ĐỀ THI CHI TIẾT MÁY HCMUT

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b><small>TS. Phạm Minh Tuấn </small></b>

<i><small> (phần phía trên cần che đi khi in sao đề thi) </small></i>

<b><small>TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM KHOA CƠ KHÍ </small></b>

<b><small>Bộ môn Thiết kế máy </small></b>

<b>THI CUỐI KỲ</b>

<b><small> Học kỳ/năm học2 2023-2024 </small></b>

<b>Câu 1. (2,0đ) (L.O.2, L.O.4): </b>

Bảng chỉ dẫn giao thông gồm một trụ đứng và một trụ ngang được ghép với nhau bằng mối ghép 08 bu-lông phân bố đều trên đường kính 𝐷 như hình 1. Trọng lượng của trụ ngang và bảng chỉ dẫn được quy đổi thành lực 𝐹 = 3000 N. Ứng suất kéo cho phép của vật liệu chế tạo bu-lông [𝜎_𝑘] = 80 MPa. Hệ số ma sát giữa các tấm ghép 𝑓 = 0,2. Hệ số an toàn 𝑘 = 1,5 và hệ số ngoại lực 𝜒 = 0,25. Hãy xác định:

<b>a. Lực xiết bu-lông 𝑉 cần thiết để bề mặt ghép không bị trượt và không bị tách hở. (1,0đ) </b>

b. Xác định đường kính 𝑑<small>1</small> và chọn bu-lông theo tiêu chuẩn (xét trường hợp có ma sát trên bề mặt ren và

<b>xiết chặt rồi mới chịu lực). (1,0đ) </b>

<i>Bảng tiêu chuẩn bu-lông </i>

Số liệu này cho các câu 2,3,4,5: Cho hệ thống truyền động cơ khí (HTTĐCK) với số vịng quay trên trục động cơ 𝑛_đc = 1450 vg/ph, chiều quay như hình 2. Bộ truyền đai dẹt có: góc ơm bánh đai dẫn 𝛼₁ = 160°, đường kính các bánh đai 𝑑₁ = 180 mm và 𝑑₂ = 450 mm. Bộ truyền bánh răng cơn có: tỷ số truyền 𝑢_𝑏𝑟𝑐 = 2; đường kính vịng chia trung 𝑑_𝑚1 = 50 mm, giá trị lực tác dụng lên bánh răng côn 1 như sau: 𝐹_𝑡1 = 5927,59 N, 𝐹_𝑟1 =1929,70 N, 𝐹_𝑎1 = 964,85 N. Bộ truyền trục vít-bánh vít có: số mối ren của trục vít 𝑍<small>3</small> = 2, số răng của bánh vít 𝑍<small>4</small> = 60 răng, mơ đun 𝑚 = 8 mm và hệ số đường kính 𝑞 = 10, góc biên dạng ren 𝛼 = 20°. Hiệu suất của bộ truyền đai là 𝜂<small>đ</small> = 0,9 và của bộ truyền trục vít- bánh vít là 𝜂<small>𝑡𝑣</small> = 0,8. Bỏ qua hiệu suất của ổ lăn và bánh

𝐷₂= 400𝐷₁= 300𝐷 = 360

<i>Đường lật</i>

<small>45 </small>

TL 2:1

<b><small>Giao lộLý Thường Kiệt –</small></b>

<b><small>Tơ Hiến Thànhđơng xe</small></b>

= 3500

Trụ ngang

<i><b>Hình 1 </b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

răng côn. 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 [𝜎_𝐹] = 80 MPa. Các giá trị ₁ = 100mm, ₂ = 125mm, ₃ = 125mm.

<b>Câu 2. (2,0đ) (L.O.1, L.O.2): </b>

<b>a. Lập bảng thông số kỹ thuật của HTTĐCK (công suất, moment xoắn, số vòng quay) (1,0đ). b. Xác định phương, chiều, độ lớn của các lực tác dụng lên bộ truyền trục vít-bánh vít. (1,0đ) </b>

<b>Câu 3. (1,0đ) (L.O.4): Tính lực căng đai ban đầu 𝐹</b><small>0</small><i> để không xảy ra hiện tượng trượt trơn (bỏ qua lực căng phụ </i>

𝐹_𝑣). Ứng với giá trị 𝐹<small>0</small> này, hãy xác định độ lớn lực tác dụng lên trục 𝐹<small>𝑟đ</small> do bộ truyền đai gây ra (có bộ phận

<i><b>căng đai, chiều hướng từ bánh đai đang xét đến bánh đai còn lại). (1,0đ) </b></i>

<b>Câu 4. (3,0đ) (L.O.1, L.O.6): </b>

<i>a. Tính phản lực tại các gối đỡ 𝑩 và 𝑫 của trục 𝑰 (lực hướng kính 𝐹</i>_𝑟đ<i> tác dụng lên trục do bộ truyền đai gây </i>

<i><b>ra tính từ câu 3). (1,0đ). </b></i>

b. Vẽ biểu đồ mômen uốn 𝑀_𝑥, 𝑀_𝑦<b>, mômen xoắn 𝑇 và ghi giá trị lên biểu đồ của trục 𝑰. (1,0đ). </b>

c. Tính mơmen tương đương và đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm của trục 𝑰. Vẽ sơ bộ kết cấu trục

<i><b>(ghi rõ giá trị đường kính trục). (1,0đ) </b></i>

<b>Câu 5. (2,0đ) (L.O.1, L.O.6): </b>

Ổ bi đỡ 1 dãy tại gối đỡ 𝑩 và 𝑫 chịu lực hướng tâm và lực dọc trục như trong câu 4a, làm việc với tuổi thọ thiết kế <small>𝐻</small> = 3500 giờ. Số vịng quay của trục 𝑰 được tính từ câu 2a, đường kính ngõng trục tại vị trí ổ lăn tính từ câu 4c. Cho các hệ số 𝐾_𝜎 = 1; 𝐾_𝑡 = 1. Hãy xác định:

<b>a. Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 𝑩 và 𝑫. (0,5đ) </b>

b. Tuổi thọ _𝐻<b> (triệu vòng quay) và tải quy ước 𝑸 (kN). (1,0đ) </b>

<b>c. Chọn ổ tiêu chuẩn theo bảng dưới, xác định lại tuổi thọ thực tế tương ứng. (0,5đ) </b>

<i><b>Hình 2 </b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<i>a. Để mối ghép không bị trượt </i>

<i>Mối ghép không bị trượt nếu lực F nhỏ hơn lực ma sát lớn nhất, nghĩa là: </i>

𝑓(𝑧𝑉₁) ≥ 𝐹Trong trường hợp xấu nhất, để được an toàn:

𝑓𝑧𝑉₁ = 𝑘𝐹 ⇒ 𝑉₁ =^𝑘𝐹

𝐴_𝑚 ^{= 𝑘𝜎}^𝑀𝑚 ^{= 𝑘}𝑀_𝑚𝑊_𝑚

<i>Vì chưa xác định được đường kính lỗ nên A<small>m</small> và W<small>m</small> lấy sơ bộ bằng A và W (diện tích và </i>

mơmen cản uốn của tiết diện nguyên, bỏ qua các lỗ).

<i>Suy ra lực xiết V</i><small>2</small> trong trường hợp xấu nhất: 𝑉₂ = ^𝑘

𝑧(1 − 𝜒)^𝑀𝐴𝑊Trong đó:

- <i>Diện tích tiếp xúc A: </i>

𝐴 = 𝜋^𝐷²<small>2</small>− 𝐷₁²

= 4295146,206 mm³Suy ra:

𝑉₂= ^1,5

4 (1 − 0,25)^{10,5 ∙ 10}

<small>6</small> ∙ 54977.8714295146,206𝑉₂ = 𝟏𝟖. 𝟗𝟎𝟎 N

So sánh giá trị lực xiết trong 2 trường hợp trên, ta suy ra: 𝑉 = 𝑉₂ = 𝟏𝟖. 𝟗𝟎𝟎 N

0,5đ

0,5đ

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

𝑥_2,8 = 𝐷/2 = 180 [mm]Đường kính bulơng:

𝑑₁ ≥ √^4𝐹^𝑡𝑑𝜋[𝜎_𝐾]^{= √}

450180^{= 2,5}𝑢₂ = ^𝑧²

𝑧₁ ⁼5025= 2 𝑢₃ = ^𝑧⁴

𝑧₃ ⁼60

2 ^{= 30}Số vòng quay trên các trục:

𝑛₁ = ^𝑛^𝑑𝑐𝑢₁ ⁼

2,5 = 580 (v/p) 𝑛₂ = ^𝑛¹

𝑢₂ ⁼580

2 ^{= 290 (v/p)}𝑛₃ = ^𝑛²

𝑢₃ ⁼290

30 = 9,667 (v/p) Moment xoắn trên trục II:

𝑇₁ = 𝐹_𝑡1^𝑑^𝑚1

2 ^{= 5927,59}50

2 ^{= 148190 (Nmm) = 148,190 (Nm)}Công suất trên các trục:

𝑃_𝐼 = ^𝑇¹^{∙ 𝑛}¹

9,55 ∙ 10<small>3</small> = 9,0 (kW)𝑃_𝐼𝐼 = 𝑃_𝐼 = 9,0 (kW) 𝑃_𝑑𝑐= ^𝑃^𝐼

𝜂_𝑑 ⁼9,0

0,9= 10,0 (kW) 𝑃_𝐼𝐼𝐼 = 𝜂_𝑡𝑣∙ 𝑃_𝐼𝐼 = 0,8 ∙ 9,0 = 7,2 (kW) Moment xoắn trên các trục:

𝑇_𝑑𝑐 = 9,55 ∙ 10³^𝑃^𝑑𝑐

𝑛_𝑑𝑐^{= 9,55 ∙ 10}<small>3</small> 10,0

1450= 65,862 (Nm) 𝑇₂ = 9,55 ∙ 10³^𝑃²

𝑛₂ ^{= 9,55 ∙ 10}<small>3</small> 9,0

290= 296,379 (Nm) 𝑇₃ = 9,55 ∙ 10<small>3</small>𝑃₃

𝑛₃ ^{= 9,55 ∙ 10}<small>3</small> 7,2

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

𝑑_𝑏𝑣4 = 𝑚 ∙ 𝑧₄= 8 ∙ 60 = 480 mm ❖ Giá trị các lực:

 Bộ truyền trục vít – bánh vít: 𝐹_𝑡3 = 𝐹_𝑎4 = ^2𝑇²

𝑑_𝑡𝑣3 ⁼

2 ∙ 296379

80 ^{= 7409,483 N}𝐹_𝑎3 = 𝐹_𝑡4= ^2𝑇³

𝑑_𝑏𝑣4 ⁼

2 ∙ 711310

480 = 29637,930 N 𝐹_𝑟3 = 𝐹_𝑟4 ≈ 𝐹_𝑡4tan𝛼 = 29637,930 ⋅ tan20° = 10787,320 N

<b> </b>

2

3 3

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>3.a </b>

Lực vòng có ích trên bánh đai dẫn 𝐹_𝑡: 𝐹_𝑡 = ^2𝑇^𝑑𝑐

𝑒^𝑓𝛼 + 1𝑒<small>𝑓𝛼</small> − 1⁼

731,801

𝑒^0,25∙^8𝜋<small>9</small> + 1𝑒^0,25∙^8𝜋<small>9</small> − 1

= 1090,46 NChọn giá trị tối thiểu 𝐹₀ = 1090,46 N

∑ 𝐹_𝑋 = −𝐹_𝑡1+ 𝑅_𝐵𝑋 + 𝑅_𝐷𝑋 = 0

⇒ 𝑅_𝐷𝑋 = 5927,59 − 2963,793 = 2963,793 N

0,25đ

<i>xy</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

𝜎_𝑡𝑑𝐶 ≤ [𝜎_𝐹] 𝑑_𝐶 ≥ √^𝑀^𝑡𝑑𝐶 ^{∙ 32 ∙ 10}

<small>3</small>𝜋 ∙ [𝜎_𝐹]

= √^{459,726 ∙ 32 ∙ 10}<small>3</small>𝜋 ∙ 80

370,474 Nm

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<i><b>Chọn đường kính trục tăng 5% và theo tiêu chuẩn: d = 42mm. </b></i>

𝐹_𝑟𝐷 = √𝑅_𝐷𝑥<small>2</small> + 𝑅_𝐷𝑦<small>2</small> = √2963,793<small>2</small> + 1727,478<small>2</small> = 3430,488[N]Vì 𝐹_𝑟𝐵> 𝐹_𝑟𝐷<b>, cho nên ta tính tốn để chọn theo ổ B </b>

10200 ^{= 0.06941}Tra bảng 11.3 [*], chọn 𝑒 = 0,27 (chọn gần nhất/<i>nội suy</i>) Tải quy ước 𝑄, theo (11.22 - trang 394)

𝑄 = (𝑋𝑉𝐹_𝑟+ 𝑌𝐹_𝑎)𝐾_𝜎𝐾_𝑡 = (0,56 ∙ 1 ∙ 3545,322 + 1,63 ∙ 964,85) ⋅ 1 ⋅ 1= 3558,082 [N]

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Trang 7/7 Tuổi thọ thực tế theo triệu vòng quay:

<small>∗</small> = (^𝐶𝑄⁾

= (^20,13,558⁾

= 180,277 (triệu vòng)Tuổi thọ _ℎ tương ứng:

<small>ℎ</small> = ¹⁰<small>6∗</small>60𝑛 ⁼

</div>