Đáp án đề kiểm tra học kỳ II năm học 2017-2018 môn Nguyên lý - Chi tiết máy - ĐH Sư phạm Kỹ thuật

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 -HK2,NĂM HỌC 2017-2018
Môn: Nguyên lý – Chi tiết máy
Mã môn học: TMMP230220
Đề số/Mã đề:HKII2017-2018.
Đề thi có02 trang
Thời gian: 90 phút.
Được phép sử dụng 04 tờ A4 viết tay
(không được photocopy)

Câu 1: (2điểm)
Bộ truyền đai dẹt có đường kính các bánh đai d1= 150mm, d2= 600mm. Đai có bề rộng b=
50mm, chiều dày =6mm. Hệ số ma sát giữa đai và bánh đai là f= 0,32; ứng suất căng ban đầu
của đai 0= 2MPa. Góc ôm trên bánh dẫn 1= 1600 và tốc độ quay của bánh dẫn n1= 1000v/ph.
Bỏ qua lực căng phụ do lực ly tâm sinh ra.
a. Tính khoảng cách trục a của bộ truyền?
(0,5đ)
b.Tính lực căng ban đầu F0của dây đai?
(0,5 đ)
c.Tính công suất P1 lớn nhất truyền được? (1 đ)
Câu 2: (2 điểm)
Cho hệ bánh răng như hình 1 với các số răng: Za= 20, Zb= 40, 𝑍1 = 20, 𝑍2 = 60, 𝑍′2 =
30 , 𝑍3 = 60. Bánh răng Za và cần C quay cùng chiều nhau. Tốc độ quay na= 400vg/ph,
nc=100vg/ph. Xác định chiều quay và tốc độ quay n3 của bánh răng Z3?

Hình 1

Hình 2
Câu 3: (3 điểm)
Cho hệ thống truyền động và chiều quay như hình 2. Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
có tỷ số truyền u1= 3. Bộ truyền trục vít có: số mối ren trục vít Z3= 2, số răng bánh vít Z4 = 60,
môdun m =8mm, hệ số đường kính q= 10. Tốc độ động cơ n1= 1450v/ph và mômen xoắn của
bánh vít trên trục IIIlà TIII= 2x105Nmm. Xem hiệu suất của ổ lăn và bánh răng bằng một. Hiệu
suất bộ truyền trục vít  = 0,72.
a.Xác định phương, chiều các lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít, bánh vít ? (1đ)
b. Xác định chiều quay và tốc độ quay nIII của bánh vít?
(1 đ)
c. Tính trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít ? (1đ)
Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

Trang 1/7


Câu 4: (3 điểm)
Cho trục trung gian của hệ truyền động cơ khí như hình 3 có Z1là bánh răng trụ răng
thẳng, bánh răngbị dẫn của cấp nhanh và Z2 làbánh răng nón răng thẳng, bánh răng dẫncủa cấp
chậm. Bánh răng 𝑍1 có: 𝐹𝑡1 = 2000𝑁, 𝐹𝑟1 = 728𝑁, 𝑑1 = 300𝑚𝑚 và bánh răng 𝑍2 có: 𝐹𝑡2 =
2500𝑁, 𝐹𝑟2 = 788𝑁, 𝐹𝑎2 = 455𝑁,𝑑𝑚 = 240𝑚𝑚. Các kích thước 𝐿1 = 150𝑚𝑚, 𝐿2 =
150𝑚𝑚, 𝐿3 = 200𝑚𝑚. Vật liệu trục có ứng suất uốn cho phép 𝜎𝐹 = 50𝑀𝑃𝑎.
a.Tính phản lực tại các gối đỡ A và C?(1đ)
b.Vẽ các biểu đồ nội lực mômen uốn 𝑀𝑥 , 𝑀𝑦 , mômen xoắn T và ghi giá trị các mômen tại
các tiết diện nguy hiểm?
(1,5đ)
c.Xác định đường kính trục tại tiết diện C theo chỉ tiêu độ bền?(0,5đ)

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
Câu 1

[G1.2]: Có kiến thức trong tính toán thiết kế chi tiết máy và máy
[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
[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

Câu 2
Câu 3
Câu 4
Câu1
Câu 4

TP.HCM, Ngày15 tháng 6 năm 2018
Thông qua bộ môn

PGS.TS. Văn Hữu Thịnh

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

Trang 2/7

ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY(TMMP230220)
Ngày thi: 19-6-2018

1.a

Tính khoảng cách trục (a) của bộ truyền:
𝑑2 − 𝑑1
𝑎
𝑑2 − 𝑑1
600 − 150
𝑎 = 570
= 570
= 𝟏𝟐𝟖𝟐, 𝟓𝑚𝑚
0
0
180 − 160
200
𝛼1 = 1800 − 570

0, 5

Vậy, khoảng cách trục là a= 1282,5mm
1.b

Tính lực căng ban đầu (F0) của dây đai:
+ Diện tích dây đai:

𝐴 = 𝑏 ∗  = 50 ∗ 6 = 𝟑𝟎𝟎𝑚𝑚2

+ Lực căng ban đầu: 𝐹0 = 0 ∗ 𝐴 = 2 ∗ 300 = 𝟔𝟎𝟎𝑁

1.c

0,5

Tính công suất P1 lớn nhất truyền được:
Ta có:
2𝐹𝑜 𝑒 𝑓𝛼 1 − 1 ≥ 𝐹𝑡 𝑒 𝑓𝛼 1 + 1
2𝐹𝑜 𝑒 𝑓𝛼 1 − 1
2 ∗ 600 ∗ 𝑒 0,32∗2,79 − 1
≤
≤ 𝟓𝟎𝟑, 𝟏𝑁
𝑒 𝑓𝛼 1 + 1
𝑒 0,32∗2,79 + 1
Để tính công suất lớn nhất, ta lấy: 𝐹𝑡 = 𝟓𝟎𝟑, 𝟏𝑁
Vận tốc bánh đai dẫn:
𝑑1 𝑛1
3.14 ∗ 150 ∗ 1000
𝑚
𝑣1 =
=
=
𝟕,
𝟖𝟓(
)
60. 103
60. 103
𝑠
Công suất trên bánh dẫn:
𝐹𝑡 𝑣1
503,1 ∗ 7,85

𝑃1 =
=
= 𝟑, 𝟗𝟓𝑘𝑊
1000
1000
HBR= HBR thường + HBR vi sai
𝐹𝑡 ≤

2.

0,5
0,25

0,5

+ HBR thường ăn khớp ngoài:
𝑢𝑎𝑏 =

𝑛𝑎
𝑍𝑏
40
= (−1)𝑘
= (−1)1
= −𝟐
𝑛𝑏
𝑍𝑎
20

=>𝑛𝑏 =

𝑛𝑎
𝑢 𝑎𝑏

=

400
−2

0,5

𝑣𝑔

= −𝟐𝟎𝟎( )
𝑝𝑕

+ Hệ vi sai:
𝑢13/𝑐 =

1 − 𝑐 𝑛1 − 𝑛𝑐
𝑧2 𝑧4
=
=−
= −𝟔
3 − 𝑐 𝑛3 − 𝑛𝑐
𝑧1 𝑧2′

1

𝑛1 − 𝑛𝑐 = −6(𝑛3 − 𝑛𝑐 )
=>𝑛3 =

7 𝑛 𝑐 −𝑛 1
6

=

7(𝑛 𝑐 )−(−𝑛 𝑏 )
6

=

𝟕∗𝟏𝟎𝟎−(−𝟐𝟎𝟎)
𝟔

𝑣𝑔

= 𝟏𝟓𝟎( )
𝑝𝑕

0,5

=>Vậy, bánh răng Z3 quay cùng chiều với bánh răng Za
Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

Trang 3/7


3.a

Phân tích lực tác dụng lên các bánh răng, trục vít - bánh vít:

0,5

0,5

3.b

Xác định chiều quay và tốc độ quay nIII của bánh vít:
𝑢𝑐 = 𝑢𝐵𝑅 ∗ 𝑢 𝑇𝑉 = 𝑢1 ∗
 𝑛𝐼𝐼𝐼 =

3.c

𝑛𝐼

𝑍4
60
𝑛𝐼
=3∗
= 𝟗𝟎 =
𝑍3
2
𝑛𝐼𝐼𝐼

=

90

1450
90

𝑣

= 𝟏𝟔, 𝟏𝟏( )
𝑝𝑕

0,25

0,75

Tính trị số lực vòng Ft3 và Ft4 của bộ truyền trục vít:
 Cách 1:
𝑇𝐼𝐼𝐼 = 𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚
𝑇𝐼𝐼 =

𝑇𝐼𝐼𝐼
𝑢 𝑇𝑉 ∗ ô ∗  𝑇𝑉
𝐹𝑡4 =

=

200000
= 𝟗𝟐𝟓𝟗, 𝟑𝑁𝑚𝑚
30 ∗ 1 ∗ 0,72

0,25

2𝑇𝐼𝐼𝐼 2𝑇𝐼𝐼𝐼
=
= 𝟖𝟑𝟑, 𝟑𝟑𝑁

𝑑4
𝑚𝑧4

0,5

2𝑇𝐼𝐼 2𝑇𝐼𝐼
=
= 𝟐𝟑𝟏, 𝟓𝑁
𝑑3
𝑚𝑞

0,25

𝐹𝑡3 =
 Cách 2:

 = 0,95
+ 𝑡𝑔 =

𝑍3
𝑞

𝑡𝑔
= 0,72
𝑡𝑔( + 𝜑)

= 0,2

+ 𝑡𝑔  + 𝜑 =

0,95∗0,2
0,72

= 0,264

𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4 𝑡𝑔  + 𝜑 = 833.33 ∗ 0,264 = 𝟐𝟏𝟗, 𝟗𝑁

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

Trang 4/7


4
Tóm tắt:
𝑑1 = 300𝑚𝑚; 𝐹𝑡1 = 2000𝑁; 𝐹𝑟1 = 728𝑁;
𝑑𝑚 = 240𝑚𝑚; 𝐹𝑡2 = 2500𝑁; 𝐹𝑟2 = 788𝑁; 𝐹𝑎2 = 455𝑁
𝐿1 = 150𝑚𝑚; 𝐿2 = 150𝑚𝑚; 𝐿3 = 200𝑚𝑚
𝜎 = 50𝑀𝑃𝑎;

T= 𝐹𝑡1

𝑑1
2

𝑀𝑎2 = 𝐹𝑎2

4.a

= 𝐹𝑡2

𝑑𝑚
2

= 𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑁𝑚𝑚

𝑑𝑚
= 455 ∗ 120 = 𝟓𝟒𝟔𝟎𝟎𝑁𝑚𝑚
2

Phản lực tại gối A và C:
+PT cân bằng mômen tại A theo phương Y
𝑚𝐴 𝐹𝑦 = 𝐹𝑟1 ∗ 𝐿1 + 𝑅𝐶𝑌 𝐿1 + 𝐿2 − 𝐹𝑟2 ∗ 𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 + 𝑀𝑎2 = 0
𝑅𝐶𝑌 =



=

−𝐹𝑟1 ∗𝐿1 +𝐹𝑟2 ∗ 𝐿1 +𝐿2 +𝐿3 −𝑀𝑎 2
𝐿1 +𝐿2

=

−728 ∗ 150 + 788 ∗ 150 + 150 + 200 − 54600
= 𝟕𝟔𝟕, 𝟑𝑁
300

0,25

+PT cân bằng hình chiếu các lực (trên trục oy):

𝐹 = −𝑅𝐴𝑌 + 𝐹𝑟1 + 𝑅𝐶𝑌 − 𝐹𝑟2 = 0
0,25

 𝑅𝐴𝑌 = 𝑅𝐶𝑌 + 𝐹𝑟1 − 𝐹𝑟2 = 767,3 + 728 − 788 = 𝟕𝟎𝟕, 𝟑𝑁
+ PT cân bằng mômen tại A theo phương X


𝑚𝐴 𝐹𝑥 = 𝐹𝑡1 ∗ 𝐿1 − 𝑅𝐶𝑋 ∗ (𝐿1 + 𝐿2 ) + 𝐹𝑡2 ∗ 𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 = 0

 𝑅𝐶𝑋 =

𝐹𝑡1 ∗𝐿1 +𝐹𝑡2 ∗ 𝐿1 +𝐿2 +𝐿3
𝐿1 +𝐿2

=

=

1000 ∗ 150 + 2500 ∗ (150 + 150 + 200)
= 𝟓𝟏𝟔𝟔, 𝟕𝑁
300

0,25

+ PT cân bằng hình chiếu các lực (trên trục ox):
𝐹 = 𝑅𝐴𝑋 + 𝐹𝑡1 − 𝑅𝐶𝑋 + 𝐹𝑡2 = 0
 𝑅𝐴𝑋 = 𝑅𝐶𝑋 − 𝐹𝑡1 − 𝐹𝑡2 = 5166,7 − 2000 − 2500 = 𝟔𝟔𝟔, 𝟕𝑁

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

0,25

Trang 5/7


4.b

Vẽ biểu đồ mômen

0,25

0,5

0,5

0,25
Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

Trang 6/7


4.c

Đường kính tại tiết diện nguy hiểm C:
Moment tương đương tại vị trí C:
𝑀𝑡đ𝐶 =

2
2
𝑀𝑢𝑥𝐶

+ 𝑀𝑢𝑦𝐶
+ 0,75𝑇 2 =

1030002 + 5000002 + 0,75 ∗ 3000002

= 𝟓𝟕𝟐𝟖𝟎𝟖 𝑁𝑚𝑚

0,25

Đường kính trục tại tiết diện C:
𝑑𝐶 ≥

3

𝑀𝑡đ
= 𝟒𝟖, 𝟓𝟕𝑚𝑚
0,1 ∗ 𝜎𝐹

0,25

Vì tại C lắp ổ lăn nên chọn dc= 50 mm
Tổng cộng:

10
Thông qua bộ mônTKM

PGS.TS Văn Hữu Thịnh

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

Trang 7/7