Tài liệu đề thi và dap an co hoc may thi hk111

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ THI HỌC KỲ KHOA CƠ KHÍ Môn : Cơ học máy BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Thời gian: 90 phút - Được phép dùng tài liệu - Đề thi gồm 4 bài Bài 1 (2.5đ): Bộ truyền đai dẹt (vải cao su) có: - Tỉ số truyền u = 2.8 - Hệ số trượt ξ = 0 - Đường kính bánh đai dẫn d1 = 225 mm - Số vòng quay trục dẫn n1 = 960 v/ph. - Khoảng cách trục a = 1800 mm. - Lực căng đai ban đầu F0 = 550N. - Hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai f = 0.25. Xác định: a) Góc ôm trên bánh dẫn α1 (độ). b) Chiều dài dây đai L (mm). c) Vận tốc dài của bánh đai v1 (m/s). d) Công suất tối đa mà bộ truyền đai dẹt này có thể truyền P1 (kW). Bài 2 (2.5 đ) : Bộ truyền xích ống con lăn 2 dãy có: - Công suất truyền P1 = 5.38 kW - Tỉ số truyền u = 2.5 - Số vòng quay trục dẫn n1 = 180 v/ph. - Tải trọng tĩnh, đặt nằm ngang, bôi trơn liên tục, làm việc 2 ca / ngày, khoảng cách trục điều chỉnh được, khoảng cách trục a ≈ 40 pc. Xác định a) Số mắt xích X b) Hệ số hiệu chỉnh K. c) Công suất tính toán Pt (kW). d) Tra bảng tìm bước xích tiêu chuẩn pc (mm) để đủ bền. Bài 3 (3 đ) : Cho trục truyền như hình sau 1 Biết: − Ft1 = 9000 N; Fr1 = 3390 N; Fa1=2410N; Ft2 = 6000 N; Fr2 = 2325 N; Fa2 = 2185 N; − L1 = 150mm; L2 = 150 mm; L3 = 100mm; d1 = 120 mm; d2 = 180 mm. − Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục [σ] = 50MPa. a) Tính phản lực tại các gối tựa (RAx, RAy, RBx, RBy) b) Vẽ các biểu đồ mô men Mx My T c) Tính đường kính trục d (mm) tại tiết diện nguy hiểm. Bài 4 (2 đ) : Một giá đỡ chịu tác dụng tải trọng F = 4000 N được giữ chặt bằng nhóm 4 bulông như hình sau. Sử dụng mối ghép bulông có khe hở. Vật liệu bulông là thép Ct3 có giới hạn bền kéo cho phép [σk] = 100 MPa. Hệ số ma sát giữa các tấm ghép f = 0.25; hệ số an tòan k = 1.7; Các kích thước A = 400mm; B = 300mm; C = 800 mm. Hãy xác định: a/ Lực xiết V (N) trên bu lông chịu lực lớn nhất để tránh trượt b/ Đường kính chân ren d1 (mm) và chọn bulông tiêu chuẩn để đủ bền. Bu lông D1 (mm) M8 6.47 M10 8.376 Giáo Viên ra đề TS Phan Tấn Tùng Bảng tiêu chuẩn bu lông M12 M16 M20 10.106 13.835 17.294 M24 20.752 M30 26.211 Chủ nhiệm bộ môn PGS.TS Phạm Huy Hoàng Ngày thi : 3 tháng 1 năm 2012 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Đáp án đề thi môn Cơ học máy. Thi ngày 3/1/2012 Câu 1a Đường kính bánh đai bị dẫn Góc ôm trên bánh dẫn Nội dung Điểm 0.25 d 2 = u.(1 − ξ ).d1 = 2.8 × (1 − 0 )× 225 = 630mm. d −d 630 − 225 α 1 = 180 0 − 57 2 1 = 180 0 − 57 = 167 .18 0 0.25 a 1800 1b Chiều dài dây đai (d − d1 )2 = 2 ×1800 + π (630 + 225) + (630 − 225)2 = 4966mm π L = 2a + (d 2 + d1 ) + 2 2 4a 2 4 ×1800 1c π .d1.n1 π × 225 × 960 v1 = = = 11.31m / s Vận tốc dài của dây đai 6.10 4 6.10 4 1d Đổi đơn vị α1 = 167.180 = 2.918 rad ( fα 1 ) ( 0.25× 2.918 ) 2 F0 e − 1 2 × 550 e −1 = =384.33 N fα 1 0.25× 2.918 e +1 e +1 F × v 384.33 × 11.31 Công suất mà bộ truyền đai có thể truyền P1MAX = tMAX 1 = ≈ 4.35kW 1000 1000 2a Số răng đĩa xích dẫn Z1 Z1 = 29 − 2u = 29 − 2 × 2.5 = 24. răng Số răng đĩa xích bị dẫn Z2 Z 2 = u.Z1 = 2.5 × 24 = 60. răng FtMAX = Lực vòng cực đại 0.5 0.5 0.25 0.5 0.25 0.25 0.25 2 2a Z 2 + Z1 ⎛ Z 2 − Z1 ⎞ pc . X = + +⎜ ⎟ 2 pc ⎝ 2π ⎠ a Số mắt xích X 2 X ≈ 2 × 40 + 60 + 24 ⎛ 60 − 24 ⎞ 1 = 122.82 mắt. +⎜ ⎟ 2 ⎝ 2π ⎠ 40 Chọn X=124 mắt 2b Hệ số hiệu chỉnh K K = K r K a K o K b K dc K lv K r = 1 : tải trọng tĩnh 0.5 0.25 K a = 1 : a ≈ 40 pc K 0 = 1 : đặt nằm ngang K b = 0.8 : bôi trơn liên tục K dc = 1 : khoảng cách trục điều chỉnh được K lv = 1.12 : làm việc 2 ca/ngày K = 1× 1× 1× 0.8 × 1× 1.12 = 0.896 2c K .K z .K n Công suất tính toán Pt = P1 chọn n01 = 200 vg / ph Kx 25 25 200 n Kz = = K n = 01 = K x = 1.7 : xích 2 dãy n1 180 Z1 24 25 200 0.896 × × 24 180 × 5.38 = 3.282 kW ⇒ Pt = 1.7 2d Tra bảng 5.4 với n01 = 200 vg / ph chọn [P ] = 4.8 kW > Pt Từ đó ta chon bước xích tiêu chuẩn pc = 19.05 mm 3a 0.5 0.5 0.25 0.25 Thay trục bằng dầm sức bền 3 T1 = T2 = Ft1 Mômen xoắn phát sinh d1 d 120 = Ft 2 2 = 9000 × = 540000 Nmm 2 2 2 Mômen uốn phát sinh d 120 d 180 M 1 = Fa1 1 = 2410 × = 144600 Nmm M 2 = Fa 2 2 = 2185 × = 196650 Nmm 2 2 2 2 Phương trình cân bằng mômen tại điểm A trong mặt phẳng đứng ← ∑M A x = −150 Fr 2 − M 2 + 300 RBy − 400 Fr1 + M 1 = 0 Phản lực tại gối B theo phương đứng 150 Fr 2 + M 2 + 400 Fr1 − M 1 150 × 2325 + 196650 + 400 × 3390 − 144600 RBy = = = 5856 N 300 300 Phương trình cân bằng lực theo phương y ↓ ∑ Fy = − RAy + Fr 2 + Fr1 − RBy = 0 RAy = Fr 2 + Fr1 − RBy = 2325 + 3390 − 5856 = −141 N Phương trình cân bằng mômen tại điểm A trong mặt phẳng ngang ← ∑M A y 0.25 = 150 Ft 2 − 400 Ft1 + 300 RBx = 0 − 150 Ft 2 + 400 Ft1 − 150 × 6000 + 400 × 9000 = = 9000 N 300 300 Phương trình cân bằng lực theo phương x ↓ ∑ Fx = − R Ax − Ft 2 − Ft1 + RBx = 0 RBx = 3b 0.25 R Ax = − Ft 2 − Ft1 + RBx = −6000 − 9000 + 9000 = −6000 N Biểu đồ mômen trong mặt phẳng đứng Mx (Nmm) 0.25 0.25 0.5 Biểu đồ mômen trong mặt phẳng ngang My (Nmm) 0.5 Biểu đồ mômen xoắn T (Nmm) 0.25 3c 2 Mômen tương đương tại tiết diện nguy hiểm (vị trí lắp ở lăn B) M td = M x2 + M y + 0.75T 2 . M td = 194400 2 + 9000002 + 0.75 × 540000 2 = 1032711 N Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm d ≥3 M td 1032711 =3 = 59.11 mm 0.1× [σ ] 0.1× 50 0.25 0.25 Chọn d = 60mm 4 4a Chia lực F thành 2 lực theo phương đứng và ngang. Mômen phát sinh do dời lực F về trọng tâm bề mặt ghép A⎞ 400 ⎞ ⎛ ⎛ T = F . cos 450 ⎜ C − ⎟ = 4000 × cos 450 ⎜ 800 − ⎟ = 1697056 Nmm 2 ⎠ 2⎠ ⎝ ⎝ Khỏang cách từ trọng tâm mối ghép đến tâm bu lông B 300 A 400 r2 = r4 = = = 150 mm r1 = r3 = = = 200 mm 2 2 2 2 F 4000 Lực tác động lên từng bu lông do lực F FQ1 = FQ 2 = FQ 3 = FQ 4 = = = 1000 N 4 4 Lực tác động do mômen T lớn nhất là ở bu lông 1 và 3 Tr1 1697056 × 200 FM 1 = FM 3 = = = 2715 N 2 ∑ ri 2 2002 + 1502 ( ) Vậy bu lông 1 chịu lực lớn nhất (vì FM2 < FM1). Lực tác động lên bu lông 1 là: 2 F1 = FQ21 + FM 1 + 2 FQ1FM 1 cos 450 = 1000 2 + 27152 + 2 × 1000 × 2715 × cos 450 = 3494 N Lực xiết V khi lắp có khe hở để tránh trượt 4b kF1 1.7 × 3494 = = 23759 N if 1 × 0.25 4 × 1.3 × 23759 = 19.83mm π [σ ] π ×100 Chọn bu lông tiêu chuẩn M24 có d1=20.752mm Hết đáp án Đường kính chân ren d1 ≥ 4 × 1.3 × V V= = 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 5