ĐỀ THI MÔN CHI TIẾT MÁY CÓ ĐÁP ÁN

Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Cơ Khí
Bộ môn Thiết Kế Máy

ĐỀ THI HỌC KỲ
Môn thi Chi Tiết máy

Ngày thi 30/06//2011 Thời gian 90’
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu
Đề thi gồm 2 trang

Bài 1:
Bộ truyền xích ống con lăn có các thông số sau: bước xích
pc=19.05mm; số răng đĩa xích dẫn Z1=21 răng; tỉ số truyền
u=2; số vòng quay bánh dẫn n1=390 v/ph. Bộ truyền đặt nằm
ngang; làm việc có va đập nhẹ; khoảng cách trục a=900mm; bôi
trơn liên tục; khoảng cách trục bộ truyền xích điều chỉnh
được; làm việc 3 ca; xích 1 dãy. Xác định:
a/ Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn và bị dẫn (mm).
(0.5đ)
b/ Số mắt xích X.
(0.5đ)
c/ Công suất P(kW) mà bộ truyền xích có thể truyền.
(1đ)
Bài 2:
Bộ truyền đai dẹt vải cao su có các thông số sau:
-Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180mm
-Tỷ số truyền u = 2
-Khoảng cách trục a = 1000mm
-Bề dầy dây đai δ = 5mm
-Bề rộng dây đai b=50mm

-Số vòng quay trục dẫn n1=1000v/ph.
Điều kiện làm việc: tải trọng tĩnh, đặt nằm ngang, không xét
đến hiện tượng trượt.
a/ Xác định góc ôm α1(độ) trên bánh đai nhỏ và vận tốc dây
đai v(m/s).
(0,5đ)
b/ Xác định hệ số hiệu chỉnh C và công suất tối đa P1(kW) mà
bộ truyền đai có thể truyền được.
(0.75đ)
c/ Với công suất truyền P1, xác định lực vòng Ft (N), lực
trên nhánh căng F1 (N), lực trên nhánh chùng F2 . Biết ứng
suất căng ban đầu [σ0]=1,8MPa.
(0.75đ)
Bài 3:
Cho trục vào của hộp giảm tốc tách đôi cấp nhanh như hình 1

Hình 1

1


Biết Ft1=10000N; Fr1=4550N; Fa1=7500N; Tđc=2×106Nmm; d1=200mm;
L1=100mm; L2=180mm; L3=100mm. Vật liệu chế tạo trục có ứng
suất [σ]=60Mpa.
a/ Tính phản lực tại gối tựa A và B theo phương đứng và
(1.25đ)
ngang (RAx, RAy, RBx, RBy).
b/ Vẽ các biểu đồ mô men Mx , My , T và ghi giá trị trên
biểu đồ.
(1.25đ)

c/ Tính Mtđ (Nmm) và đường kính trục tại d (mm) tại tiết
diện nguy hiểm.
(0.5đ)
Bài 4:
Một trụ đèn tín hiệu giao thông gồm một thanh đứng và một
thanh ngang được ghép bằng 6 bu lông giống nhau, lắp có khe
hở và phân bố đều trên đường kính Φ = 320mm như hình 2.
Biết:
− Bề mặt bích ghép là
hình tròn đường kính
Φ=400mm.
− Ứng suất cho phép của
vật liệu chế tạo bu
lông [σ]=120 MPa.
− Hệ số ma sát trên bề
mặt ghép f=0.18, hệ số
an toàn k=1.35, hệ số
ngoại lực χ=0.2
− Khoảng cách từ vị trí
hộp đèn đến bề mặt
ghép L=2500mm.
− Trọng
lượng
thanh
ngang và hộp đèn được
qui
đổi
thành
lực
F=3000 N (xem hình 2).

Hình 2
a)
Tính lực xiết V trên 1 bu lông để tránh di trượt và
(1đ)
tránh tách hở bề mặt ghép.
b)
Tính đường kính chân ren d1 (mm) để bu lông đủ bền (xét
trường hợp có ma sát trên bề mặt ren và xiết chặt rồi
mới chịu lực).
(1.5đ)
c)
Chọn kích thước bu lông theo tiêu chuẩn.
(0.5đ)
Bảng tiêu chuẩn bu lông
Bu lông
M8
M10
M12
M16
M20
M24
M30
D1 (mm)
6.47 8.376 10.106 13.835 17.294 20.752 26.211
Chủ nhiệm bộ môn
TS Phạm Huy Hòang

Giáo viên ra đề thi
TS Phan Tấn Tùng

2


Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Cơ Khí
Bộ môn Thiết Kế Máy

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC KỲ
Môn thi Chi Tiết máy

Ngày thi 30/06/2011
Sọan đáp án: TS Phan Tấn Tùng
Câu
Nội dung
pc
19.05
Đường kính vòng chia đĩa dẫn d1 =
=
= 127.82mm
0
⎛ 180 ⎞
⎛ 180 ⎞
⎟⎟ sin ⎜
⎟
sin ⎜⎜
⎝ 21 ⎠
⎝ Z1 ⎠
A Số răng đĩa xích bị dẫn Z 2 = u.Z 1 = 2 × 21 = 42 răng
19.05
Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn

d2 =
= 254.92mm
⎛ 180 ⎞
sin ⎜
⎟
⎝ 42 ⎠
Số mắt xích
2a Z 2 + Z1 ⎛ Z 2 − Z1 ⎞ pc 2 × 900 42 + 21 ⎛ 42 − 21 ⎞ 19.05
X =
= 126.22
=
+
+⎜
+
+⎜
⎟
⎟
pc
2
19.05
2
⎝ 2π ⎠ 900
⎝ 2π ⎠ a
Chọn X=128 mắt
Hệ số hiệu chỉnh
-Kr=1.2 va đập nhẹ
-Ka=1 do a / p c ∈ (30 ÷ 50)
-K0=1 đặt nằm ngang
-Kb=0.8 bôi trơn liên tục
-Kđc=1 điều chỉnh được

-KLV=1.45 làm việc 3 ca
K=KrKaK0KbKđcKLV=1.2×1×1×0.8×1×1.45=1.392
Z
n
25
400
K Z = 01 =
K n = 01 =
Kx=1 xích 1 dãy;
;
Z1 21
n1 390
Công suất của bộ truyền thí nghiệm (n01=400v/ph và pc=19.05
mm) [P0]=8.38kW
K [P ]
1× 8.38
Công suất có thể truyền
P1 = x 0 =
= 4.93kW
KK Z K n 1.392 × 25 × 400
21 390
d1 (u − 1)
180(2 − 1)
Góc ôm trên bánh nhỏ α1 = 180 − 57
= 180 − 57
= 169.740
a
1000
π .d1 .n1 π × 180 × 1000
Vận tốc dây đai

v1 =
=
= 9.42m / s
60000
60000
Hệ số hiệu chỉnh
Cr=1 (tải trọng tĩnh)
C0=1 (đặt nằm ngang)
Cα=1-0.003(180-α1)=1-0.003(180-169.74)=0.97
CV=1-0.04(0.01v2-1)=1-0.04(0.01×9.422-1)=1.00
C=Cr.C0.CV.Cα=1×1×1×0.97=0.97
2

B
1

C

2
A

B

2

Ứng suất có ích thí nghiệm (nội suy) [σ t ]0 = 2.22MPa do

3

d1

δ

= 36

Điểm
0.25

0.25

0.25
0.25
0.25

0.25
0.25
0.25
0.25
0.25

0.25

0.25


Công suất có thể truyền
bδ v1C [σ t ]0 50 × 5 × 9.42 × 0.97 × 2.22
P1 ≤
=
= 5.07 kW

1000
1000
1000 P1 1000 × 5.07
Lực vòng
=
= 538.2 N
Ft =
v1
9.42

F0 = σ 0 A = 1.8 × 5 × 50 = 450 N
C
F
538.2
Lực trên nhánh căng F1 = F0 + t = 450 +
= 719.1N
2
2
F
538.2
= 180.9 N
Lực trên nhánh chùng F2 = F0 − t = 450 −
2
2
Thay trục bằng dầm sức bền

0.25
0.25

Lực căng ban đầu

A

0.25
0.25

0.25
Các mômen phát sinh khi dời lực về dầm sức bền
d
200
d
200
M 1 = Fa1. 1 = 7500 ×
= 750000 Nmm ;
T1 = Ft1. 1 = 10000 ×
= 106 Nmm
2
2
2
2
Phương trình cân bằng M trong mặt phẳng đứng tại A:
←

A
∑ M x = L1 Fr 1 − M 1 + (L1 + L2 )Fr1 + M 1 − (L1 + L2 + L3 )RBy = 0

3

Phản lực tại B theo phương y:
(2 L1 + L2 )Fr1 = (2 × 100 + 180) × 4550 = 4550 N

R By =
L1 + L2 + L3
100 + 180 + 100
Phương trình cân bằng lực theo phương y:

↓

0.25

∑ Fy = R Ay − Fr1 − Fr1 + RBy = 0

Phản lực tại gối A theo phương y:
R Ay = 2 Fr1 − R By = 2 × 4550 − 4550 = 4550 N

0.25

Lưu ý: SV nhận xét về tính đối xứng lực nên phản lực tại 2
gối bằng nhau RAy=RBy=4550N thì vẫn được số điểm là 0.5đ
Phương trình cân bằng M trong mặt phẳng ngang tại A:
←

A
∑ M y = − L1 Ft 1 − (L1 + L2 )Ft1 + (L1 + L2 + L3 )RBx = 0
Phản lực tại B theo phương x:

R Bx =

(2 L1 + L2 )Ft1 = (2 × 100 + 180) × 10000 = 10000 N
L1 + L2 + L3

100 + 180 + 100

4

0.25


Phương trình cân bằng lực theo phương x:

↓

∑ Fx = − R Ax + Ft1 + Ft1 − RBx = 0

Phản lực tại gối A theo phương x:

0.25

R Ax = 2 Ft1 − RBx = 2 × 10000 − 10000 = 10000N
Lưu ý: SV nhận xét về tính đối xứng lực nên phản lực tại 2
gối bằng nhau RAx=RBx=10000N thì vẫn được số điểm là 0.5đ
Biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng đứng Mx(Nmm)

0.5

Biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng ngang My(Nmm)
B
0.5

Biểu đồ mômen xoắn T(Nmm)
0.25

Mômen tương đương tại tiết diện nguy hiểm (brăng bên phải)

( )

M td = M x2 + M y2 + 0.75T 2 = 455000 2 + 10 6

2

(

+ 0.75 × 2.10 6

)

2

= 2.05 × 10 6 Nmm

0.25

C Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:
d ≥3

M td
2.05 ×10 6
=3
= 69.92mm
0.1[σ ]
0.1× 60

0.25

Vì tại tiết diện nguy hiểm lắp then nên chọn d=75mm
Dời lực F về trọng tâm mối ghép – Đây là mối ghép nhóm bu
4 A lông chịu lực bất kỳ với FV=0, M=F.L và FH=F. Trong đó
mômen M gây tách hở và lực FH gây trượt.
M = F .L = 3000 × 2500 = 7500000 Nmm
π .D 2 π × 400 2
Diện tích bề mặt ghép
A=
=
= 125664mm 2
4
4
π .D 3 π × 4003
Mômen chống uốn của bề mặt ghép W =
=
= 6283185mm3
32
32

Thành phần mômen phát sinh

5

0.25


Lực xiết V để tránh tách hở
k (1 − χ ) ⎛

M . A ⎞ 1.35(1 − 0.2 ) ⎛
7.5 × 10 6 × 125664 ⎞
⎟⎟ = 27000 N
⎜
V =
⎜ FV +
⎟=
⎜0 +
Z ⎝
W ⎠
6
6283185
⎠
⎝
0.25
Hoặc có thể thể tính như sau cũng được trọn số điểm
k⎛
M . A ⎞ 1.35 ⎛
7.5 × 106 × 125664 ⎞
⎟⎟ = 33750 N
⎜
V = ⎜ FV +
0
=
+
⎟
Z⎝
W ⎠
6 ⎜⎝
6283185

⎠
Lực xiết V để tránh trượt
kF + f (1 − χ )FV 1.35 × 3000 + 0.18 × (1 − 0.2)× 0
0.25
=
V = H
= 3750 N
Zf
6 × 0.18
Vậy để tránh tách hở và tránnh trượt chọn V=27000N (hoặc
0.25
V=33750N)
Khoảng cách từ tâm bu lông đến đường trung hòa (đường
trung hòa của tiết diện ghép (mặt cắt A-A) là đường thẳng
0.5
nằm ngang đi qua tâm hình tròn)
ymax=y2=y5=160mm; y1=y3=y4=y6=160×sin300=80mm
Lực tác dụng lên bu lông (có ma sát trên bề mặt ren, xiết
chặt rồi mới chịu lực)
6
B Fb = 1.3V + χ .FV + χ .M6 . yMAX = 1.3 × 27000 + 0 + 0.2 × 7.52× 10 × 160
= 38225 N
0.5
Z
2 × 160 + 4 × 80 2
2
∑ yi
i =1

Lưu ý: Nếu V=33750N thì Fb=47000N

Đường kính chân ren để bu lông đủ bền
4.Fb
4 × 38225
d1 ≤
=
= 20.14mm Lưu ý:Nếu Fb=47000N→ d1≤22.33mm
π .[σ ]
π ×120
Chọn M24 có d1=20.752mm
C
Lưu ý: Nếu d1 ≤ 22.33mm chọn M30 có d1=26.211mm
Hết đáp án

6

0.5
0.5