Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 1/7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

-------------------------

ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ II NĂM HỌC 2014-2015

Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy

Mã môn học: TMMP230220

Đề số/Mã đề: HK2-2014-2015 Đề thi có02 trang.

Thời gian: 90 phút.

Được phép sử dụng tài liệu.

Câu 1: (2.5điểm)

Bộ truyền xích con lăn có hai đĩa xích và các thông số như sau: bước xích p=25,4mm, số

răng đĩa xích dẫn 𝑍1=23 răng, tỉ số truyền u=3, số vòng quay bánh dẫn 𝑛1=380 v/ph, khoảng

cách trục a=40p. Bộ truyền đặt nằm ngang, tải trọng tĩnh, bôi trơn định kỳ,làm việc 2 ca,vị trí

trục được điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích. Xác định:

a.Đường kính vòng chia các đĩa xích. (0,75 đ)

b.Số mắt xích (0,75 đ)

c.Công suất 𝑃1(kW) lớn nhất của bộ truyền xích trong hai trường hợp: một dãy xích và hai

dãy xích. (1 đ)

Câu 2: (2 điểm)

Cho hệ bánh răng như hình 1, Các bánh răng tiêu chuẩn có cùng mođun. Biết 𝑍2 = 2𝑍1,

𝑍2, = 20, 𝑍3 = 40, 𝑍4 = 25

a. Xác định số răng𝑍3,. (1 đ)

b. Bánh răng 𝑍1 có𝑛1 = 600 (𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡), cần C có 𝑛𝑐 = 700 (

𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡), chiều quay của 𝑍1và cần C

ngược chiều nhau. Tính tốc độ 𝑛4 và chiều quay của bánh răng 𝑍4. (1 đ)

Câu 3: (2,5 điểm)

Cho hệ thống truyền động từ 𝑍1đến 𝑍4 như hình 2 và chiều quay bánh vít Z4 ngược chiều

quay kim đồng hồ. Mômen xoắn trên bánh vít 𝑇4 = 5x105 Nmm. Bộ truyền trục vít có môđun

m = 4 mm, q = 10, số mối ren trục vít Z3= 2, ren trái, số răng bánh vít Z4 = 60. Hiệu suất bộ

truyền trục vít = 0,82 và hiệu suất của một cặp ổ lăn là ô =1. Hãy:

a. Phân tích lực tác dụng lên trục vít - bánh vít và bộ truyền bánh răng nghiêng Z1, Z2(0,75 đ)

b. Tính trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít. (0,75 đ) c. Tính góc ma sát của cặp vật liệu trục vít - bánh vít và kiểm tra điều kiện tự hãm của bộ

truyền?(1 đ)

Hình 1 Hình 2

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/7

Câu 4: (3 điểm)

Cho trục trung gian của hệ truyền động cơ khí như hình 3 có bánh răng bị dẫn cấp nhanh 𝑍2

và bánh răng dẫn cấp chậm 𝑍3. Môđun pháp của các bánh răng bằng nhau 𝑚𝑛=4mm, góc

nghiêng β=120, các bánh răng có số răng là 𝑍2 = 60 răng và 𝑍3 = 20 răng. Mô men xoắn trên

trục T=2.105 Nmm. Các kích thước 𝐿1 = 150𝑚𝑚, 𝐿2 = 170𝑚𝑚, 𝐿3 = 200𝑚𝑚. Vật liệu chế

tạo trục có ứng suất uốn cho phép [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎. Hãy xác định:

a.Tính độ lớn các lực tác dụng lên hai bánh răng𝑍2 và 𝑍3. (0,75 đ) b.Xác định phản lực tại các gối đỡ A và C. (0,75 đ) c.Vẽ biểu đồ mômen uốn 𝑀𝑥, 𝑀𝑦,mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại các tiết diện

nguy hiểm. (1 đ) d. Xác định đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm C. (0,5 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 tính toán thiết kế chi tiết máy và máy

[G4.1]: Hiểu được các chỉ tiêu tính toán đối với từng chi tiết máy chung, từ đó nắm

vững được trình tự tính toán thiết kế các hệ truyền động cơ khí và các liên kết trong

máy

Câu 1

[G2.2] Nắm vững cơ sở tính toán thiết kế các chi tiết máy:các thông số cơ bản, các đặc

điểm trong truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất

Câu 2

[G2.2] Nắm vững cơ sở tính toán thiết kế các chi tiết máy:các thông số cơ bản, các đặc

điểm trong truyền động, tỉ số truyền, vận tốc, hiệu suất

[G2.3]: Thành thạo trong giải quyết các bài toán về phân tích lực tác dụng lên chi tiết

máy, cơ cấu máy

Câu 3

[G2.3]: Thành thạo trong giải quyết các bài toán về phân tích lực tác dụng lên chi tiết

máy, cơ cấu máy

[G4.2]: Trình tự tính toán thiết kế hệ truyền động cơ khí.

Câu 4

TS. Văn Hữu Thịnh

TP.HCM, Ngày 28 tháng 5 năm 2015 Thông qua bộ môn

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 3/7

ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220)

Ngày thi: 02-06-2015

1.a Đường kính vòng chia các đĩa xích:

𝑑𝑐1 =𝑝

sin (180

𝑧1)=

25,4

sin (180

23)= 𝟏𝟖𝟔, 𝟓𝑚𝑚

𝑑𝑐2 =𝑝

sin (180

𝑧2)=

25,4

sin (180

69)= 𝟓𝟓𝟖𝑚𝑚

Với 𝑧2 = 𝑢. 𝑧1 = 69

0.75

1.b Số mắt xích:

34,12725,02

5.02

2

12

21

a

pZZ

p

aZZ

p

LX

Chọn mắc xích chẵn x=128

0.75

1.c Công suất 𝑃1lớn nhất của bộ truyền xích:

K

K

KKPP x

nz

11][1

][P =19 KW

05,1380

400

1

01 n

nKn

09,123

25

1

01 z

zK z

K = Kr Ka K0 Kdc Kb Klv

Kr : Hệ số xét đến tính chất của tải trọng ngoài.Kr =1

Ka : Hệ số xét đến chiều dài xích. Ka = 1

K0 : Hệ số xét đến góc nghiêng. K0 =1

Kđc : Hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích. Kđc =1

Kb : Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn. Kb =1,5 (có TLTK Kb =1,8)

Klv : Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền.Klv= 1,25

K = 1,88 (Kb =1,5) or K =2,25 (Kb =1,8)

Kx – hệ số xét đến số dãy xích. Nếu x = 1;2 thì tương ứng Kx = 1;1,7

+ Một dãy xích:

KWP 86,888,1

1

05,1

1

09.1

1191 OR )38,7( KW

+ Hai dãy xích:

KWP 06,1588,1

7,1

05,1

1

09.1

1191 OR )55,12( KW

0,5

0.5

2.a 0,5m(𝑍2, + 𝑍3) = 0,5𝑚(𝑍3

, + 𝑍4)

𝑍3, = 𝑍2

, + 𝑍3 − 𝑍4 = 𝟑𝟓 răng

1

2.b HBR= HBR thường + HBR vi sai

HBR thường:

𝑢12 =𝑛1

𝑛2= −

𝑧2

𝑧1= −2 =>𝑛2 = −

𝑛1

2= −

600

2= −300(

𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡)

HBR vi sai:

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 4/7

𝑢2,4/𝑐 =𝑛2 − 𝑛𝑐

𝑛4 − 𝑛𝑐

=40

20

25

35=

10

7

7(𝑛2 − 𝑛𝑐) = 10(𝑛4 − 𝑛𝑐)

𝑛4 =7𝑛2+3𝑛𝑐

10=

7(−300)+3(−700)

10= −420(

𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡)

vậy 𝑍4 có tốc độ quay 𝑛4 = 420(𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡), và ngược chiều quay với 𝑍1

0.5

0.5

3.a

0,75

3.b 𝐹𝑡4 =

2𝑇4

𝑑𝑤4

=2 ∗ 5 ∗ 105

4 ∗ 60= 4166,7𝑁

𝐹𝑡3 =2𝑇3

𝑑𝑤3

=2 ∗ 20325,2

4 ∗ 60= 1016,3𝑁

Với 𝑇3 =𝑇4

𝑢∗ô∗𝑇𝑉

=5∗105

30∗1∗0.82= 20325,2𝑁𝑚𝑚

Cách 2:

𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4 𝑡𝑔

Với : 𝑡𝑔 =𝑍3

𝑞= 0,2

0,75

3.c + = 0,95𝑡𝑔

𝑡𝑔(+𝜑)= 0,82

𝑡𝑔 =𝑍3

𝑞= 0,2

𝑡𝑔(+ 𝜑) =0,95 ∗ 0,2

0,82= 0,23

𝜑 =1,74

+ Điều kiện tự hãm:𝛾 ≤ 𝜑

Với = 11,3 => 𝜑 <𝛾

Vậy bộ truyền không tự hãm

1

4 Tóm tắt:

𝑚𝑛 = 4

𝛽 = 12; 𝑤=20

𝑍2 = 60

𝑍3 = 20

𝑇 = 200000𝑁𝑚𝑚

𝐿1 = 150(𝑚𝑚)

𝐿2 = 170(𝑚𝑚)

𝐿3 = 200(𝑚𝑚) [𝜎] = 50𝑀𝑃𝑎

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 5/7

4.a

𝑑𝑤2 =𝑚𝑍2

𝑐𝑜𝑠𝛽= 𝟐𝟒𝟓, 𝟒(𝑚𝑚)

𝑑𝑤3 =𝑚𝑍3

𝑐𝑜𝑠𝛽= 𝟖𝟏, 𝟖(𝑚𝑚)

𝐹𝑡2 =2𝑇

𝑑𝑤2

= 𝟏𝟔𝟑𝟎𝑁

𝐹𝑟2 = 𝐹𝑡2

𝑡𝑔

𝑐𝑜𝑠𝛽= 𝟔𝟎𝟔, 𝟔𝑁

𝐹𝑎2 = 𝐹𝑡2𝑡𝑔𝛽 = 𝟑𝟒𝟔, 𝟓𝑁

𝐹𝑡3 =2𝑇

𝑑𝑤3

= 𝟒𝟖𝟗𝟎𝑁

𝐹𝑟3 = 𝐹𝑡3

𝑡𝑔

𝑐𝑜𝑠𝛽= 𝟏𝟖𝟏𝟗, 𝟗𝑁

𝐹𝑎3 = 𝐹𝑡3𝑡𝑔𝛽 = 𝟏𝟎𝟑𝟗, 𝟔𝑁

0,75

4.b Phản lực:

𝑚𝑎2 = 𝐹𝑎2

𝑑𝑤2

2= 𝟒𝟐𝟓𝟏𝟓, 𝟓𝑁𝑚𝑚

𝑚𝑎3 = 𝐹𝑎3

𝑑𝑤3

2= 42511,5𝑁𝑚𝑚

+PT cân bằng mômen tại A theo phương Y

∑𝑚𝐴 (�⃗� 𝑦) = 𝑚𝑎2 + 𝐹𝑟2 ∗ 𝐿1 + 𝑅𝐶𝑌(𝐿1 + 𝐿2) + 𝑚𝑎3 − 𝐹𝑟3(𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3) = 0

𝑅𝐶𝑌 =− 𝑚𝑎2− 𝑚𝑎3− 𝐹𝑟2∗𝐿1+𝐹𝑟3(𝐿1+𝐿2+𝐿3)

(𝐿1+𝐿2)=

=−(2 ∗ 42511,3) − 606,6 ∗ 150 + 1820 ∗ (150 + 170 + 200)

150 + 170= 𝟐𝟒𝟎𝟕, 𝟐𝑁

+PT cân bằng lực:

∑𝑅 = 𝑅𝐴𝑌 + 𝐹𝑟2 + 𝑅𝐶𝑌 − 𝐹𝑟3 = 0

𝑅𝐴𝑌 = −𝑅𝐶𝑌 − 𝐹𝑟2 + 𝐹𝑟3 = −2407,2 − 606,6 + 1820 = −𝟏𝟏𝟗𝟒𝑁 + PT cân bằng mômen tại A theo phương X

∑𝑚𝐴 (�⃗� 𝑥) = 𝐹𝑡2 ∗ 𝐿1 − 𝑅𝐶𝑋(𝐿1 + 𝐿2) + 𝐹𝑡3(𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3) = 0

𝑅𝐶𝑋 =𝐹𝑡2∗𝐿1+𝐹𝑡3(𝐿1+𝐿2+𝐿3)

(𝐿1+𝐿2)=

1630,3∗150+4890,7∗(150+170+200)

150+170= 𝟖𝟕𝟏𝟎𝑁

+PT cân bằng lực:

∑𝑅 = 𝑅𝐴𝑋 − 𝐹𝑡2 + 𝑅𝐶𝑋 − 𝐹𝑡3 = 0

𝑅𝐴𝑋 = −𝑅𝐶𝑋 + 𝐹𝑡2 + 𝐹𝑡3 = 1630,3 + 4890,7 − 8710 = −𝟐𝟏𝟗𝟎𝑁

0,75

4.c Vẽ biểu đồ mômen 1

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 6/7

4.d Moment tương đương tại vị trí C:

𝑀𝑡đ𝐶 = √𝑀𝑢𝑥𝐶2 + 𝑀𝑢𝑦𝐶

2 + 0.75𝑇2

= √3639702 + 9781482 + 0.75 ∗ 5000002

= 1057945 𝑁𝑚𝑚 Đường kính trục tại tiết diện C:

0.25

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 7/7

𝑑 ≥ √𝑀𝑡đ

0.1[𝜎𝐹]=

3

59,59𝑚𝑚

Vì tại C lắp ổ lăn nên chọn d=60 mm

0.25

Tổng cộng: 10

Trưởng Bộ Môn TKM GV Kiểm tra đáp án

TS. Văn Hữu Thịnh TS. Nguyễn Minh Kỳ