Chi tiết máy và ứng dụng tin học trong chi tiết máy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (13.44 MB, 401 trang )
PGS. TS NGUYỄN HỮU LỘC (Chủ biên)
PGS.TS LÊ VĂN UYỂN
CHI TIẾT MÁY VÀ
ỨNG DỤNG TIN HỌC
TRONG CHI TIẾT MÁY
ĐỀ THI, ĐÁP ÁN, ĐỀ MẪU 2002 – 2013
NHÀ XUẤT BẢN
DẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHĨ Hỏ CHÍ MINH
PGS. TS Nguyễn Hữu Lộc (Chủ biên)
PGS.TS Lê Văn Uyển
25 NĂM
OLYMPIC C ơ HỌC TỒN QƯĨC
CHI TIẾT MÁY
và
ỨNG DỤNG TIN HỌC
TRONG CHI TIẾT MÁY
ĐÈ THI, ĐÁP ÁN, ĐÈ MẪU 2002-2013
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
TP HỊ CHÍ MINH – 2014
c Ml 1II I M W
VÙ
Í N(； l)ỊJN(, U N M()C
TRONG c m TIE I M AY
m rm .
DAP AN. 01 M A I 2002 – 2013
Nhà xuất bán ĐHQG-HCM và tác giả/đối tác liên kết giừ bán quyền^
Copyright © by VNƯ-HCM Publishing House and author/co-partnership
All rights reserved
NHÀ XUẤT BÁN
擎
ĐẠI HỌ C Q U Ố C GIA TP.H Ồ C H Í MINH
Xuat ban nàm 2011
LỜI NĨI ĐẦU
Mơn Chi tiết máy được đưa vào thi Olympic từ năm 2002, đến
nay đà 12 năm. Môn ứng dụng Tin học trong Cơ học (Chi tiết máy) đã
được đưa vào từ năm 2011. Các kỳ thi này thúc đẩy phong trào dạy và
học các môn Cơ học và ứng dụng tin học trong Cơ học tại các trường
đại học và cao đẳng cả nước. Các em sinh viên đạt giải các kỳ thi này
đã có nhiều thành cơng trong công tác, tiếp tục học tập nghiên cứu,
nhiều em đã và đang làm công tác giảng dạy và nghiên cứu các trường
đại học và các viện nghiên cứu… Nhiều em đã tiếp tục học cao hơn và
được nhận bằng Tiến sĩ các trường danh tiếng nước ngoài… Đối với
quý Thấy cô. các kỳ thi Olympic này là cơ hội để nâng cao trình độ
chun mơn và phương pháp giảng dạy về các môn học, cũng như là
dịp để trao đổi kinh nghiệm giảng dạy, thống nhất một số nội dung
giảng dạy…
Cuốn sách này được hoàn thành, trước hết, là nhờ công sức các
trưởng tiều ban qua các năm ra đề, soạn đáp án; tiếp đến là công sức
cùa các thầy cơ có nhiều nhiệt tình với phong trào thi Olympic tham
gia ra đẻ, châm thi đã trao đổi, góp ý, rút kinh nghiệm. Các trường tiểu
ban đă tống hợp, suy xét, hoàn chinh, thống nhất nội dung đề, nghiên
cứu phương pháp các phương pháp giải, hoàn chỉnh đáp án,…
Đối với môn Chi tiết máy, PGS.TS Lê Văn Uyển là Trường Tiểu
Ban ra đề và Trường tìan Giám khảo từ năm 2002-2008. PGS.TS
Nguyền Hữu Lộc là trường tiểu ban ra đề và Trường ban giám khảo từ
năm 2009 đến nay.
Môn ứng dụng tin học trong cơ học (Chi tiết máy), PGS.TS
Nguyền Hừu Lộc là Trưởng tiếu ban ra đề và Trưởng ban giám khảo từ
năm 2011 đến nay.
Các tác giả mong rằng tuyển tập lần đầu này sẽ góp phần vào
việc dạy, học, thi môn học – đặc biệt hữu ích với bạn đọc quan tâm
thích đáng tới môn học Chi tiết máy và ứng dụng tin học trong cơ
học (Chi tiết máy).
iii
Xin trân trọng cảm ơn các thầy cô và Nhà xuất bản Đại học Quốc
gia TP Hồ Chí Minh đã tạo hỗ trợ và điều kiện để cuốn sách đến tay
bạn đọc và các em sinh viên quan tâm đến mơn học này.
Mọi thơng tin và góp ý, xin gửi về:
PGS TS Nguyễn Hữu Lộc
Khoa Cơ khí
Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.
Email: bem2vnn@gmail.com: bem2vnn@gmail.com
Những người biên soạn
IV
MỤC LỤC
Lời nói đ ầ u …………………………………………………………………………. iii
Chương 1. Các đề thi Chi tiết máy chính thức 2002-2013…..1
Đê thi năm 2002 ………………………………………………………………… 1
Đe thi năm 2003 …………………………………………………………………4
Đề thi năm 2004 …………………………………………………………………7
Đề thi năm 2005 ………………………………………………………………. 10
Đề thi nãm 2006 ………………………………………………………………. 13
Đề thi năm 2007 ………………………………………………………………. 15
Đề thi năm 2008 ………………………………………………………………. 18
Đề thi năm 2009 ……………………………………………………………… 20
Đề thi năm 2010 ……………………………………………………………….25
Đề thi năm 2 0 1 1 ……………………………………………………………….28
Đề thi năm 2012 ……………………………………………………………….31
Đề thi năm 2013 ……………………………………………………………….35
Chương 2. Đáp áp Chi tiết máy………………………………………39
Đáp án đề thi năm 2002 …………………………………………………….39
Đáp án đề thi năm 2003 …………………………………………………….46
Đáp án đề thi năm 2 0 0 4 …………………………………………………….53
Đáp án đề thi năm 2005 …………………………………………………….63
Đáp án đề thi năm 2 0 0 6 …………………………………………………….74
Đáp án đề thi năm 2 0 0 7 …………………………………………………….82
Đáp án đề thi năm 2008 …………………………………………………….90
Đáp án đề thi năm 2 0 0 9 …………………………………………………….99
Đáp án đề thi năm 2 0 1 0 …………………………………………………..110
Đáp án đề thi năm 2 0 1 1 …………………………………………………..122
Đáp án đề thi năm 2012 …………………………………………………133
Đáp án đề thi năm 2013 …………………………………………………145
V
C hương 3. Các đề thi ứ n g dụng tin học trong
Chi tiết máy ……………………………………………………………………… 160
Đề thi năm 2 0 1 1 ……………………………………………………………..160
Đề thi năm 2012 ……………………………………………………………..163
Đề thi năm 2013 ……………………………………………………………..168
Chương 4. Đap án ừ n g dụng tin học trong
Chi tiết m á y ……………………………………………………………………… 171
Đề thi năm 2 0 1 1 ……………………………………………………………..171
Đề thi năm 2012 ……………………………………………………………..198
Đề thi năm 2013 ……………………………………………………………. 227
Chương 6. M ột số đề thi dự trừ các năm …………………………..259
Đề thi dự trữ năm 2002 …………………………………………………..259
Đề thi dự trừ năm 2003 …………………………………………………..264
Đề thi dự trừ năm 2004 …………………………………………………..275
Đề thi dự trữ năm 2005 ……………….
Đề
Đề
Đề
Đề
Đề
Đề
Đề
thi
thi
thi
thi
thi
thi
thi
dự trừ
dự trừ
dự trữ
dự trừ
dự trừ
dự trữ
dự trữ
năm
năm
năm
năm
năm
năm
nàm
291
2006 …………………………………………………..301
2006 …………………………………………………..312
2008 …………………………………………………..322
2009 …………………………………………………..326
2010 …………………………………………………..335
2 0 1 1 …………………………………………………..349
2012 …………………………………………………..352
Đề thi dự trữ năm 2013 …………………………………………………..357
Phụ lục 1. Danh sách đạt giai Chi tiết máy các năm ……………363
Phụ lục 2. Đe cương môn Chi tiết m á y ………………………………. 372
Phụ lục 3. Nọi dung thi môn ứng dụng tin học trong
thi Olympic Chi tiết máy …………………………………………………… 381
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………… 393
vi
CÁ c ĐÊ THI CHI TIÉT MÁ Y CHÍNH THỨC 2002-2013
1
CHƯƠNGI
CÁC ĐÈ THI CHI TIẾT MÁY CHÍNH THỨC
2002-2013
ĐÊ THI NĂM 2002
C âu 1. Cho hộp giảm tốc như hình vẽ (hình 1.1)
Hình 1.1
1. 1. a) Phân tích lực ăn khớp (điểm đặt lực tại A và B) của các bộ
truyền ữong HGT nêu trên với chiều quay bất kỳ của trục dẫn I và
hướng răng cho như hình vẽ.
b) Viết các biểu thức tính giá trị của các lực ăn khớp theo Tị,
n；, dị, a và Pi với i = 1, 2.
c) Nêu nhận xét và viết biểu thức xác định tổng lực dọc trục
tác dụng ưên trục II.
1.2. Khi ửiay đổi chiều quay ưục dẫn I và hướng răng thì chiều của
lực ăn khớp có ửiay đổi khơng? Vì sao?
2
25 NĂM OLYMPIC CO HỌC TOẦN QUÓC
Hãy chọn hướng răng ưên các bánh răng sao cho họp lý nhất?
Viết biểu thức xác định lực dọc trục tác dụng trên trục II.
13. Khi chiều của các lực này thay đổi thì sức bền của trục và ổ
lăn có bị ảnh hưởng khơng? Vì sao?
Khi tính sức bền trục nên tính cho ưường hợp nào nếu chiều
quay thay đồi?
1.4. Vì sao lại xuất hiện lực phụ ưong khớp nối. Cách xác định lực
này và giải ứúch tại sao lại chọn chiều lực thay đổi khi tính trục và
chọn ổ lăn.
Câu 2.
2.1. Nêu nguyên tắc chung chọn vật liệu và độ rắn mặt răng khi
thiết kế bánh răng và các cặp bánh răng khác nhau ưong một HGT.
2.2. Phân tích các chi tiêu tính tốn ứiiết kế bộ truyền đai dẹt. Để
đảm bảo tuổi ửiọ của bộ truyền đai khi tính đai ứìeo khả năng kéo
cần lưu ý những vấn đề gì?
2.3. Cho UT.1Cchịu tải như hình vẽ (trục trung gian ở đồ hình 1.1).
a) Vẽ dạng biểu đồ inơmen uốn và mơmen xoắn cùa trục.
b) Tại sao khi ửiiết kế trục cần phải Ưnh trục theo hệ số an
toàn?
c) Nêu các giải pháp khi trục khơng đảm bảo hệ số an tồn
(s < [s]).
Câu 3. Cho kết cấu có kích ứiước như hình vẽ (hình 1.2), biết:
a i = 300mm; 2L2 – 240mm; b i = 450mm; b2 = 390mm; s = 20mm:
L = 350mm; R = 8000N.
CÁC ĐỀ THI CHI TIÉTMÁY CHÍNH THỨC 2002-2013
3
Dùng bốn bulơng đánh số 1,2, 3 và 4. Bulơng bằng thép C30
có
f = 0,15; ứng suất dập cho phép của nền bêtông là [ơd] = l,80MPa
và hệ sổ an tồn khi xiết chặt vód tải trọng tĩnh là k =1,5.
3. 1. a) Xác định đường kính cần thiết của bulơng cho hai phương
án: bulơng lắp khơng khe hở và bulơng lắp có khe hở.
b) Trong ren kẹp chặt nên dùng loại ren gì? Vì sao?
3.2. Kiểm tra độ bền dập cùa nền xi măng. Nếu ơd < [ơd] thì giải
quyết ra sao?
3.3. Xác định tải trọng lớn nhất tác dụng lên mối ghép nếu sử dụng
bulơng lắp có khe hở.
3.4. a) Khi tải trọng ngồi ứiay đổi từ Rmin đến Rmax < R ứiì có cần
tính lại kích thước bulơng khơng? Tại sao?
b) Trong trường hợp nào cần kiểm ưa bulông ữieo độ bền
mỏi?
25 NÃM OLYMPIC ca HỌC TỒN Q11Ị c
4
c)
Nêu các giải pháp chống hiện tượng tự tháo lỏng trong mối
ghép ren.
Ghi chả
a) Có ứìể sử dụng cơng tíiức sau để tính đường kính ngồi ren
bulơng (khi khơng có các bảng tra các ứiơng số đường kính ren):
d = di + 2.h với h = 0,54p. p là bước ren (với buiông cố đường kính
đến 30mm, có thể lấy p theo dãy sau: 2,5; 2,0; 1,5; 0,75 và 0,5mm).
b) Dãy tiêu chuẩn các đường kính bulơng: (dãy 1):M8p; MlOp;
M12p; M16p; M18p; M20p; M30p;…
ĐỀ THI NĂM 2003
Câu 1.
1.1. Chứng minh ràng ữong truyền động ưục vít, ngồi trượt biên
dạng cịn có trượt dọc ren với vận tốc trượt lớn.
1.2. Ảnh hưởng của ưượt dọc ren đến khả năng làm việc và dạng
hỏng của truyền động trục vít.
1.3. Nêu các giải pháp trong thiết kế và sử dụng để giảm ma sát,
mài mòn răng bánh vít.
Câu 2.
2.1.
Cho hệ dẫn động như hình vẽ (hình 1.3), ữong đó cặp bánh
răng Z xrZa đật trong hộp kín và cặp Z3/Z4 đặt bên ngồi (khơng
được bơi trơn).
CÁC ĐÊ THI CHI TIÉTMÁY CHÍNH THỨC 2002-2013
5
a) Các cặp bánh răng trên được thiết kế theo chi tiêu sửc bền
nào? Vì sao? Chứng tỏ rằng các ứng suất tiếp và ứng suất uốn đều
thay đổi có chu kỳ?
b) Viết công ửiức và nêu ý nghĩa của các hệ số ZH và Ze trong
cơng thức kiểm nghiệm răng tíieo độ bến tiếp xúc, rir đó suy ra giải
pháp để cải thiện sức bền của bánh răng.
c) Nêu ý nghĩa và phân tích các yếu tố ảnh hưởng của hệ số
KH(3 và KF|3 ưong cơng thức tính bánh răng theo độ bền tiếp xúc và
theo độ bền uốn. Nêu các giải pháp đe tai ưọng phân bố đều ưên
chiều dài đưòmg tiếp xúc.
2.2. Một khách hàng mang đến một bánh ữụ răng thảng đã bị hỏng
(do mịn; tróc rỗ bề mặt hay do răng bị gãy…) và đề nghị thiết kế lại
để chế tạo bánh răng mới thay thế bánh răng bị hỏng trên.
a) Để chế tạo bánh răng mới thay thế bánh răng bị hỏng thì
cần phải xác định những thông số nào của bánh ‘ăng.
b) Để xác định các thơng số đó, cần phải đo những kích thước
nào của bánh răng?
Câu 3. Cho kết cấu tay quay để tạo lực như hình 1.4. Biết lực dọc
trục tác động lên vít me là Fa = 75.000N; vít có số đầu mối z = 1 ;
bước ren p = 8; các đường kính d = 55mm và d2 = 51min và ren
thang có ot=30ừ. Mayơ, tay địn và bulơng đều bằng ữiép có
6
25 NẢM OLYMPIC C ơ HỌC TỒN QC
ơch = 220MPa; hệ Số ma sát giữa vít bằng thép và đai Ốc bằng đồng
là f = 0,15. Không kiêm tra lực xiêt; tải trọng ngồi khơng đơi và
chọn [n] = 6.
3.1. Chứng minh rằng truyền động trục vít me – đai ốc có khả năng
tự hãm. Hiệu suất truyền động T| = 0,3.
3.2. Xác định tỷ số ưuyền quy ước.
3.3. Xác định lực tác dụng lên tay đòn quay.
3.4. Xác định đường kính bulơng để ghép tay địn với mayơ ửìeo hai
phưomg án lắp khơng khe hở và lắp có khe hở với chiều dày h i = h2
= 8mm.
Nêu nhận xét và chọn phương án sừ dụng? Vì sao?
Ghi chú
a)
Có thể sử dụng cơng thức sau để tính đường kính ngồi ren
bulơng (khi khơng có các bảng ữa các thơng số đường kính ren):
CÁC ĐỀ THỈ CHỈ TIÉT MÁ Y CHÍNH THỨC 2002-2013
7
d = di + 2.h với h = 0,54p. p là bước ren (với bulơng có đường kính
đến 30mm, có thể lấy p theo dãy sau: 2,5; 2,0; 1,5; 0,75 và 0,5mm).
b)
Dãy tiêu chuẩn đường kính bulơng (dãy 1 ):M8p; MlOp;
M12p; M16p; M18p; M20p; M30p;…
ĐỀ THI NĂM 2004
Câu 1.
1.1. Các dạng tiếp xúc và các thông số đặc trưng về điều kiện làm
việc của các bề mặt aoi tiep đã gặp trong tính tốn chi tiết máy.
1.2. Viết biểu ứiức tính đại lượng đặc trưng về điều kiện chịu tải khi
hai mặt tiếp xúc lứiau và nêu giới hạn sử dụng cơng tliức đó.
13. a)
bi.
Tại sao ma sát và mịn trong ổ đũa trụ lại nhỏ hơn trong ổ
b)
Chứng minh rằng khi vịng ưong quay ửù tuổi Uiọ của ổ
lăn lóm hom khi vịng ngồi quay (minh họa bàng hình vẽ tần sổ
thay đoi ưng suất trên vòng ổ).
Yếu tố này được xét đến khi tính ổ như ứiế nào?
Câu 2.
2. 1. a) Các loại tải trọng tác dụng trên chi tiết máy (định nghĩa).
Trong tính tốn cần phân biệt những loại tải trọng gì? Cho thí dụ
minh họa.
b)
Tính ứng suất cho phép ứng với các trường hợp: chi ưết
máy chịu ứng suất không đoi, ưng suất ửiay đổi ổn định và không
ổn định. Y nghĩa của hệ số tuổi ứiọ KN.
25 NĂM OLYMPIC C ơ HỌC TO入 N QUÔC
8
2.2. Viết và giai thích ý nghĩa các đại lượng trong cơng thức tính hệ
số tuổi ửiọ Khl và Kfl khi xác định ứng suất cho phép ưong truyền
động bánh răng. Các gia ừị giơi hạn của Khl và Kfl.
Câu 3. Cho kết cấu như hình vẽ (Hình ] .5)
3.1. Ống 1 được hàn với tấm 2 có chiều dày S[ = 8mm băng mối
hàn có cạnh hàn K như hình vẽ; hàn tay, dùng que hàn E42. Vật liệu
ống và giá bằng thép CT3 có ơch= 225MPa, hệ số an tồn khi xác
định ứng suất cho phép s = 1 ,5. Chịu ngoại lực R = 4000ON và
mômen T = l,75.106Nmm. ống có đường kính ngồi d = 100mrn,
đường kinh trong d〇= 68mm và chieu cao h = 200mm
a) Xác định kích thước cạnh hàn K.
b) Có thể thay kết cấu mối hàn đã cho bằng mối hàn chừ K
được không?
9
CÁC ĐỀ THỈ CHI TIÊT MÁ Y CHÍNH THỨC 2002-2013
– Vẽ kết Cấu mối hàn chữ K và tính kiểm nghiệm mối hàn
(hàn giáp mối)
– Có nên thay thế mối hàn đã cho bằng mối hàn chữ K
khơng? Vì sao?
c)
Trình bày phương pháp tính mối hàn khi tải trọng ửiay đổi
từ RMin= 0 đến RMax= R và T = const
Xác định hệ số giảm ứng suất cho phép Y và ứng suất cho
phép, biết hệ số tập trung ứng suất
= 2,5.
3.2. Chi tiết 2 được ghép nối với thanh thép chữ
u (N
〇
= 28) có
chiều dày s2= 6mm bằng mối ghép sáu bulơng có sơ đồ như hình vẽ
và kích ửiước a = 100mm.
a) Xác định đường kính bulơng (dùng bulơng lắp có khe hở)
để kẹp chặt tấm 2 với giá với điều kiện: Hệ sổ an toàn khi xác định
lực xiết chặt k =1,5, bulơng bằng diép 45 có ơch = 350MPa, khơng
kiểm tra lực xiết do đó chọn hệ số an toàn khi xác định ứng suất cho
phép s = 2,5, hệ số giam tai Ằ = 0,25 và hệ số ma sát f = 0,15 (khơng
cần tính chính xác lại hệ số giảm tải X).
b) Trình bày phương pháp tính bulơng khi:
– Tải trọng R ửiay đổi từ R mú, = 0 đến RMax= R và T = const.
– Tải trọng R = const và T thay đổi từ Tviin = 0 đến TMax= T.
Chú thích
Kích thước các yếu tổ của mối ghép bulơng được chọn theo
đưịng kính ngồi của ren như sau:
Đường kính đinh ren
M l2
Mló
M20
M24
25 NĂM OLYMPIC c ơ HỌC TOẲN QC
10
Kích thước trong di (mm)
10,106
13,385
17,294
20,752
Chiều cao đai ốc H (mm)
10
14
16
19
Kích thước chìa vặn s (mm)
19
24
30
36
Chiều dày đệm h〇(mm)
3
3,5
4,5
5,5
ĐÊ THI NĂM 2005
Câul.
1. 1. a) Trình bày những nguyên tắc về chọn vật liệu khi tính tốn
thiết kế chi tiết máy.
b) Nhừng ngun tắc đó thể hiện ữong việc chọn vật liệu chế
tạo trục vít và bánh vít như thế nào?
Vì sao vật liệu vành răng bánh vít được chọn phu ửiuộc vào vận
tốc trượt?
1.2. a) Nêu các đặc điểm tính tốn thiết kế chi tiết máy.
b) Vì sao phải tiến hành ứủết kế chi tiet máy theo hai bước:
Tính thiết kế và tính kiểm nghiệm?
c) Lấy ba ví dụ cho ba chi tiết khác nhau để giai thích thêm về
đặc điểm này.
d) Với các kích thước và thơng sổ thu được trong bước tính
ửiiết kế, khi kiểm nghiệm khơng đạt u cầu cần xử lý như ửiế nào?
e) Lấy ba ví dụ cho ba loại chi tiết khác nhau và nêu các
giai pháp có thể sử dụng nếu trong bước tính kiểm nghiệm không
đạt yêu cầu.
Câu 2. Cho kết cấu mối ghép hàn (hình 1.6a), để hàn chi tiết 1
(thanh thép L90 X 90 X 9, diện tích mặt cắt A = 14cm2) hàn với tấm
2 có chiều dày 5 = 12mm. Vật liệu của hai chi tiết bàng thép CT3 có
[ơ]k= 160MPa, hàn bằng tay với que hàn 42A.
11
CÁC ĐẾ THI CHI TIÉT MÁY CHÍNH THỨC 2002-2013
Hình 1.6b
2.1. Xác định chiều dài mối hàn dọc li và 12 khi mối ghép chịu tải
ữọng dọc trục F(N).
Biết khoảng cách e i = 25,lmm, cạnh hàn k và [x].
2.2. Xác định kích thước cạnh hàn “k” khi mối ghép đồng thời
chịu tải trọng F = 6.104N và T = 3,5.106Nmm; chiều dài cạnh hàn li
= 155mm và 12 = 60mm, khoảng cách từ ữ-ọng tâm tiết diện mối
hàn đến đưòng tâm ưục x-x là h i = 27mm và h2 = 67mm và ứng
suất cho phép của mối hàn [T ]= 105MPa.
2.3 Nếu thay đổi kết cấu mối hàn như phương án hình 1.6b. Theo
bạn phương án nào hợp lý hom, vì sao? (khơng cần Ưnh cụ thể).
Câu 3. Cho bộ truyền động trục vít (hình 1.7a)_ Biết n! = 930
vòng/phút; u = 20; m = 6,3mm; q =12,5 và
bánh vít T2= 300000Nmm.
Z\
= 2, mơmen trên trục
25 NẢM OLYMPIC c ơ HỌC TỒN QC
12
80
っ
3. 1. a) Xác định trị số (chỉ lấy phần nguyên của giá trị lực) và
chiều các lực ăn khớp xuất hiẹn ưên bề mặt ren trục vít và răng
bánh vít ửieo sơ đồ hình 1.7a (bỏ qua lực ma sát).
b)
Khi trục vít quay theo chieu ngược lại, các lực này có thay
đổi khơng? Vì sao?
3.2. a) Xác định độ dơi để lắp vành răng bánh vít với thân khi
truyền tai trọng trên, biét:
– Vành bánh vít bàng đồng ửianh lắp với thán bánh vít bằng
gang (E2 = Ei=105MPa; |H丨= A = 0,3).
– Các klch thước bề mặt ghép cho ữên hình 1.7b
• Bề mặt ghép được gia cơng với nhám bề mặt RZ1= 3,2|0.m
và Rz2 = 6,3^m, f = 0,05 và hệ số an tồn k =1,7.
b)
Đọ dơi moi ghép được xác định khi bánh vít quay theo
chiều nào? Vì sao?
CÁC ĐÊ THỈ CHI TIÉTMÁY CHÍNH THỨC 2002-2013
13
ĐÊ THI NĂM 2006
Câu 1.
1.1. Các thông số và yêu cầu cơ bản của truyền động cơng suất là
gì (truyền động cơ khí)?
1.2. a) Viết cơng thức tính lực căng trên các nhánh đai: F ]；F2; Viết
công thức xác định mối quan hệ của Ft và F〇với góc ơm a l5 hệ số
ma sát f (bỏ qua lực căng do lực ly tâm). Từ đó suy ra giải pháp
nâng cao khả năng tải bộ truyền đai.
b)
Vì sao đai có thể bị phá hỏng do mỏi? Viết cơng thức tính
ứng suất max và min (bỏ qua ứng suất do lực ly tâm gây ra). Nêu các
yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của bộ truyền đai.
1.3. a) Nêu và phân tích nguyên nhân dẫn đến tỷ số truyền ửiay đổi
trong bộ truyền đai, xích và bánh răng.
b)
Ảnh hưởng của tỷ số truyền ửiay đổi đến khả năng làm việc
của bộ truyền và các giai pháp khắc phục (nếu có).
Câu 2. Cho sơ đồ hộp giảm tốc Cơn -Trụ (hình 1.8).
Hình 1.8
14
25 NẲÌA OLYMPIC CO HỌC TỒN QC
2. 1. a) Đặt lực ăn khớp tại các điểm A và B.
b)
Viết biểu thức và tính giá ttị (chi lấy phần nguyên) các lực
ăn khớp ưên cặp bánh côn răng thẳng biết: T i = 150000Nmm; dml=
150mm; ỗ i =13°.
2.2. Có bao nhiêu phương án bố trí gối đỡ trục cho trục có lắp
bánh răng cơn dẫn. Vẽ các sơ đồ bố trí gối đờ ưục đã nêu.
2 3. Cho biết: Ỉ1= 50mm; i2 = 120mm và I3 = 2001nm (xem sơ đồ
hình 1.8); Đầu vào lắp khớp nối vịng đàn hồi có D 〇= 100mm
(đường kính qua tâm chốt vòng đàn hồi).
a) Xác định giá trị Fkmin và Fkmax (chỉ lấy phần nguyên) và xác
định phương chiều của lực Fk (lực do khóp gây ra).
b) Tính các phản lực gối tựa trục vào HGT cho sơ đồ bố trí
như hình 2 với Fionax (chì tính cho phương án khi Fkmax ngược chìicu
với Ft).
c) Xác định tải trọng quy ước Q cho ổ lắp ửieo sơ đồ ưên hình
1.8 ( sơ đồ chữ “0 ”）biết: sử dụng ổ đũa côn có (X = 26〇và V = 1 ;
ÍQ = K, = 1 (Ghi chú: Nếu FaA^Fr > e, l ấ y X = 0,40 và Y=
0,45cotgot).
2.4. a) Tính sơ bộ đường kính trục vào HGT, biết [x] = 20MPa.
b) Chọn đường kính các đoạn trục có lắp khớp nối, ổ lăn và
bánh răng, biết đưịmg kính trục động cơ điện dđc = 42mm. Đường
kính các đoạn trục cần thỏa mãn những u cầu gì? (Biết dãy tiêu
chuẩn đưịmg kính thân trục:..30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45;…).
c) Vẽ kết cấu ưục cho phương án đã chọn (chỉ vẽ hình dáng
mà khơng cần tỷ lệ).
2.5. Sử dung mối ghép then bằng có kích thước 12
8 X 1 để
truyền mơmen T i = 150000Nmm. Biết đường kính trục d = 38mm;
X
CÁC ĐÊ THI CHI TIÉT MÁ Y CHÍNH THỬC 2002-2013
15
chiều sâu rãnh then trên trục và ưên bạc: t i = 5mm và t2 = 3,3mrn;
vật liệu ửien có [ơd] = lOOMPa và [x]= 40MPa (Biết chiều dài tiêu
chuẩn cùa then bằng:..28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70;…).
Xác định chiều dài then và chiều dài mayơ bánh răng côn lắp
trên trục.
2.6. Nếu thay cặp bánh răng côn thẳng bằng cặp bánh cơn răng
cong thì nên chọn hướng răng như thế nào? Vì sao?
Đầ THI NĂM 2007
Câu 1.
1. 1. a) Thế nào là trục ươn, trục bậc. Trong thực tế b ạ i trục nào
được sử dụng nhiều hơn, lấy hai ví dụ mồi loại để minh họa.
b) Nêu và phân tích ưu nhược điểm của trục trơn và trục bậc.
c) Nêu các giai pháp để khắc phục những nhược điểm của ưục
bậc trong thiết kế kết cấu để nâiig cao tính cơng nghệ trong chế tạo
trục và các chi tiết láp trên trục.
1.2. a) Viết biểu ửiức tính giá trị của biên độ ứng suất và ứng suất
trung bình kiũ trục quay một chiều, biết Mu = 150000Nmm; T =
750000Nmm; ừục có đường kính d = 45mm; then có kích thước
b = 14mm và t i = 5,5mm.
Vẽ đồ thị về sự thay đổi của ứng suất uốn (ơu) và ứng suất xoắn
(て) trong một chu trình thay aoi ưng suất.
b)
Viết cơng thức tính kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn,
biết S〇và ST.
– Nêu các giai pháp khi
s < [S].
16
25 NẢM OLYMPIC c ơ HỌC TỒN QC
– Trường hợp trục quay hai chiều, tính tốn trục theo độ
bền mỏi có gì ứìay đổi so với trường hợp trục quay một
chiều? Vì sao?
Câu 2,
2. 1. a) Nêu các đặc điểm chính của nối trục chặt, nổi ưục bù và
nối trục đàn hồi là gì?
b) Nêu nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện lực hướng tâm tác
dụng lên trục khi sử dụng nối ưục? Các giải pháp khắc phục nếu có.
c) Cách xác định trị số và phương chiều của lực Fk ưong tính
tốn trục và chọn ổ. Lấy ví dụ để minh họa điều vừa nêu là đúng.
2.2. Cho nối trục đĩa có kết cấu như hình 1.9, biết mômen xoắn tác
dụng lên ưục T = 1400Nm; số bulơng z = 6; đường kính qua tâm
bulơng D〇= 260mm; chiều dày đĩa h i = 10mm và h2 = 12mm.
Bulơng làm bàng thép C30 có ơch= = 260MPa tưomg ứng với [ơk] =
lOOMPa; [xc] = 125MPa và [ơd] = 240MPa; hệ số ma sát trên bề
mặt tiếp xúc f = 0,15 và hệ số an tồn s =1,5.
Hình 1.9
17
CÁC ĐẺ THI CHI TIÊTMÁY CHÍNH THỨC 2002-2013
a) Xác định chiều dày cạnh hàn kmđể hàn đĩa vào may ơ, biết:
dm = 1 80mm. Hệ số tập trung tải trọng theo chiều dài cạnh hàn là 3
(chỉ có 1/3 chiều dài cạnh hàn chịu lực). Tải trọng tĩnh, hàn tay,
dùng que hàn E42, đìa bàng ứỉép có [ơk] = 157MPa.
b) Xác định đường kính bulơng đề lắp hai nửa nối trục theo
hai phương án:
– Lẳp có khe hở (phương án A).
– Lắp không khe hở (phương án B).
c) Dựa vào kết quả tính tốn và kích thước nối tTvic đã cho để
quyết định phương án sừ dụng cho hợp lý, vì sao?
d) Ngồi phương án đã cho Ưong hình vẽ, cịn có thể dùng các
phương án nào khác để đảm bảo độ đồng tâm giừa hai đầu trục nối.
e) Nếu sử dụng ba bu lông tinh vừa để định tâin vừa để truyền
lực và ba bu lơng có khe hở lắp xen kẽ nhau để nối hai nửa khớp
trục. Theo bạn thì:
– Có thể ứìực hiện được khơng? Vì sao?
– Nếu thực hiện được thì nêu phưcmg pháp xác định đường
kính bulơng cho mối ghép hỗn hợp nối ừên. Giả thiết là đĩa cố đủ
độ cứng và chiều dày đủ lớn đảm bảo độ bền cắt và độ bền dập của
bulơng; Các bulơng có cùng đường kính.
Ghi chú: Dãy tiêu chuán ren hệ mét:
d
M8; M10;
M12;
M16;
M20;
M24;
M27;…
di 6,647; 8,376;10,106 ; 13,835 ; 17,924; 20,752 ; 23,752;…
18
25 NẨM OLYMPIC C ơ HỌC TỒN QC
ĐÊ THI NĂM 2008
Câu 1.
1.1. Thế nào là bánh răng trụ tương đưomg với bánh răng côn? Xác
định các thông số của bánh trụ tương đương khi thay thế qua tiết
diện trung bình. Biết các ữỉông số của cặp bánh răng côn Zi, nie, b
và ôj.
1.2. Nếu thay thế qua tiết diện khác (ví dụ qua tiết diện đáy lớn
với nie) thì kết quả tính tốn sức bền có tíiay đổi khơng? VI sao?
Xác định các thông số của bánh răng trụ tưomg đương qua tiết diện
đáy lớn.
1.3. Chứng minh rằng ứng suất tiếp xúc hoặc ứng suất uốn không
ứiay đổi ưèn chièu dái ràng, và vì vậy, có thể tính sức bền răng ờ
bất cứ tiết diện nào. Và để đơn giản, ta tính qua tiết diện trung bình
của răng.
1.4. Hệ số 0,85 trong các cơng thức tính sức bền bánh cơn răng
thẳng có ý nghĩa gì? Vì sao?
Câu 2.
2.1. Cơng dụng của HGT trong hệ thống dẫn động máy.
2.2. Nêu những ưu nhược điểm của HGT khai triển ửiường. Các
giai pháp để khắc phục khi ửùết kế các chi tiết (bánh răng, trục,…)
trong HGT khai triền thường.
2 3. Có bao nhiêu phương án bố trí bánh răng trong sơ đồ HGT hai
cấp dạng khai triển hoặc đồng trục nếu sử dụng các bánh răng trụ
thẳng và nghiêng. Hãy nêu các phương án bố trí tó ứiể. Trong
những trường hợp nào nên sử dụng các phương án bố trí tương
Í N ( ； l ) ỊJN (, U N M ( ) CTRONG c m TIE I M AYm rm. DAP AN. 01 M A I 2002 – 2013N hà xuất bán ĐHQG-HCM và tác giả / đối tác chiến lược link giừ bán quyền ^ Copyright © by VNƯ-HCM Publishing House and author / co-partnershipAll rights reservedNHÀ XUẤT BÁNĐẠI HỌ C Q U Ố C GIA TP.H Ồ C H Í MINHXuat ban nàm 2011L ỜI NĨI ĐẦUMơn Chi tiết máy được đưa vào thi Olympic từ năm 2002, đếnnay đà 12 năm. Môn ứng dụng Tin học trong Cơ học ( Chi tiết máy ) đãđược đưa vào từ năm 2011. Các kỳ thi này thôi thúc trào lưu dạy vàhọc những môn Cơ học và ứng dụng tin học trong Cơ học tại những trườngđại học và cao đẳng cả nước. Các em sinh viên đạt giải những kỳ thi nàyđã có nhiều thành cơng trong công tác làm việc, liên tục học tập nghiên cứu và điều tra, nhiều em đã và đang làm công tác làm việc giảng dạy và điều tra và nghiên cứu những trườngđại học và những viện nghiên cứu và điều tra … Nhiều em đã liên tục học cao hơn vàđược nhận bằng Tiến sĩ những trường khét tiếng quốc tế … Đối vớiquý Thấy cô. những kỳ thi Olympic này là thời cơ để nâng cao trình độchun mơn và giải pháp giảng dạy về những môn học, cũng như làdịp để trao đổi kinh nghiệm tay nghề giảng dạy, thống nhất một số ít nội dunggiảng dạy … Cuốn sách này được hoàn thành xong, trước hết, là nhờ sức lực lao động cáctrưởng tiều ban qua những năm ra đề, soạn đáp án ; tiếp đến là công sứccùa những thầy cơ có nhiều nhiệt tình với trào lưu thi Olympic thamgia ra đẻ, châm thi đã trao đổi, góp ý, rút kinh nghiệm tay nghề. Các trường tiểuban đă tống hợp, Để ý đến, hoàn chinh, thống nhất nội dung đề, nghiêncứu giải pháp những giải pháp giải, hoàn hảo đáp án, … Đối với môn Chi tiết máy, PGS.TS Lê Văn Uyển là Trường TiểuBan ra đề và Trường tìan Giám khảo từ năm 2002 – 2008. PGS.TSNguyền Hữu Lộc là trường tiểu ban ra đề và Trường ban giám khảo từnăm 2009 đến nay. Môn ứng dụng tin học trong cơ học ( Chi tiết máy ), PGS.TSNguyền Hừu Lộc là Trưởng tiếu ban ra đề và Trưởng ban giám khảo từnăm 2011 đến nay. Các tác giả mong rằng tuyển tập lần đầu này sẽ góp thêm phần vàoviệc dạy, học, thi môn học – đặc biệt quan trọng có ích với bạn đọc quan tâmthích đáng tới môn học Chi tiết máy và ứng dụng tin học trong cơhọc ( Chi tiết máy ). iiiXin trân trọng cảm ơn những thầy cô và Nhà xuất bản Đại học Quốcgia TP Hồ Chí Minh đã tạo tương hỗ và điều kiện kèm theo để cuốn sách đến taybạn đọc và những em sinh viên chăm sóc đến mơn học này. Mọi thơng tin và góp ý, xin gửi về : PGS tiến sỹ Nguyễn Hữu LộcKhoa Cơ khíTrường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh. E-Mail : bem2vnn@gmail.com : bem2vnn@gmail.comNh ững người biên soạnIVMỤC LỤCLời nói đ ầ u …………………………………………………………………………. iiiChương 1. Các đề thi Chi tiết máy chính thức 2002 – 2013 ….. 1 Đê thi năm 2002 ………………………………………………………………… 1 Đe thi năm 2003 ………………………………………………………………… 4 Đề thi năm 2004 ………………………………………………………………… 7 Đề thi năm 2005 ………………………………………………………………. 10 Đề thi nãm 2006 ………………………………………………………………. 13 Đề thi năm 2007 ………………………………………………………………. 15 Đề thi năm 2008 ………………………………………………………………. 18 Đề thi năm 2009 ……………………………………………………………… 20 Đề thi năm 2010 ………………………………………………………………. 25 Đề thi năm 2 0 1 1 ………………………………………………………………. 28 Đề thi năm 2012 ………………………………………………………………. 31 Đề thi năm 2013 ………………………………………………………………. 35C hương 2. Đáp áp Chi tiết máy ……………………………………… 39 Đáp án đề thi năm 2002 ……………………………………………………. 39 Đáp án đề thi năm 2003 ……………………………………………………. 46 Đáp án đề thi năm 2 0 0 4 ……………………………………………………. 53 Đáp án đề thi năm 2005 ……………………………………………………. 63 Đáp án đề thi năm 2 0 0 6 ……………………………………………………. 74 Đáp án đề thi năm 2 0 0 7 ……………………………………………………. 82 Đáp án đề thi năm 2008 ……………………………………………………. 90 Đáp án đề thi năm 2 0 0 9 ……………………………………………………. 99 Đáp án đề thi năm 2 0 1 0 ………………………………………………….. 110 Đáp án đề thi năm 2 0 1 1 ………………………………………………….. 122 Đáp án đề thi năm 2012 ………………………………………………… 133 Đáp án đề thi năm 2013 ………………………………………………… 145C hương 3. Các đề thi ứ n g dụng tin học trongChi tiết máy ……………………………………………………………………… 160 Đề thi năm 2 0 1 1 …………………………………………………………….. 160 Đề thi năm 2012 …………………………………………………………….. 163 Đề thi năm 2013 …………………………………………………………….. 168C hương 4. Đap án ừ n g dụng tin học trongChi tiết m á y ……………………………………………………………………… 171 Đề thi năm 2 0 1 1 …………………………………………………………….. 171 Đề thi năm 2012 …………………………………………………………….. 198 Đề thi năm 2013 ……………………………………………………………. 227C hương 6. M ột số đề thi dự trừ những năm ………………………….. 259 Đề thi dự trữ năm 2002 ………………………………………………….. 259 Đề thi dự trừ năm 2003 ………………………………………………….. 264 Đề thi dự trừ năm 2004 ………………………………………………….. 275 Đề thi dự trữ năm 2005 ………………. ĐềĐềĐềĐềĐềĐềĐềthithithithithithithidự trừdự trừdự trữdự trừdự trừdự trữdự trữnămnămnămnămnămnămnàm2912006 ………………………………………………….. 3012006 ………………………………………………….. 3122008 ………………………………………………….. 3222009 ………………………………………………….. 3262010 ………………………………………………….. 3352 0 1 1 ………………………………………………….. 3492012 ………………………………………………….. 352 Đề thi dự trữ năm 2013 ………………………………………………….. 357P hụ lục 1. Danh sách đạt giai Chi tiết máy những năm …………… 363P hụ lục 2. Đe cương môn Chi tiết m á y ………………………………. 372P hụ lục 3. Nọi dung thi môn ứng dụng tin học trongthi Olympic Chi tiết máy …………………………………………………… 381T ài liệu tìm hiểu thêm ……………………………………………………………… 393 viCÁ c ĐÊ THI CHI TIÉT MÁ Y CHÍNH THỨC 2002 – 2013CH ƯƠNGICÁC ĐÈ THI CHI TIẾT MÁY CHÍNH THỨC2002-2013ĐÊ THI NĂM 2002C âu 1. Cho hộp tụt giảm như hình vẽ ( hình 1.1 ) Hình 1.11. 1. a ) Phân tích lực ăn khớp ( điểm đặt lực tại A và B ) của những bộtruyền ữong HGT nêu trên với chiều quay bất kể của trục dẫn I vàhướng răng cho như hình vẽ. b ) Viết những biểu thức tính giá trị của những lực ăn khớp theo Tị, n ；, dị, a và Pi với i = 1, 2. c ) Nêu nhận xét và viết biểu thức xác lập tổng lực dọc trụctác dụng ưên trục II. 1.2. Khi ửiay đổi chiều quay ưục dẫn I và hướng răng thì chiều củalực ăn khớp có ửiay đổi khơng ? Vì sao ? 25 NĂM OLYMPIC CO HỌC TOẦN QUÓCHãy chọn hướng răng ưên những bánh răng sao cho họp lý nhất ? Viết biểu thức xác lập lực dọc trục công dụng trên trục II. 13. Khi chiều của những lực này đổi khác thì sức bền của trục và ổlăn có bị ảnh hưởng tác động khơng ? Vì sao ? Khi tính sức bền trục nên tính cho ưường hợp nào nếu chiềuquay thay đồi ? 1.4. Vì sao lại Open lực phụ ưong khớp nối. Cách xác lập lựcnày và giải ứúch tại sao lại chọn chiều lực đổi khác khi tính trục vàchọn ổ lăn. Câu 2.2.1. Nêu nguyên tắc chung chọn vật tư và độ rắn mặt răng khithiết kế bánh răng và những cặp bánh răng khác nhau ưong một HGT. 2.2. Phân tích những tiêu tốn tính tốn ứiiết kế bộ truyền đai dẹt. Đểđảm bảo tuổi ửiọ của bộ truyền đai khi tính đai ứìeo năng lực kéocần chú ý quan tâm những yếu tố gì ? 2.3. Cho UT. 1C chịu tải như hình vẽ ( trục trung gian ở đồ hình 1.1 ). a ) Vẽ dạng biểu đồ inơmen uốn và mơmen xoắn cùa trục. b ) Tại sao khi ửiiết kế trục cần phải Ưnh trục theo thông số antoàn ? c ) Nêu những giải pháp khi trục khơng bảo vệ thông số an tồn ( s < [ s ] ). Câu 3. Cho cấu trúc có kích ứiước như hình vẽ ( hình 1.2 ), biết : a i = 300 mm ; 2L2 - 240 mm ; b i = 450 mm ; b2 = 390 mm ; s = 20 mm : L = 350 mm ; R = 8000N. CÁC ĐỀ THI CHI TIÉTMÁY CHÍNH THỨC 2002 - 2013D ùng bốn bulơng đánh số 1,2, 3 và 4. Bulơng bằng thép C30có [ ơ j = 240MP a ; thông số ma sát giừa giá đờ và nền bêtông làf = 0,15 ; ứng suất dập được cho phép của nền bêtông là [ ơd ] = l, 80MP avà hệ sổ an tồn khi xiết chặt vód tải trọng tĩnh là k = 1,5. 3. 1. a ) Xác định đường kính thiết yếu của bulơng cho hai phươngán : bulơng lắp khơng khe hở và bulơng lắp có khe hở. b ) Trong ren kẹp chặt nên dùng loại ren gì ? Vì sao ? 3.2. Kiểm tra độ bền dập cùa nền xi-măng. Nếu ơd < [ ơd ] thì giảiquyết ra làm sao ? 3.3. Xác định tải trọng lớn nhất tính năng lên mối ghép nếu sử dụngbulơng lắp có khe hở. 3.4. a ) Khi tải trọng ngồi ứiay đổi từ Rmin đến Rmax < R ứiì có cầntính lại kích cỡ bulơng khơng ? Tại sao ? b ) Trong trường hợp nào cần kiểm ưa bulông ữieo độ bềnmỏi ? 25 NÃM OLYMPIC ca HỌC TỒN Q11Ị cc ) Nêu những giải pháp chống hiện tượng kỳ lạ tự tháo lỏng trong mốighép ren. Ghi chảa ) Có ứìể sử dụng cơng tíiức sau để tính đường kính ngồi renbulơng ( khi khơng có những bảng tra những ứiơng số đường kính ren ) : d = di + 2. h với h = 0,54 p. p là bước ren ( với buiông cố đường kínhđến 30 mm, hoàn toàn có thể lấy p theo dãy sau : 2,5 ; 2,0 ; 1,5 ; 0,75 và 0,5 mm ). b ) Dãy tiêu chuẩn những đường kính bulơng : ( dãy 1 ) : M8p ; MlOp ; M12p ; M16p ; M18p ; M20p ; M30p ; ... ĐỀ THI NĂM 2003C âu 1.1.1. Chứng minh ràng ữong truyền động ưục vít, ngồi trượt biêndạng cịn có trượt dọc ren với tốc độ trượt lớn. 1.2. Ảnh hưởng của ưượt dọc ren đến năng lực thao tác và dạnghỏng của truyền động trục vít. 1.3. Nêu những giải pháp trong phong cách thiết kế và sử dụng để giảm ma sát, mài mòn răng bánh vít. Câu 2.2.1. Cho hệ dẫn động như hình vẽ ( hình 1.3 ), ữong đó cặp bánhrăng Z xrZa đật trong hộp kín và cặp Z3 / Z4 đặt bên ngồi ( khơngđược bơi trơn ). CÁC ĐÊ THI CHI TIÉTMÁY CHÍNH THỨC 2002 - 2013 a ) Các cặp bánh răng trên được phong cách thiết kế theo tiêu tốn sửc bềnnào ? Vì sao ? Chứng tỏ rằng những ứng suất tiếp và ứng suất uốn đềuthay đổi có chu kỳ luân hồi ? b ) Viết công ửiức và nêu ý nghĩa của những thông số ZH và Ze trongcơng thức kiểm nghiệm răng tíieo độ bến tiếp xúc, rir đó suy ra giảipháp để cải tổ sức bền của bánh răng. c ) Nêu ý nghĩa và nghiên cứu và phân tích những yếu tố ảnh hưởng tác động của hệ sốKH ( 3 và KF | 3 ưong cơng thức tính bánh răng theo độ bền tiếp xúc vàtheo độ bền uốn. Nêu những giải pháp đe tai ưọng phân bổ đều ưênchiều dài đưòmg tiếp xúc. 2.2. Một người mua mang đến một bánh ữụ răng thảng đã bị hỏng ( do mịn ; tróc rỗ mặt phẳng hay do răng bị gãy ... ) và ý kiến đề nghị phong cách thiết kế lạiđể sản xuất bánh răng mới thay thế sửa chữa bánh răng bị hỏng trên. a ) Để chế tạo bánh răng mới thay thế sửa chữa bánh răng bị hỏng thìcần phải xác lập những thông số kỹ thuật nào của bánh ' ăng. b ) Để xác lập những thơng số đó, cần phải đo những kích thướcnào của bánh răng ? Câu 3. Cho cấu trúc tay quay để tạo lực như hình 1.4. Biết lực dọctrục tác động ảnh hưởng lên vít me là Fa = 75.000 N ; vít có số đầu mối z = 1 ; bước ren p = 8 ; những đường kính d = 55 mm và d2 = 51 min và renthang có ot = 30 ừ. Mayơ, tay địn và bulơng đều bằng ữiép có25 NẢM OLYMPIC C ơ HỌC TỒN QCơch = 220MP a ; hệ Số ma sát giữa vít bằng thép và đai Ốc bằng đồnglà f = 0,15. Không kiêm tra lực xiêt ; tải trọng ngồi khơng đơi vàchọn [ n ] = 6.3.1. Chứng minh rằng truyền động trục vít me - đai ốc có khả năngtự hãm. Hiệu suất truyền động T | = 0,3. 3.2. Xác định tỷ số ưuyền quy ước. 3.3. Xác định lực tính năng lên tay đòn quay. 3.4. Xác định đường kính bulơng để ghép tay địn với mayơ ửìeo haiphưomg án lắp khơng khe hở và lắp có khe hở với chiều dày h i = h2 = 8 mm. Nêu nhận xét và chọn giải pháp sừ dụng ? Vì sao ? Ghi chúa ) Có thể sử dụng cơng thức sau để tính đường kính ngồi renbulơng ( khi khơng có những bảng ữa những thơng số đường kính ren ) : CÁC ĐỀ THỈ CHỈ TIÉT MÁ Y CHÍNH THỨC 2002 - 2013 d = di + 2. h với h = 0,54 p. p là bước ren ( với bulơng có đường kínhđến 30 mm, hoàn toàn có thể lấy p theo dãy sau : 2,5 ; 2,0 ; 1,5 ; 0,75 và 0,5 mm ). b ) Dãy tiêu chuẩn đường kính bulơng ( dãy 1 ) : M8p ; MlOp ; M12p ; M16p ; M18p ; M20p ; M30p ; ... ĐỀ THI NĂM 2004C âu 1.1.1. Các dạng tiếp xúc và những thông số kỹ thuật đặc trưng về điều kiện kèm theo làmviệc của những mặt phẳng aoi tiep đã gặp trong tính tốn chi tiết máy. 1.2. Viết biểu ứiức tính đại lượng đặc trưng về điều kiện kèm theo chịu tải khihai mặt tiếp xúc lứiau và nêu số lượng giới hạn sử dụng cơng tliức đó. 13. a ) bi. Tại sao ma sát và mịn trong ổ đũa trụ lại nhỏ hơn trong ổb ) Chứng minh rằng khi vịng ưong quay ửù tuổi Uiọ của ổlăn lóm hom khi vịng ngồi quay ( minh họa bàng hình vẽ tần sổthay đoi ưng suất trên vòng ổ ). Yếu tố này được xét đến khi tính ổ như ứiế nào ? Câu 2.2. 1. a ) Các loại tải trọng tính năng trên chi tiết máy ( định nghĩa ). Trong tính tốn cần phân biệt những loại tải trọng gì ? Cho thí dụminh họa. b ) Tính ứng suất được cho phép ứng với những trường hợp : chi ưếtmáy chịu ứng suất không đoi, ưng suất ửiay đổi không thay đổi và khôngổn định. Y nghĩa của thông số tuổi ứiọ KN. 25 NĂM OLYMPIC C ơ HỌC TO入 N QUÔC2. 2. Viết và giai thích ý nghĩa những đại lượng trong cơng thức tính hệsố tuổi ửiọ Khl và Kfl khi xác lập ứng suất được cho phép ưong truyềnđộng bánh răng. Các gia ừị giơi hạn của Khl và Kfl. Câu 3. Cho cấu trúc như hình vẽ ( Hình ]. 5 ) 3.1. Ống 1 được hàn với tấm 2 có chiều dày S [ = 8 mm băng mốihàn có cạnh hàn K như hình vẽ ; hàn tay, dùng que hàn E42. Vật liệuống và giá bằng thép CT3 có ơch = 225MP a, thông số an tồn khi xácđịnh ứng suất được cho phép s = 1, 5. Chịu ngoại lực R = 4000ON vàmômen T = l, 75.106 Nmm. ống có đường kính ngồi d = 100 mrn, đường kinh trong d〇 = 68 mm và chieu cao h = 200 mma ) Xác định kích cỡ cạnh hàn K.b ) Có thể thay cấu trúc mối hàn đã cho bằng mối hàn chừ Kđược không ? CÁC ĐỀ THỈ CHI TIÊT MÁ Y CHÍNH THỨC 2002 - 2013 - Vẽ kết Cấu mối hàn chữ K và tính kiểm nghiệm mối hàn ( hàn giáp mối ) - Có nên sửa chữa thay thế mối hàn đã cho bằng mối hàn chữ Kkhơng ? Vì sao ? c ) Trình bày chiêu thức tính mối hàn khi tải trọng ửiay đổitừ RMin = 0 đến RMax = R và T = constXác định thông số giảm ứng suất được cho phép Y và ứng suất chophép, biết thông số tập trung chuyên sâu ứng suất = 2,5. 3.2. Chi tiết 2 được ghép nối với thanh thép chữu ( N = 28 ) cóchiều dày s2 = 6 mm bằng mối ghép sáu bulơng có sơ đồ như hình vẽvà kích ửiước a = 100 mm. a ) Xác định đường kính bulơng ( dùng bulơng lắp có khe hở ) để kẹp chặt tấm 2 với giá với điều kiện kèm theo : Hệ sổ bảo đảm an toàn khi xác địnhlực xiết chặt k = 1,5, bulơng bằng diép 45 có ơch = 350MP a, khơngkiểm tra lực xiết do đó chọn thông số bảo đảm an toàn khi xác lập ứng suất chophép s = 2,5, thông số giam tai Ằ = 0,25 và thông số ma sát f = 0,15 ( khơngcần tính đúng chuẩn lại thông số giảm tải X ). b ) Trình bày giải pháp tính bulơng khi : - Tải trọng R ửiay đổi từ R mú, = 0 đến RMax = R và T = const. - Tải trọng R = const và T biến hóa từ Tviin = 0 đến TMax = T.Chú thíchKích thước những yếu tổ của mối ghép bulơng được chọn theođưịng kính ngồi của ren như sau : Đường kính đinh renM l2MlóM20M2425 NĂM OLYMPIC c ơ HỌC TOẲN QC10Kích thước trong di ( mm ) 10,10613,38517,29420,752 Chiều cao đai ốc H ( mm ) 10141619K ích thước chìa vặn s ( mm ) 19243036C hiều dày đệm h〇 ( mm ) 3,54,55,5 ĐÊ THI NĂM 2005C âul. 1. 1. a ) Trình bày những nguyên tắc về chọn vật tư khi tính tốnthiết kế chi tiết máy. b ) Nhừng ngun tắc đó biểu lộ ữong việc chọn vật tư chếtạo trục vít và bánh vít như thế nào ? Vì sao vật tư vành răng bánh vít được chọn phu ửiuộc vào vậntốc trượt ? 1.2. a ) Nêu những đặc thù tính tốn phong cách thiết kế chi tiết máy. b ) Vì sao phải triển khai ứủết kế chi tiet máy theo hai bước : Tính phong cách thiết kế và tính kiểm nghiệm ? c ) Lấy ba ví dụ cho ba chi tiết khác nhau để giai thích thêm vềđặc điểm này. d ) Với những size và thơng sổ thu được trong bước tínhửiiết kế, khi kiểm nghiệm khơng đạt u cầu cần giải quyết và xử lý như ửiế nào ? e ) Lấy ba ví dụ cho ba loại chi tiết khác nhau và nêu cácgiai pháp hoàn toàn có thể sử dụng nếu trong bước tính kiểm nghiệm khôngđạt nhu yếu. Câu 2. Cho cấu trúc mối ghép hàn ( hình 1.6 a ), để hàn chi tiết 1 ( thanh thép L90 X 90 X 9, diện tích quy hoạnh mặt phẳng cắt A = 14 cm2 ) hàn với tấm2 có chiều dày 5 = 12 mm. Vật liệu của hai chi tiết bàng thép CT3 có [ ơ ] k = 160MP a, hàn bằng tay với que hàn 42A. 11C ÁC ĐẾ THI CHI TIÉT MÁY CHÍNH THỨC 2002 - 2013H ình 1.6 b2. 1. Xác định chiều dài mối hàn dọc li và 12 khi mối ghép chịu tảiữọng dọc trục F ( N ). Biết khoảng cách e i = 25, lmm, cạnh hàn k và [ x ]. 2.2. Xác định kích cỡ cạnh hàn “ k ” khi mối ghép đồng thờichịu tải trọng F = 6.104 N và T = 3,5. 106N mm ; chiều dài cạnh hàn li = 155 mm và 12 = 60 mm, khoảng cách từ ữ-ọng tâm tiết diện mốihàn đến đưòng tâm ưục x-x là h i = 27 mm và h2 = 67 mm và ứngsuất được cho phép của mối hàn [ T ] = 105MP a. 2.3 Nếu biến hóa cấu trúc mối hàn như giải pháp hình 1.6 b. Theobạn giải pháp nào hài hòa và hợp lý hom, vì sao ? ( khơng cần Ưnh đơn cử ). Câu 3. Cho bộ truyền động trục vít ( hình 1.7 a ) _ Biết n ! = 930 vòng / phút ; u = 20 ; m = 6,3 mm ; q = 12,5 vàbánh vít T2 = 300000N mm. Z \ = 2, mơmen trên trục25 NẢM OLYMPIC c ơ HỌC TỒN QC12803. 1. a ) Xác định trị số ( chỉ lấy phần nguyên của giá trị lực ) vàchiều những lực ăn khớp xuất hiẹn ưên mặt phẳng ren trục vít và răngbánh vít ửieo sơ đồ hình 1.7 a ( bỏ lỡ lực ma sát ). b ) Khi trục vít quay theo chieu ngược lại, những lực này có thayđổi khơng ? Vì sao ? 3.2. a ) Xác định độ dơi để lắp vành răng bánh vít với thân khitruyền tai trọng trên, biét : - Vành bánh vít bàng đồng ửianh lắp với thán bánh vít bằnggang ( E2 = Ei = 105MP a ; | H丨 = A = 0,3 ). - Các klch thước mặt phẳng ghép cho ữên hình 1.7 b • Bề mặt ghép được gia cơng với nhám mặt phẳng RZ1 = 3,2 | 0. mvà Rz2 = 6,3 ^ m, f = 0,05 và thông số an tồn k = 1,7. b ) Đọ dơi moi ghép được xác lập khi bánh vít quay theochiều nào ? Vì sao ? CÁC ĐÊ THỈ CHI TIÉTMÁY CHÍNH THỨC 2002 - 201313 ĐÊ THI NĂM 2006C âu 1.1.1. Các thông số kỹ thuật và nhu yếu cơ bản của truyền động cơng suất làgì ( truyền động cơ khí ) ? 1.2. a ) Viết cơng thức tính lực căng trên những nhánh đai : F ] ； F2 ; Viếtcông thức xác lập mối quan hệ của Ft và F〇với góc ơm a l5 hệ sốma sát f ( bỏ lỡ lực căng do lực ly tâm ). Từ đó suy ra giải phápnâng cao năng lực tải bộ truyền đai. b ) Vì sao đai hoàn toàn có thể bị phá hỏng do mỏi ? Viết cơng thức tínhứng suất max và min ( bỏ lỡ ứng suất do lực ly tâm gây ra ). Nêu cácyếu tố ảnh hưởng tác động đến tuổi thọ của bộ truyền đai. 1.3. a ) Nêu và nghiên cứu và phân tích nguyên do dẫn đến tỷ số truyền ửiay đổitrong bộ truyền đai, xích và bánh răng. b ) Ảnh hưởng của tỷ số truyền ửiay đổi đến năng lực làm việccủa bộ truyền và những giai pháp khắc phục ( nếu có ). Câu 2. Cho sơ đồ hộp tụt giảm Cơn - Trụ ( hình 1.8 ). Hình 1.81425 NẲÌA OLYMPIC CO HỌC TỒN QC2. 1. a ) Đặt lực ăn khớp tại những điểm A và B.b ) Viết biểu thức và tính giá ttị ( chi lấy phần nguyên ) những lựcăn khớp ưên cặp bánh côn răng thẳng biết : T i = 150000N mm ; dml = 150 mm ; ỗ i = 13 °. 2.2. Có bao nhiêu giải pháp sắp xếp gối đỡ trục cho trục có lắpbánh răng cơn dẫn. Vẽ những sơ đồ sắp xếp gối đờ ưục đã nêu. 2 3. Cho biết : Ỉ1 = 50 mm ; i2 = 120 mm và I3 = 2001 nm ( xem sơ đồhình 1.8 ) ; Đầu vào lắp khớp nối vịng đàn hồi có D 〇 = 100 mm ( đường kính qua tâm chốt vòng đàn hồi ). a ) Xác định giá trị Fkmin và Fkmax ( chỉ lấy phần nguyên ) và xácđịnh phương chiều của lực Fk ( lực do khóp gây ra ). b ) Tính những phản lực gối tựa trục vào HGT cho sơ đồ bố trínhư hình 2 với Fionax ( chì tính cho giải pháp khi Fkmax ngược chìicuvới Ft ). c ) Xác định tải trọng quy ước Q. cho ổ lắp ửieo sơ đồ ưên hình1. 8 ( sơ đồ chữ “ 0 ” ） biết : sử dụng ổ đũa côn có ( X = 26 〇và V = 1 ; ÍQ = K, = 1 ( Ghi chú : Nếu FaA ^ Fr > e, l ấ y X = 0,40 và Y = 0,45 cotgot ). 2.4. a ) Tính sơ bộ đường kính trục vào HGT, biết [ x ] = 20MP a. b ) Chọn đường kính những đoạn trục có lắp khớp nối, ổ lăn vàbánh răng, biết đưịmg kính trục động cơ điện dđc = 42 mm. Đườngkính những đoạn trục cần thỏa mãn nhu cầu những u cầu gì ? ( Biết dãy tiêuchuẩn đưịmg kính thân trục : .. 30 ; 32 ; 34 ; 36 ; 38 ; 40 ; 42 ; 45 ; … ). c ) Vẽ cấu trúc ưục cho giải pháp đã chọn ( chỉ vẽ hình dángmà khơng cần tỷ suất ). 2.5. Sử dung mối ghép then bằng có kích cỡ 128 X 1 đểtruyền mơmen T i = 150000N mm. Biết đường kính trục d = 38 mm ; CÁC ĐÊ THI CHI TIÉT MÁ Y CHÍNH THỬC 2002 – 201315 chiều sâu rãnh then trên trục và ưên bạc : t i = 5 mm và t2 = 3,3 mrn ; vật tư ửien có [ ơd ] = lOOMPa và [ x ] = 40MP a ( Biết chiều dài tiêuchuẩn cùa then bằng : .. 28 ; 32 ; 36 ; 40 ; 45 ; 50 ; 56 ; 63 ; 70 ; … ). Xác định chiều dài then và chiều dài mayơ bánh răng côn lắptrên trục. 2.6. Nếu thay cặp bánh răng côn thẳng bằng cặp bánh cơn răngcong thì nên chọn hướng răng như thế nào ? Vì sao ? Đầ THI NĂM 2007C âu 1.1. 1. a ) Thế nào là trục ươn, trục bậc. Trong trong thực tiễn b ạ i trục nàođược sử dụng nhiều hơn, lấy hai ví dụ mồi loại để minh họa. b ) Nêu và nghiên cứu và phân tích ưu điểm yếu kém của trục trơn và trục bậc. c ) Nêu những giai pháp để khắc phục những điểm yếu kém của ưụcbậc trong phong cách thiết kế cấu trúc để nâiig cao tính cơng nghệ trong chế tạotrục và những chi tiết láp trên trục. 1.2. a ) Viết biểu ửiức tính giá trị của biên độ ứng suất và ứng suấttrung bình kiũ trục quay một chiều, biết Mu = 150000N mm ; T = 750000N mm ; ừục có đường kính d = 45 mm ; then có kích thướcb = 14 mm và t i = 5,5 mm. Vẽ đồ thị về sự đổi khác của ứng suất uốn ( ơu ) và ứng suất xoắn ( て ) trong một quy trình thay aoi ưng suất. b ) Viết cơng thức tính kiểm nghiệm trục theo thông số bảo đảm an toàn, biết S〇và ST. – Nêu những giai pháp khis < [ S ]. 1625 NẢM OLYMPIC c ơ HỌC TỒN QC - Trường hợp trục quay hai chiều, tính tốn trục theo độbền mỏi có gì ứìay đổi so với trường hợp trục quay mộtchiều ? Vì sao ? Câu 2,2. 1. a ) Nêu những đặc thù chính của nối trục chặt, nổi ưục bù vànối trục đàn hồi là gì ? b ) Nêu nguyên do dẫn đến sự Open lực hướng tâm tácdụng lên trục khi sử dụng nối ưục ? Các giải pháp khắc phục nếu có. c ) Cách xác lập trị số và phương chiều của lực Fk ưong tínhtốn trục và chọn ổ. Lấy ví dụ để minh họa điều vừa nêu là đúng. 2.2. Cho nối trục đĩa có cấu trúc như hình 1.9, biết mômen xoắn tácdụng lên ưục T = 1400N m ; số bulơng z = 6 ; đường kính qua tâmbulơng D〇 = 260 mm ; chiều dày đĩa h i = 10 mm và h2 = 12 mm. Bulơng làm bàng thép C30 có ơch = = 260MP a tưomg ứng với [ ơk ] = lOOMPa ; [ xc ] = 125MP a và [ ơd ] = 240MP a ; thông số ma sát trên bềmặt tiếp xúc f = 0,15 và thông số an tồn s = 1,5. Hình 1.917 CÁC ĐẺ THI CHI TIÊTMÁY CHÍNH THỨC 2002 - 2013 a ) Xác định chiều dày cạnh hàn kmđể hàn đĩa vào may ơ, biết : dm = 1 80 mm. Hệ số tập trung chuyên sâu tải trọng theo chiều dài cạnh hàn là 3 ( chỉ có 1/3 chiều dài cạnh hàn chịu lực ). Tải trọng tĩnh, hàn tay, dùng que hàn E42, đìa bàng ứỉép có [ ơk ] = 157MP a. b ) Xác định đường kính bulơng đề lắp hai nửa nối trục theohai giải pháp : - Lẳp có khe hở ( giải pháp A ). - Lắp không khe hở ( giải pháp B ). c ) Dựa vào tác dụng tính tốn và size nối tTvic đã cho đểquyết định giải pháp sừ dụng cho hài hòa và hợp lý, vì sao ? d ) Ngồi giải pháp đã cho Ưong hình vẽ, cịn hoàn toàn có thể dùng cácphương án nào khác để bảo vệ độ đồng tâm giừa hai đầu trục nối. e ) Nếu sử dụng ba bu lông tinh vừa để định tâin vừa để truyềnlực và ba bu lơng có khe hở lắp xen kẽ nhau để nối hai nửa khớptrục. Theo bạn thì : - Có thể ứìực hiện được khơng ? Vì sao ? - Nếu triển khai được thì nêu phưcmg pháp xác lập đườngkính bulơng cho mối ghép hỗn hợp nối ừên. Giả thiết là đĩa cố đủđộ cứng và chiều dày đủ lớn bảo vệ độ bền cắt và độ bền dập củabulơng ; Các bulơng có cùng đường kính. Ghi chú : Dãy tiêu chuán ren hệ mét : M8 ; M10 ; M12 ; M16 ; M20 ; M24 ; M27 ; ... di 6,647 ; 8,376 ; 10,106 ; 13,835 ; 17,924 ; 20,752 ; 23,752 ; ... 1825 NẨM OLYMPIC C ơ HỌC TỒN QCĐÊ THI NĂM 2008C âu 1.1.1. Thế nào là bánh răng trụ tương đưomg với bánh răng côn ? Xácđịnh những thông số kỹ thuật của bánh trụ tương tự khi thay thế sửa chữa qua tiếtdiện trung bình. Biết những ữỉông số của cặp bánh răng côn Zi, nie, bvà ôj. 1.2. Nếu sửa chữa thay thế qua tiết diện khác ( ví dụ qua tiết diện đáy lớnvới nie ) thì hiệu quả tính tốn sức bền có tíiay đổi khơng ? VI sao ? Xác định những thông số kỹ thuật của bánh răng trụ tưomg đương qua tiết diệnđáy lớn. 1.3. Chứng minh rằng ứng suất tiếp xúc hoặc ứng suất uốn khôngứiay đổi ưèn chièu dái ràng, và thế cho nên, hoàn toàn có thể tính sức bền răng ờbất cứ tiết diện nào. Và để đơn thuần, ta tính qua tiết diện trung bìnhcủa răng. 1.4. Hệ số 0,85 trong những cơng thức tính sức bền bánh cơn răngthẳng có ý nghĩa gì ? Vì sao ? Câu 2.2.1. Cơng dụng của HGT trong mạng lưới hệ thống dẫn động máy. 2.2. Nêu những ưu điểm yếu kém của HGT khai triển ửiường. Cácgiai pháp để khắc phục khi ửùết kế những chi tiết ( bánh răng, trục, ... ) trong HGT khai triền thường. 2 3. Có bao nhiêu giải pháp sắp xếp bánh răng trong sơ đồ HGT haicấp dạng khai triển hoặc đồng trục nếu sử dụng những bánh răng trụthẳng và nghiêng. Hãy nêu những giải pháp sắp xếp tó ứiể. Trongnhững trường hợp nào nên sử dụng những giải pháp sắp xếp tương
