuNn và cùng mô-đun, số vòng quay của trục dẫn động I

là n₁= 1000 vòng/phút. Xác định:

1. Số răng các bánh răng 4, 5 và 8

2. Số tỷ số truyền của hệ.

3. Tốc độ của trục bị động IV ứng với mọi số.

Hình 9.3

11

Bài 4: Trong hộp tốc độ có 3 bánh răng di động trượt (Z₄, Z₆, Z₈) để nhận

được các tỷ số truyền sau: i₁₄= 1.53, i₁₆= 2.8, i₁₈= 4.316. Các bánh răng

đều tiêu chuNn, ăn khớp đúng với mô-đun m = 6mm và khoảng cách trục A

= 180mm, số răng tương ứng là Z₁= 20, Z₂= 40 (hình 9.4). Hãy tính số răng

các bánh răng còn lại.

Hình 9.4

Hình 9.5

Bài 5: Tính số vòng/phút của cánh quạt C và bánh răng 2 trong cơ cấu quạt

máy (hình 9.5) nếu bánh răng 1 dẫn động quay với n₁= 2700 vg/ph và các

bánh răng đều tiêu chuNn, ăn khớp đúng với số răng là Z₁= 66, Z₂= 18.

Bài 6: Tính số vòng/phút của cần C nếu bánh răng 1 dẫn động quay với n₁=

120 vg/ph và số răng của các bánh răng là Z₁= 40, Z₂= 20, Z₃= 80 (hình

9.6). Nếu bánh răng 3 không lắp cố định, thì phải quay với tốc độ bằng bao

nhiêu để cần C đứng yên.

Hình 9.6

Hình 9.7

12

Bài 7: Tính tỉ số truyền i_1ccủa hệ bánh răng, nếu số răng của các bánh răng

là Z₁= 60, Z₂= 40, Z₃= Z_2’= 30 (hình 9.7)

Giải bài toán trong 2 trường hợp: hai bánh 2 và 2’ ở cùng 1 phía hoặc 2 phía

của trục quay cần C.

Bài 8: Tính số vòng/phút của cần C và bánh răng vệ tinh (hình 9.8), nếu

bánh răng 1 dẫn động quay với n₁= 900 vg/ph và số răng của các bánh răng

là Z₁= Z_2’= 16, Z₂= 32, Z₃= 64.

Hình 9.8

Hình 9.9

Bài 9: Tính tỉ số truyền i₁₄của hệ bánh răng, nếu số răng của các bánh răng

là Z₁= Z_2’= 25, Z₂= Z₃= 20, Z_C= 100, Z₄= 20 (hình 9.9).

13

Bài 10: Cho hệ bánh răng như ở hình 9.10, nếu bánh răng 1 dẫn động quay

với n₁= 1800 vg/ph và số răng của các bánh răng là Z₁= 44, Z₂= 74, Z_2’=

14, Z₃= 16, Z₅= 42. Tính số vòng phút của bánh răng 5.

Hình 9.10

Hình 9.11

Bài 11: Tính số vòng/phút của bánh răng 6, nếu bánh răng 1 dẫn động quay

với n₁= 750 vg/ph và các bánh răng đều tiêu chuNn, ăn khớp đúng và cùng

mô-đun với số răng là Z₁= 20, Z₂= 30, Z₄=Z_5’=16, Z₅=48. Trục các bánh

răng trung tâm và bánh răng 6 đồng tâm (hình 9.11).

14