Đề thi cuối kỳ môn Chi tiết máy năm 2016 - Trường ĐH Bách Khoa

Chia sẻ: HỌC MÃI | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

125
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cùng tham khảo Đề thi cuối kỳ môn Chi tiết máy của Trường ĐH Bách Khoa sau đây để biết được cấu trúc đề thi, cách thức làm bài thi cũng như những dạng bài chính được đưa ra trong đề thi. Từ đó, giúp các bạn sinh viên có kế hoạch học tập và ôn thi hiệu quả.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề thi cuối kỳ môn Chi tiết máy năm 2016 - Trường ĐH Bách Khoa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ THI CUỐI HK161 Khoa Cơ Khí MÔN HỌC: CHI TIẾT MÁY Bộ môn THIẾT KẾ MÁY Thời lượng: 90 phút ----------- Ngày thi: 27-12-2016 Sinh viên được phép sử dụng tài liệu (Đề thi bao gồm 02 trang) CÂU 1 (2,0 điểm) Bộ truyền xích ống con lăn 1 dãy truyền công suất P1=6 kW. Số vòng quay bánh dẫn 200 v/ph, số vòng quay bánh bị dẫn 100 vp/ph. Tải trọng va đập nhẹ, khoảng cách trục a=65pc, bộ truyền đặt thẳng đứng, bôi trơn liên tục (ngâm trong dầu), làm việc 2 ca và khoảng cách trục không điều chỉnh được. Hãy xác định: a. Số mắt xích X (làm tròn theo số nguyên chẵn). (1,0đ) b. Bước xích pc. Khi thay đổi điều kiện bôi trơn sang bôi trơn định kỳ thì bước xích vừa chọn còn phù hợp không, tại sao? (1,0đ) CÂU 2 (2,0 điểm) Z1=20 Trục I Cho hệ thống bánh răng như hình 1 (truyền từ trục I sang trục IV). Số vòng quay Z3=22 trục I là n1=2880 vg/ph. Moment xoắn trên trục Trục III I là T1=250.000Nmm. Xác định: Z4=44 Trục II a. Số vòng quay trục IV. (0,5đ) Z2=60 b. Phương và chiều các lực tác dụng lên Z6=40 Z5=20 các bánh răng. Lực nào sẽ đổi chiều khi thay đổi chiều quay trục I ? (1,0đ) c. Moment xoắn trên trục IV (giả sử hiệu suất của hệ thống bằng 1) (0,5đ) Trục IV Hình 1 T CÂU 3 (1,0 điểm) T Chu kỳ tải trọng tác động lên bánh răng chủ động số 5 cho ở câu 2 0,75T (hình 2). Bánh răng chế tạo từ thép hợp kim thấm carbon, độ rắn bề mặt 65HRC. Số vòng quay bánh răng số 5 (tính từ câu 2). Bộ truyền làm việc 0,5T 6000h. Hãy xác định: a. Số chu kỳ làm việc tương đương NHE và hệ số tuổi thọ KHL của t bánh răng 5. (0,5đ) 10s 20s 10s b. Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] của bánh răng số 5. (0,5đ) Hình 2 Trang 1/2
CÂU 4 (3,0 điểm) Trục trung gian của hệ thống truyền động (hình 3) được chế tạo bằng vật liệu giới hạn mỏi uốn cho phép [σF] = 80MPa, truyền moment xoắn T=500.000 Nmm. Góc ăn khớp của bánh răng tiêu chuẩn α=20o. Bánh răng trụ 2 có d2=200mm; bánh răng côn 3 có dm3=100mm, nửa góc côn chia là δ3=25o. a. Phân tích lực tác dụng lên bánh răng 2 và 3. (0,5đ) b. Hãy tính phản lực liên kết tại các gối đỡ (1,0đ) c. Vẽ các biểu đồ moment nội lực. Tính đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm (1,5đ) 100 100 100 F t2 F r2 Fr3 z D B A C x y F a3 F t3 Hình 3 CÂU 5 (2,0 điểm) Ổ bi đỡ 1 dãy chịu lực hướng tâm Fr = 7000N và lực dọc trục Fa=1350N, làm việc với tuổi thọ thiết kế LH=5000giờ. Số vòng quay của trục là n=980vg/ph, đường kính ngõng trục tại vị trí ổ lăn là d=50mm. Cho các hệ số Kσ=1,2; Kt=1. Hãy xác định: a. Tuổi thọ LH (triệu vòng quay) và tải quy ước Q (kN). (1,0đ) b. Chọn ổ tiêu chuẩn trong bảng dưới để đủ bền, xác định lại tuổi thọ thực tế tương ứng. (1,0đ) Cỡ đặc biệt nhẹ Cỡ nhẹ Cỡ trung Cỡ nặng Ký hiệu ổ 110 210 310 410 C(kN) 16,5 27,5 48,5 68,5 Duyệt của bộ môn Giảng viên ra đề thi ThS. Thân Trọng Khánh Đạt ------ Hết ----- Trang 2/2
ĐÁP ÁN BÀI NỘI DUNG ĐIỂM Số răng đĩa xích dẫn: z1 29 2u 29 2 2 25 (răng) 0,25đ n1 200 Với tỷ số truyền: u 2 n2 100 0,25đ Số răng đĩa xích bị dẫn: z2 z1u 25 2 50 (răng). 1.a Số mắt xích được xác định theo công thức sau: 2 2a z1 z2 z2 z1 pc X pc 2 2 a 2 0,25đ 2 65pc 25 50 50 25 pc 167, 74 pc 2 2 65pc 0,25đ Chọn X=118 mắt xích Công suất tính tóan của bộ truyền xích: KK z K n 1, 344.1.1 Theo (5.25 - trang 181) Pt P1 6 8, 064 (Kw) 0,125đ Kx 1 Trong đó: K Kr KaKoKdcKbKlv 1, 2.0, 8.1, 25.1, 25.0, 8.1,12 1, 344 - Kr=1,2 – tải trọng va đập nhẹ. - Ka=0,8 – hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục a=65pc. - Ko=1,25 – bộ truyền đặt thẳng đứng. 0,25đ - Kdc=1,25 – khoảng cách trục xích không điều chỉnh được. - Kb=0,8 - bôi trơn liên tục. 1.b - Klv=1,12 – làm việc 2 ca. Kz 25 / z1 25 / 25 1 Kn n01 / n1 200 / 200 1 với n01=200v/p - bảng 5.4 [1] 0,125đ Kx 1 với xích ống con lăn 1 dãy Bước xích được chọn theo điều kiện bền mòn: Theo bảng 5.4 – tr.182 tương ứng Pt=8,064 kW và số vòng quay n01=200 v 0,25đ /p, ta chọn pc=25,4 mm với [P]=11 kW > Pt=8,064 kW. Khi chuyển sang bôi trơn định kỳ thì Kb=1,5hệ số tải trọng K Kr KaKoKdcKbKlv 1, 2.0, 8.1, 25.1, 25.1, 5.1,12 2, 52 0,25đ Khi đó công suất tính toán: Trang 1/6
KK z K nP 2, 52.1.1.6 Pt 15,12(kW ) [P ] 11(kW ) Kx 1 Do đó bước xích pc=25,4mm không còn phù hợp. TỔNG ĐIỂM BÀI 1 2,0đ Tỷ số truyền chúng của hệ thống: z2 z 4 z6 nI 40 44 60 u 12 2.a z1 z 3 z 5 nIV 20 22 20 0,5đ nI 2880 Số vòng quay của trục 4: nIV 240 (vòng/phút) u 12 Xác định chiều quay trên các trục: Z1=20 Trục I Z3=22 Trục III Trục II Z4=44 0,25đ Z2=60 Z6=40 Trục IV Z5=20 Xác định phương chiều của hệ lực tác dụng lên hệ thống: 1 2.b z x y 3 0,5đ 4 2 6 5 Trang 2/6
Khi đổi chiều quay trục I thì các lực dọc trục của bánh răng số 1,2; lực vòng 0,25đ trên các bánh răng 1,2,3,4,5,6 sẽ thay đổi chiều. (Lực dọc trục bánh răng côn không ảnh hưởng) Moment xoắn trên trục IV: 2.c 0,5đ TIV T1 u 250.000 12 3.000.000Nmm TỔNG ĐIỂM BÀI 2 2đ Chu kỳ làm việc tương đương và hệ số tuổi thọ: Theo (6.36 - trang 224) m Ti N HE 60c tini Tmax 0,25đ 1 10 0.753 20 0.53 10 6 60 480 6000 85, 05 10 (chu ky ) 10 20 10 với: - c = 1 (bánh dẫn ăn khớp với 1 bánh bị dẫn). 3.a - m' = m/2 = 6/2=3 (ư/s tiếp xúc cho vết tiếp xúc đường) (dòng 6 trên xuố ng - trang 48). 2880 -n 480 (vòng/phút). 60 / 20 44 / 22 NH 0 169,1 106 0,25đ Theo (6.34 - trang 222) K HL mH 6 1,12 với: N HE 85, 05 106 2,4 - NH 0 30H HB 30 6502,4 169,1 106(chu ky ) - mH=6: bậc của đường cong mỏi. Ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo (6.33 - trang 222) 0, 9 0, 9 0,25đ H 0 H lim K 1625 1,12 1365 MPa với: sH HL 1, 2 3.b - 0 H lim 25HRC 25 65 1625 MPa (chọn từ bảng 6.13 - trang 2 23). 0,25đ - sH = 1,2 (chọn từ bảng 6.13 - trang 223). TỔNG ĐIỂM BÀI 3 1,0đ Phân tích lực tác dụng lên bánh răng 2 và 3: 0,125đ 2T 2 500000 4.a Ft 2 5000(N ) d2 200 0,125đ Fr 2 Ft 2 tan w 5000 tan 20o 1819, 85(N ) Trang 3/6
2T 2 500000 0,125đ Ft 3 10000(N ) d3 100 Fr 3 Ft 3 tan cos 3 10000 tan 20o cos 25o 3298, 69(N ) 0,125đ o o Fa 3 Ft 3 tan sin 3 10000 tan 20 sin 25 1538, 20(N ) Chuyển trục thành dầm sức bền: RCy z x A B C D y RCx Moment uốn tại vị trí bánh răng côn số 3: dm 3 Ma 3 Fa 3 . 1538, 2 100 / 2 76910, 23Nmm 2 Phương trình cân bằng moment theo phương X đối với điểm A: 0,25đ M x /A Fr 2 .100 RCY .200 Fr 3 .300 Ma 3 0 3298, 69 300 1819, 85 100 76910, 23 RCY 3653, 56N 200 Phương trình cân bằng lực theo phương Y: 4.b FY Fr 2 Fr 3 RAY RCY 0 0,25đ RAY 1819, 85 3298, 69 3653, 56 2174, 72(N ) Phương trình cân bằng moment theo phương Y đối với điểm A: 0,25đ MY /A Ft 2 .100 Ft 3 .300 RCX .200 0 5000.100 10000.300 RBX 17.500(N ) 200 Phương trình cân bằng lực theo phương X: FX Ft 2 RAX RBX Ft 3 0 0,25đ RAX 17500 5000 10000 2500(N ) Biểu đồ moment uốn Mx (Nmm) trong mặt phẳng thẳng đứng (YoZ): 76.910,23Nmm Mx 0,25đ 217.472Nmm 252.958,77Nmm Trang 4/6
Biểu đồ moment uốn MY (Nmm) trong mặt phẳng thẳng đứng (XoZ): MY 1.000.000Nmm 0,25đ 250.000Nmm Biểu đồ moment xoắn T (Nmm): 500.000Nmm 0,25đ T Từ biểu đồ moment, suy ra được tiết diện nguy hiểm nhất là ở vị trí B. Vớ i moment tương đương. M td /B M X2 MY2 0, 75T 2 252.958, 772 1.000.0002 0, 75 500.0002 1.118.699, 3Nmm 0,25đ Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm: td F M td M td 1.118.699, 3 0,25đ F d 3 3 51, 2 mm 0,1d 3 0,1 F 0,1 80 0,25đ Chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn: d = 55 mm (vị trí lắp ổ lăn) TỔNG ĐIỂM BÀI 4 3đ Tuổi thọ theo triệu vòng quay: 60nLh 60.980.5000 0,25đ - Theo (11.19b – trang 393) L 294 (triệu vòng) 106 106 Chọn trước ổ 410 có Co=53kN Fa 1350 0, 0255 . Tra bảng 11.3 [*], chọn e=0,21 Co 53000 0,25đ Tải quy ước Q, theo (11.22 - trang 394) 5.1 Q (XVFr YFa )K Kt 1.1.7000.1, 2.1 8400N Trong đó: - Fr = 70000 N; Fa = 1350N, 0,25đ - V = 1 với vòng trong quay (dòng thứ 2 dưới lên trang 394), Fa 1350 0,25đ - 0,193 e  X =1, Y = 0 VFr 7000 - K = 1,2, Kt = 1 Chọn ổ bi đỡ theo khả năng tải động 5.b 0,25đ Theo (11.20 – trang 393) C tt QL1/m 8400.2941/3 55, 854(kN ) Trang 5/6
Với m = 3 ứng với ổ bi (dòng 10 trên xuống trang 392) Vì C tt C . 0,25đ Vậy ổ cỡ nặng 410 có C=68,5 kN thỏa mãn điều kiện. Tuổi thọ thực tế theo triệu vòng quay: m 3 * C 68500 0,25đ L 542, 29 (triệu vòng) Q 8400 Tuổi thọ Lh tương ứng: 106 L* 106.542, 29 0,25đ Lh 9222, 67 (giờ) 60n 60.980 TỔNG ĐIỂM BÀI 5 2đ Ghi chú: Các công thức tham khảo từ sách “ Cơ sở thiết kế máy” – Nguyễn Hữu Lộc, NXB ĐHQG TpHCM 2009 Trang 6/6