ĐỀ THi CUỐI KÌ CHI TIẾT MÁY HK202( BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH) PDF

Preview

Summary

####### FL051.MSSV: .............................. Họ và tên SV: ........................................................................ Trang 1/Giảng viên ra đề: 18/8/2021 (Ngày ra đề) Người phê duyệt: 18/8/2021 (Ngày duyệt đề) (Chữ ký và Họ tên)Thân Trọng Khánh Đạt(Chữ ký, Chức vụ và Họ tên)Trưởn...

Description

FL051.1 Giảng viên ra đề: (Chữ ký và Họ tên) Thân Trọng Khánh Đạt

18/8/2021 (Ngày ra đề)

18/8/2021 (Ngày duyệt đề) Người phê duyệt: (Chữ ký, Chức vụ và Họ tên)

Trưởng bộ môn PGS. TS. Bùi Trọng Hiếu (phần phía trên c ần che đi khi in sao đề thi)

Học kỳ/năm học

THI CUỐI KỲ RƯỜNG ĐH ÁCH KHOA – ĐHQG-HCM KHOA CƠ KHÍ Bộ môn Thiết kế máy

Ngày thi

Môn học Mã môn học

2

2020-2021 25/8/2021

Chi tiết máy ME2007

Thời lượng

Mã đề

60 phút

Ghi chú: - Được sử dụng tài liệu - Được sử dụng viết chì để vẽ hình

Cho hệ thống truyền động cơ khí (HTTĐCK) với công suất trên trục động cơ P =5,5KW, nđc=1500 vòng/phút, chiều quay như hình. Bộ truyền đai dẹt có: góc ôm bánh đai dẫn α1=160°, đường kính các bánh đai d1=160mm và d2=400mm. Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có: Z1=20 răng, Z2=40 răng, mô đun pháp mn=2mm và góc nghiêng β=12°. Bộ truyền trục vít-bánh vít có: số mối ren của trục vít Z3=2, số răng của bánh vít Z4=60 răng, mô đun m=8mm và hệ số đường kính q=10, góc biên d ạng ren α=20°. Hiệu suất của b ộ truyền đai là ηđ =0,8 và của bộ truyền trục vítbánh vít là ηtv=0,75. Bỏ qua hiệu suất của ổ lăn và bánh răng. Hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai là f=0.25. Vật liệu chế tạo trục có ứng suất mỏi uốn cho phép [σF]=60Mpa. Câu 1: (L.O.1, L.O.2) a. Lập bảng thông số kỹ thuật của HTTĐCK (công suất, moment xoắn, số vòng quay) (2,0đ). b. Xác định phương, chiều, độ lớn của các lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng và bộ truyền trục vít-bánh vít (2,0đ). Câu 2: (L.O.4) Tính lực căng đai ban đầu F0 để không xảy ra hiện tượng trượt trơn (bỏ qua lực căng phụ Fv). Ứng với giá trị F0 này, hãy tính lực tác dụng lên trục do bộ truyền đai gây ra (1,0đ). Câu 3: (L.O.1, L.O.6) a. Tính phản lực tại các gối đỡ B và D của trục I (vẽ hình) (2,0đ). b. Vẽ các biểu đồ mômen uốn Mx, My và mômen xoắn T của trục I (2,0đ). c. Tính mômen tương đương và đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm của trục I (1,0đ). 100 100

100

r 4

2

r

1

r

1

2

--- HẾT--MSSV: .............................. Họ và tên SV:........................................................................ Trang 1/1

ĐÁP ÁN Câu

Đ ỂM

NỘI DUNG

Công suất trên các trục:

𝑃𝐼 = 𝜂𝑑 ∙ 𝑃𝑑𝑐 = 0,8 ∙ 5,5 = 4,4 kW 𝑃𝐼𝐼 = 𝑃𝐼 = 4,4 kW

𝑃𝐼𝐼𝐼 = 𝜂𝑡𝑣 ∙ 𝑃𝐼𝐼 = 0,75 ∙ 4,4 = 3,3 kW

Tỷ số truyền giữa các trục:

0,25đ

𝑑2 400 = 2,5 = 𝑑2 160 𝑧2 40 𝑢2 = = =2 𝑧1 20 𝑧4 60 𝑢3 = = 30 = 2 𝑧3

𝑢1 =

1.a

Số vòng quay trên các trục: 𝑛𝑑𝑐 1500 𝑛1 = = 600 (v/p) = 2,5 𝑢1 𝑛1 600 = 𝑛2 = = 300 (v/p) 𝑢2 2 𝑛2 300 𝑛3 = = = 100 (v/p) 𝑢3 30

0,25đ

Moment xoắn trên các trục: 𝑃𝑑𝑐 5,5 𝑇𝑑𝑐 = 9,55 ∙ 103 = 35,016 (Nm) = 9,55 ∙ 103 1500 𝑛𝑑𝑐 4,4 𝑃1 𝑇1 = 9,55 ∙ 103 = 9,55 ∙ 103 = 70,033 (Nm) 𝑛1 600 𝑃2 4,4 𝑇2 = 9,55 ∙ 103 = 9,55 ∙ 103 = 140,067 (Nm) 300 𝑛2 𝑃3 3,3 = 3151,50 (Nm) 𝑇3 = 9,55 ∙ 103 = 9,55 ∙ 103 10 𝑛3

0,25đ

ĐC

I

II

II

Pi(kW)

5,5

4,4

4,4

3,3

ni (v/p)

1500

600

300

10

ui Ti (Nmm)

u1=2,5 35,016

u2=2 70,033

0,25đ

u3=30 140,066

3151,50

Bảng 1. Bảng thông số kỹ thuật của HTTĐCK 1.b

Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng và trục vít – bánh vít Trang 2/5

r

1

4

1

A

1 2

1,5đ

1

2

2

r

4

4

3

4

3

3

2

❖ Kích thước các bộ truyền  Đường kính vòng chia bánh răng số 1: 𝑚𝑛 ⋅ 𝑧1 2 ⋅ 20 𝑑𝑏𝑟1 = = = 40,89 mm cos𝛽 cos12°  Đường kính vòng chia trục vít: 𝑑𝑡𝑣3 = 𝑚 ∙ 𝑞 = 8 ∙ 10 = 80 mm

 Đường kính vòng chia bánh vít: 𝑑𝑏𝑣4 = 𝑚 ∙ 𝑧4 = 8 ∙ 60 = 480 mm

0,25đ

❖ Giá trị các lực:

 Bộ truyền bánh răng:

𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2 =

0,25đ

2𝑇1 2 ∙ 70033 = = 3425,15 N 𝑑𝑏𝑟1 40,89

𝐹𝑎1 = 𝐹𝑎2 = 𝐹𝑡1 tan𝛽 = 3425,15 ⋅ tan12° = 728 N 𝐹𝑡1 tan𝛼 3425,15 ⋅ tan20° = 1274,5 N 𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2 = = cos12° cos𝛽

0,5đ

 Bộ truyền trục vít – bánh vít:

2𝑇2 2 ∙ 140066 = 3501,67 N = 80 𝑑𝑡𝑣3 2𝑇3 2 ∙ 3151500 = 𝐹𝑡4 = = = 13131,3 N 𝑑𝑏𝑣4 480

𝐹𝑡3 = 𝐹𝑎4 =

𝐹𝑎3

𝐹𝑟3 = 𝐹𝑟4 ≈ 𝐹𝑡4 tan𝛼 = 13131,3 ⋅ tan20° = 4779,4 N

0,5đ

TỔNG Đ ỂM CÂU 1 4,0đ Lực vòng Ft: 2.a

𝐹𝑡 =

2𝑇𝑑𝑐 2 ∙ 35016 = 437,7 N = 160 𝑑1

0,25đ Trang 3/5

Điều kiện để không xảy ra hiện tượng trượt trơn: 𝐹𝑡

9 8𝜋 8𝜋 0,25∙ 𝑒0,25∙

𝑒 + 1 437,7 𝐹0 ≥ ∙ 𝑓𝛼 = ∙𝑒 2 𝑒 −1 2 Chọn giá trị tối thiểu 𝐹0 = 652,22 N

2.b

𝑓𝛼

9

+1

−1

= 652,22 N

0.25đ

Lực tác dụng lên trục (bỏ qua lực căng phụ Fv): 𝛼1 160° 𝐹𝑟 ≈ 2𝐹0 sin = 2 ∙ 652,22 ∙ sin = 1284,6 N 2 2

0,5đ

TỔNG Đ ỂM CÂU 2 1,0đ

Moment uốn tại vị trí bánh răng số 1: 𝑑1 40,89 𝑀𝑎1 = 𝐹𝑎1 ∙ = 728 ∙ = 14,885 Nm 2 2

0,25đ

Chuyển trục thành dầm sức bền, gỡ bỏ liên kết, đặt phản lực tại các gối đỡ:

A

C 1

0,75đ

1

y

Phương trình cân bằng moment trong mặt phẳng yOz đối với điểm B:

3.a

∑ 𝑀𝑥/𝐴 = 𝐹𝑟1 ∙ 100 + 𝑀𝑎1 + 𝐹𝑑 ∙ 100 − 𝑅𝐷𝑌 ∙ 200 = 0 1274,5 ∙ 100 + 14885 + 1284,6 ∙ 100 ⇒ 𝑅𝐷𝑌 = = 1353,98 N 200 Phương trình cân bằng lực theo phương y: ∑ 𝐹𝑌 = 𝐹𝑑 − 𝐹𝑟1 − 𝑅𝐵𝑌 + 𝑅𝐷𝑌 = 0

0,25đ

0,25đ

⇒ 𝑅𝐵𝑌 = 1284,6 − 1274,5 + 1353,98 = 1364,08 N

Phương trình cân bằng moment trong mặt phẳng xOz đối với điểm B: ∑ 𝑀𝑌⁄ 𝐴 = 𝐹𝑡1 ∙ 100 − 𝑅𝐷𝑋 ∙ 200 = 0

3425,15 = 1712,58 N 2 Phương trình cân bằng lực theo phương x: 𝑅𝐵𝑋 =

∑ 𝐹𝑋 = −𝐹𝑡1 + 𝑅𝐵𝑋 + 𝑅𝐷𝑋 = 0

⇒ 𝑅𝐴𝑋 = 3425,15 − 1712,58 = 1712,58 N

0,25đ

0,25đ

Trang 4/5

1

1

A

1

C 1

3.b

1

120,5 m

1

y

1 5,4 m

12 ,5 m 0,75đ

1600 m

122, m

y 0,75đ

171,26 m 70,0 m 0,5đ

Từ biểu đồ moment, suy ra được tiết diện nguy hiểm nhất là ở vị trí C. Với moment tương đương tại C:

2 + 0,75𝑇 2 𝑀𝑡𝑑𝐶 = √𝑀2𝑥𝐶 + 𝑀𝑦𝐶

3.c

= √135,42 + 171,32 + 0,75 ∙ 70,032 = 226,59 Nm

0,5đ

Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm: 𝑑≥√ 3

𝜎𝑡𝑑𝐶 ≤ [𝜎𝐹 ]

3 226,59 ∙ 32 ∙ 103 𝑀𝑡𝑑𝐶 ∙ 32 ∙ 103 =√ = 33,76 mm 𝜋 ∙ [𝜎𝐹 ] 𝜋 ∙ 60

Chọn đường kính trục tăng 5% và theo tiêu chuẩn: d = 36mm

TỔNG Đ ỂM CÂU 3

0,5đ 5,0đ

Ghi chú: Các công thức tham khảo từ Giáo trình “ Cơ sở thiết kế máy” – Nguyễn Hữu Lộc, NXB ĐHQG TpHC 2016 Trang 5/5...