Đề thi cuối kỳ học kỳ I năm học 2014-2015 môn Nguyên lý - Chi tiết máy - ĐH Sư phạm Kỹ thuật

Chia sẻ: Đinh Y | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

58
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề thi cuối kỳ học kỳ I năm học 2014-2015 môn Nguyên lý - Chi tiết máy giúp các bạn sinh viên có thêm tài liệu để củng cố các kiến thức, ôn tập kiểm tra, thi cuối kỳ. Đây là tài liệu bổ ích để các em ôn luyện và kiểm tra kiến thức tốt, chuẩn bị cho kì thi học kì. Mời các em và các quý thầy cô giáo bộ môn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi cuối kỳ học kỳ I năm học 2014-2015 môn Nguyên lý - Chi tiết máy - ĐH Sư phạm Kỹ thuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ III NĂM HỌC 2014-2015 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Mã môn học: TMMP230220 Đề số/Mã đề: HK1-2015-2016 BỘ MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Thời gian: 90 phút. ------------------------- Được phép sử dụng tài liệu. Câu 1: (2,5 đ) Bộ truyền đai dẹt có hai bánh đai, chiều rộng đai b = 50mm, diện tích đai A= 300mm2, truyền công suất P1 = 5KW, tốc độ n1 = 950v/ph. Đường kính bánh đai dẫn d1 = 200mm, tỉ số truyền u = 3,5. Mô đun đàn hồi dây đai E=200MPa, ứng suất căng ban đầu 0 = 2MPa, khoảng cách trục a = 1200mm. a/ Tính các lực Ft, F0, F1, F2 ? (1đ) b/ Tính chiều dài đai và số lần uốn của đai trong một giây? (0,5đ) c/ Xác định ứng suất lớn nhất sinh ra trong dây đai? (bỏ qua ứng suất căng phụ) (0,5đ) d/ Xác định điều kiện hệ số ma sát f giữa đai và bánh đai để bộ truyền làm việc không xảy ra trượt trơn? (0,5đ) Câu 2: (2,5đ) Cho hệ thống truyền động và chiều quay bánh răng Z1 như hình 1. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng có Z1 = 30, Z2= 108, môdun pháp m1 = 2mm. Công suất trên bánh vít P4 = 4KW, tốc độ quay của bánh vít n4 = 120v/ph. Bộ truyền trục vít có môdun m2 = 4 mm, q = 10, trục vít có 2 mối ren, số răng bánh vít Z4 = 60. Hệ số ma sát của trục vít – bánh vít là f = 0,15 và hiệu suất của một cặp ổ lăn ol=1. a/ Phân tích phương, chiều lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít - bánh vít ? (0,75đ) b/ Tính góc nghiêng  của cặp bánh răng trụ răng nghiêng để khoảng cách trục 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 ? (0,5đ) c/ Tính hiệu suất bộ truyền trục vít – bánh vít (0,5đ) d/ Tính trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít ? (0,75đ) Hình 1 Hình 2 Câu 3: (2đ) Cho hệ bánh răng như hình 2 với các số răng 𝑍1 = 20, 𝑍2 = 60, 𝑍2, = 𝑍3, = 30, 𝑍3 = 𝑍4 = 60, Z5 = 25, Z6 = 50. Tốc độ quay n1= 720v/ph. 𝜔 a/ Xác định tỷ số truyền 𝑢16 = 1 =? (1đ) 𝜔6 b/ Tính tốc độ quay n6 của bánh răng Z6 ? (1đ) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 1/2
Câu 4: (3đ) Cho trục trung gian của hệ truyền động cơ khí như hình 3 có bánh răng trụ răng nghiêng bị dẫn cấp nhanh 𝑍1 và bánh răng dẫn cấp chậm 𝑍2 . Bánh răng 𝑍1 có: 𝐹𝑡1 = 5000𝑁, 𝐹𝑟1 = 1848𝑁, 𝐹𝑎1 = 882𝑁, 𝑑1 = 200𝑚𝑚 và bánh răng 𝑍2 có: 𝐹𝑡2 = 6250𝑁, 𝐹𝑟2 = 2310𝑁, 𝐹𝑎2 = 1102𝑁 𝑑2 = 160𝑚𝑚. Các kích thước 𝐿1 = 150𝑚𝑚, 𝐿2 = 150𝑚𝑚, 𝐿3 = 150𝑚𝑚. Vật liệu chế tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎. Hãy xác định: a/ Xác định phản lực tại các gối đỡ B và D (0,75 đ) b/ Vẽ biểu đồ mômen uốn 𝑀𝑥 , 𝑀𝑦 , mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại các tiết diện nguy hiểm. (1,5 đ) c/ Xác định đường kính trục tại tiết diện tại C. (0,75 đ) Hình 3 Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi. Chuẩn đầu ra của học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra [G1.2]: Có kiến thức trong lĩnh vực tính toán thiết kế chi tiết máy và máy Câu 1,2,3,4 [G2.1]: Nắm vững phân tích lực tác dụng lên khớp động, khâu, chi tiết máy. Câu 2, 4 [G2.2]: Nắm vững cơ sở tính toán thiết kế các chi tiết máy:các thông số cơ bản, các Câu 1,2,3 đặc điểm trong truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất [G4.1]: Hiểu được các chỉ tiêu tính toán đối với từng chi tiết máy chung, từ đó nắm Câu 1,2,3 vững được trình tự tính toán thiết kế các hệ truyền động cơ khí và các liên kết trong máy TP.HCM, Ngày 17 tháng 12 năm 2015 Thông qua bộ môn TS. Văn Hữu Thịnh Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/2
ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220) Ngày thi: 30-12-2015 1.a Xác định: 𝑃 𝑇 = 9.55 ∗ 106 = 50263𝑁𝑚𝑚 𝑛 2𝑇 𝐹𝑡 = = 𝟓𝟎𝟐. 𝟔𝑁 0.25 𝑑1 𝐹0 = 0 A = 𝟔𝟎𝟎𝑁 0.25 𝐹𝑡 𝐹1 = 𝐹0 + = 𝟖𝟓𝟏. 𝟑𝑁 0.25 2 𝐹𝑡 𝐹2 = 𝐹0 − = 𝟑𝟒𝟖. 𝟕𝑁 0.25 2 1.b Với 𝑑2 = 𝑢𝑑1 = 3.5 ∗ 200 = 700(𝑚𝑚) Chiều dài đai l: 𝜋(𝑑2 + 𝑑1 ) (𝑑2 − 𝑑1 )2 𝑙 = 2𝑎 + + = 𝟑𝟖𝟔𝟔 (𝑚𝑚) 0.25 2 4𝑎 Số lần uốn của đai trong 1 giây: 𝑑1 𝑛1 3.14 ∗ 200 ∗ 950 𝑚 𝑣1 = = = 9.95( ) 60. 103 60. 103 𝑠 𝑙 = 3.866(𝑚) 𝑉 9.95 𝑙ầ𝑛 𝑖= = = 𝟐. 𝟓𝟕( ) 0.25 𝑙 3.866 𝑔𝑖â𝑦 1.c Ứng suất lớn nhất trong đai: 𝜎𝑡 𝛿 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝜎0 + + 𝐸 = 𝟖. 𝟖𝟒𝑀𝑃𝑎 0.5 2 𝑑1 Với: 0 = 2MPa; 𝐹 𝜎𝑡 = 𝑡 = 1.68𝑀𝑃𝑎 𝐴 𝐴 𝛿 = = 6𝑚𝑚 𝑏 1.d Xác định hệ số ma sát tối thiểu để không trượt trơn: 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓𝛼1 + 1) 𝐹𝑜 ≥ 2 (𝑒 𝑓𝛼1 − 1) Xác định góc ôm: 𝑑2 − 𝑑1 700 − 200 𝛼1 = 𝜋 − = 3.14 − = 𝟐. 𝟕𝟑(𝑟𝑎𝑑) 𝑎 1200 : hệ số kéo 𝐹𝑡 = = 0.42 2𝐹0  2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓𝛼1 − 1) ≥ 𝐹𝑡 (𝑒 𝑓𝛼1 + 1) 1 2𝐹 +𝐹 1 1+  𝑓 ≥ ln 𝑜 𝑡 = 𝑙𝑛 𝛼1 2𝐹𝑜 −𝐹𝑡 𝛼1 1− Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 3/2
1 1+0.4 0.5  𝑓≥ 𝑙𝑛 = 0.33 2.73 1−04 𝑓𝑚𝑖𝑛 = 𝟎. 𝟑𝟑 2.a Phân tích phương, chiều lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít - bánh vít: 0.25 0.5 2.b Góc nghiêng  của cặp bánh răng trụ răng nghiêng để khoảng cách trục 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 : 𝑚1 (𝑍1 + 𝑍2 ) 𝑎𝑤1 = 2𝑐𝑜𝑠 𝑚2 (𝑞 + 𝑍4 ) 𝑎𝑤2 = 2 Để 𝑎𝑤1 = 𝑎𝑤2 ta có: 𝑚1 (𝑍1 + 𝑍2 ) 𝑚2 (𝑞 + 𝑍4 ) 0.25 = 2𝑐𝑜𝑠 2 𝑚1 (𝑍1 +𝑍2 )  𝑐𝑜𝑠 = 𝑚2 (𝑞+𝑍4 )   = 𝟗. 𝟕𝟎 0.25 2.c Hiệu suất bộ truyền trục vít – bánh vít: 𝑍 𝑡𝑔 = 3 = 0,2 =>  = 11,620 𝑞 𝜑 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔(𝑓) = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔(0.15) => 𝜑 = 8.530 0.25 𝑡𝑔   𝑇𝑉 = 0,95. = 𝟎. 𝟓𝟐𝟖 0.25 𝑡𝑔(+𝜑) 2.d Trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít: 𝑃 𝑇4 0.25 𝑇4 = 9,55. 106 ∗ 4 = 𝟑𝟏𝟖𝟑𝟑𝟑𝑁𝑚𝑚 𝑇3 = = 𝟐𝟎𝟏𝟏𝟒𝑁𝑚𝑚 𝑛4 𝑢𝑇𝑉∗ô ∗𝑇𝑉 Với: 𝑍4 60 𝑢 𝑇𝑉 = = = 30 𝑍3 2 ô = 1 2𝑇4 2𝑇4 𝐹𝑡2 = = = 𝟐𝟔𝟓𝟑(𝑁) 𝑑𝑤4 𝑚2 𝑍4 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 4/2
Cách 1: 0.25 2𝑇3 2𝑇2 𝐹𝑡3 = = = 𝟏𝟎𝟎𝟔(𝑁) 0.25 𝑑𝑤3 𝑚2 𝑞 Cách 2: 𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4 𝑡𝑔( + 𝜑) 𝜔1 3.a Tỷ số truyền 𝑢16 = : 𝜔6 HBR= HBR thường + HBR hành tinh + HBR thường HBR thường: 𝑍2 𝑛1 1 𝑢12 = + = = =𝟑 𝑍1 𝑛2 2 Hệ hành tinh: 2′ − 𝑐 𝑛2′ − 𝑛𝑐 𝑧3 𝑧4 𝑢2′4/𝑐 = = = (−1)2 =4 4 − 𝑐 𝑛4 − 𝑛𝑐 𝑧2′ 𝑧3′  ′  ′ 0.5 1 − 2 = 4 => 2 = −𝟑 𝑐 𝑐 HBR thường: 𝑍6 𝑛5 5 𝑢56 = − = − = − = −𝟐 0.25 𝑍5 𝑛6 6 𝜔1 1 2′ 5 𝒖𝟏𝟔 = = ∗ ∗− = 𝟏𝟖 0.25 𝜔6 2 𝑐 6 3.b Tốc độ quay n6 của bánh răng Z6 𝑛1 𝑢16 = 0.5 𝑛6 𝑛1 𝑣ò𝑛𝑔  𝑛6 = = 𝟒𝟎 ( ) 𝑢16 𝑝ℎú𝑡  Bánh răng Z6 cùng chiều quay với bánh răng Z1 0.5 4 Tóm tắt: 𝐹𝑡1 = 5000𝑁 𝑑1 = 200(𝑚𝑚) 𝐹𝑟1 = 1848𝑁 𝑑2 = 160(𝑚𝑚) 𝐹𝑎1 = 882𝑁 𝐿1 = 150(𝑚𝑚) 𝐹𝑡2 = 6250𝑁 𝐿2 = 150(𝑚𝑚) 𝐹𝑟2 = 2310𝑁 𝐿3 = 150(𝑚𝑚) [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎 𝐹𝑎2 = 1102𝑁 4.4 Phản lực: 𝑑1 𝑀𝑎1 = 𝐹𝑎1 = 𝟖𝟖𝟐𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 2 𝑑2 𝑀𝑎2 = 𝐹𝑎2 = 𝟖𝟖𝟏𝟔𝟎𝑁𝑚𝑚 2 + PT cân bằng mômen tại B theo phương Y: ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑦 ) = −𝑀𝑎1 + 𝐹𝑟1 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑟2 ∗ 𝐿2 − 𝑀𝑎2 + 𝑅𝐷𝑌 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) = 0 (−𝑀𝑎1 +𝐹𝑟1 ∗𝐿1 +𝐹𝑟2 ∗𝐿2 −𝑀𝑎2 )  𝑅𝐷𝑌 = − = −𝟏𝟒𝟗𝟏(𝑁) 0.25 (𝐿2 +𝐿3 ) +PT cân bằng lực: ∑ 𝑅 = −𝐹𝑟1 + 𝑅𝐵𝑌 + 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐷𝑌 = 0 0.25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 5/2
 𝑅𝐵𝑌 = −𝑅𝐷𝑌 − 𝐹𝑟2 + 𝐹𝑟1 = 𝟏𝟎𝟐𝟗(𝑁) + PT cân bằng mômen tại B theo phương X  ∑ 𝑚𝐵 (𝑅⃗𝑥 ) = −𝐹𝑡1 ∗ 𝐿1 + 𝐹𝑡2 ∗ (𝐿2 ) − 𝑅𝐷𝑋 ∗ (𝐿2 + 𝐿3 ) = 0 −𝐹𝑡1 ∗𝐿1 +𝐹𝑡2 ∗(𝐿2 )  𝑅𝐷𝑋 = = 𝟔𝟐𝟓(𝑁) 0.25 (𝐿2 +𝐿3 ) +PT cân bằng lực: ∑ 𝑅 = 𝑅𝐵𝑋 − 𝐹𝑡1 + 𝑅𝐷𝑋 − 𝐹𝑡2 = 0  𝑅𝐵𝑋 = −𝑅𝐷𝑋 + 𝐹𝑡1 + 𝐹𝑡2 = 𝟏𝟎𝟔𝟐𝟓(𝑁) 0.25 4.b Vẽ biểu đồ momen 0.25 0.75 0.25 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 6/2
𝑑1 𝑑2 𝑇 = 𝐹𝑡1 ∗ = 𝐹𝑡2 ∗ = 𝟓𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚 2 2 0.25 4.c Moment tương đương tại vị trí C: 2 + 𝑀 2 + 0.75𝑇 2 = √2236702 + 937502 + 0.75 ∗ 5000002 𝑀𝑡đ−𝐶 = √𝑀𝑢𝑥 𝑢𝑦 0.25 = 𝟒𝟗𝟔𝟑𝟎𝟒𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện C: 3 𝑀𝑡đ−𝐶 𝑑𝐶 ≥ √ = 𝟒𝟔. 𝟑𝑚𝑚 0.1[𝜎𝐹 ] Chọn 𝑑𝐶 ≥ 𝟒𝟖(𝑚𝑚) 0.25 Mở rộng: Moment tương đương tại vị trí B: 2 + 𝑀 2 + 0.75𝑇 2 𝑀𝑡đ−𝐵 = √𝑀𝑢𝑥 𝑢𝑦 = √2772002 + 7500002 + 0.75 ∗ 5000002 = 909307𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện B: 3 𝑀𝑡đ−𝐵 𝑑𝐵 ≥ √ = 56.7𝑚𝑚 0.1[𝜎𝐹 ] Vì tại B lắp ổ lăn nên ta chọn: 𝑑𝐵 ≥ 𝟔𝟎(𝑚𝑚) Tổng cộng: 10 Trưởng Bộ Môn TKM GV Kiểm tra đáp án TS. Văn Hữu Thịnh TS. Nguyễn Minh Kỳ Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 7/2