Báo cáo bài tập lớn chi tiết máy đại học quốc gia đại học bách khoa TP HCM

Báo cáo bài tập lớn chi tiết máy đại học quốc gia đại học bách khoa TP HCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

BÀI CÁO BÁO BÀI TẬP LỚN

CHI TIẾT MÁY

ĐỀ

4PHƯƠNG ÁN: 8

TP.HCM tháng 12 năm 2013

Danh sách thành viển và công việc của từng thành viên:

Trương Anh Quốc

Khanh

21101571 Phân chia công việc, mô phỏng hoạt

động hộp giảm tốc kiểm tra, tổng kếtHuỳnh Hữu Thuận 21103491 Tính toán thiết kê lựa chọn đọng cơ

điện, thiết kế hệ thốn đai dẹt

côn

Mục lục

Trang

1 Tính toán chọn động cơ điện 4

PHẦN 1: Chọn động cơ điện, phân phối tỉ số truyền

1 Hiệu suất truyền động:

 Vậy, hiệu suất truyền động là:  0,893

2 Công suất tính toán:

 Trường hợp tải trọng thay đổi thì: Pt = Ptđ (Công suất tương đương)

 “Công suất tương đương” được xác định bởi công thức:

 Vậy, công suất tính toán là: Pt = 3,749 kW

3 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

 Công suất cần thiết trên trục động cơ điện được xác định bởi:

3,749

4,1980,893

 Vậy, công suất cần thiết trên trục động cơ là: Pct = 4,198 kW

4 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Tra bảng ,ta chọn được động cơ sau:

Kiểu độngcơ

CôngsuấtkW

Vận tốcquay, vg/ph

II PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.

1 Tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động:

 1425 17,813

80

ñc t

br

u u

d ol

P

2 Tính toán số vòng quay các trục:

3 Tính toán moment xoắn trên các trục:

 Moment xoắn trên trục động cơ:

9,55.106 9,55.106 4,477 30003,754

1425

ñc ñc

ñc

P T

I

P T

II

P T

I THÔNG SỐ KĨ THUẬT THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT.

1 Công suất bộ truyền: P = 4,477 kW

2 Số vòng quay bánh dẫn: n1 = nđc = 1425 vòng/phút

3 Tỉ số truyền: uđ = 4,453

4 Moment xoắn: T1 = 30003,754 Nmm

II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT.

1 Chọn dạng đai: vải cao su

2 Tính đường kính bánh đai nhỏ d1:

3 1

800 4,54

1 180 1 0,02

d u

d

Sai lệch so với giá trị chọn trước 1,95%

5 Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:

Chọn theo tiêu chuẩn L = 5600 mm = 5,6m

7 Số vòng chạy của đai trong một giây:

P b

Chọn theo tiêu chuẩn b=50 mm

11 Theo bảng 4.5, chọn chiều rộng bánh đai : B= 63mm

12 Lực căng đai ban đầu:

F F

15.Ứng suất lớn nhất trong dây đai:

i

giờ

Phần 2: Tính toán thiết kế hệ thống bánh răng côn

Vì bộ truyền bánh răng ở đây là bộ truyền kín (hộp giảm tốc) được bôi trơn tốt nên

dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng Do đó, ta tiến hành tính toán thiết

Để bộ truyền bán răng có khả năng chạy mòn tốt thì độ rắn của bánh dẫn H1

và bánh bị dẫn H2 phải theo quan hệ: H1 ≥ H2 + (10 ÷ 15) HB

Do đó, đối với bánh dẫn chọn độ rắn trung bình HB1 = 250, đối với bánh bị dẫn chọn độ rắn trung bình HB2 = 228

2 Số chu kì làm việc cơ sở

NHO1 = 30HB2,4 = 30.2502,4 = 1,71.107 chu kì

NHO2 = 30HB2,4 = 30.2282,4 = 1,37.107 chu kì

3 Số chu kì cơ sở

NFO=NFO1=NFO2=5.106 chu kì

4 Số chu kì làm việc tương đương

NHE1 = 60c.[ )3.ni.ti]

= 60.1.320

Trong đó t1= Lh = 0,67Lh; t2=0,24Lh

Lh= Kng.24.Kn.365.L=24.300.5=12000 (giờ)

Từ đây suy ra:

NHE1=60.1.320.(13.0,76 + 0.73.0,24).12000=19,41.107 chu kì

=>> ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán: = = 430,4MPa

7 Ứng suất uốn cho phép:

= .KFL chọn SF theo bảng 6.13 ta có SF=1,75

Môđun vòng chia ngoài: me = = = 4.06 chọn me = 4mm

10.Các thông số chủ yếu của bánh răng

+ Môđun vòng trung bình:

mm= me.(1-0,5 ) = 4.(1-0,5.0,285) = 3,43mm

+ Đường kính vòng chia trung bình:

dm1 = mm.Z1 = 3,43.29 = 99,47mm, dm2 = mm.Z2 = 3,43.130 = 445,9mm+ Chiều rộng vành răng:

12.Kiểm nghiệm ứng suất tiếp:

Ứng suất tiếp xúc được xác định theo công thức:

= ZH.ZM

Trong đó:

ZH - hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, ZH = 1,76 khi = 20o

ZM - hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh rang ăn khớp, ZM = 275 MPa1/2

- hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, = nếu ta lấy = 1,2 thì

Zv - hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng khi HB thì Zv= 0,85v0,1 =

0,85.1,670,1 = 0,895

Kl - hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn thong thưởng chọn Kl = 1

- hệ số ảnh hưởng của kích thước răng:

Suy ra

= 382,26 MPa < = 399,33 MPa

Vậy bộ truyền thỏa mãn điều kiện bên tiếp xúc

Phần 3 : THIẾT KẾ HAI TRỤC TRONG TRONG HỘP GIẢM

TỐC

Phác thảo sơ bộ kết cấu trục :

1 Thiết kế trục 1 trong hộp giảm tốc :

a1 t1

I

1

- Lực tác dụng lên bộ truyền đai : Fr =1600 N

- Lực tác dụng lên bánh răng côn 1 :

chọn d1 = 32 mm theo tiêu chuẩn ( Trang 342 tài liệu [1] ) tại vị trí lắp

bánh ai ầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau : đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

Ta có : l1 = e + u –

d Thu gọn về dầm sức bền , tính các phản lực gối ỡ và biểu ồ đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau : đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

i Biểu ồ Mx :đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

Ta có momen uốn Mx tại các tiết diện A , B , C , D :

ii Biểu ồ My :đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

Momen uốn My tại các tiết diện :

iii Biểu ồ momen xoắn T :đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

2 Thiết kế trục 2 trong hộp giảm tốc :

b Chọn vật liệu làm trục là thép C45 có [σ] = 785 ( Mpa ) chọn ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ( MPa )

c Tính toán đường kính sơ bộ của trục :

Dựa vào bảng 10.2 tài liệu [1] ta chọn kết cấu trục như sau :

l=250

l1

f=90 l/ 2

F F

M M

Ay

Ax

r2 t2

a2 a2 t2

Cy

- Thu gọn về dầm sức bền :

- Tính phản lực tại các gối đỡ :

- Chọn then cho trục 1 : ( Tra bảng 5.2 trang 104 tài liệu [3] )

+ Tại D1 ( ∅ 28 mm) : b * h = 8 * 7 Với chiều sâu rãnh trên trục : 4 mm

+ TẠi A1 ( ∅ 28 mm) : b * h = 8 * 7 Với chiều sâu rãnh trên trục : 4 mm

- Chọn then cho trục 2 : ( Tra bảng 5.2 trang 104 tài liệu [3] )

+ Tại B2 ( ∅ 50 mm) : b * h = 16 * 10 Với chiều sâu rãnh trên trục : 5

mm

+ Tại D2 (∅ 45 mm) : b * h = 14 * 9 Với chiều sâu rãnh trên trục : 5

mm

Với b và h lần lượt là chiều rộng và chiều cao danh nghĩa của then

 Kết cấu trục khi chế tạo :

3 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn :

- Trục 1 : kiểm nghiệm tại các tiết diện A1 , C1 , D1

- Trục 2 : kiểm nghiệm tại các tiết diện A2, C2

Công thức kiểm nghiệm :

Trong đó :

s là hệ số an toàn tính toán

[s] hệ số an toàn cho phép Lấy [s] = 1,5

sσ , sτ hệ số an toàn chỉ xét cho ứng suất uốn và ứng suất xoắn

- Xác định sσ , sτ theo công thức :

 Trong đó :

- σ-1 = 0,45 * σb = 0,45 * 785 = 353,25 ( MPa )

- τ-1 = 0,23 * σb = 0,23 * 785 = 180,55 ( MPa )

- Biên ộ và giá trị trung bình của ứng suất :đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

+ Do trục quay nên ứng suất uốn thay ổi theo chu kỳ ối xứng :đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau : đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

σa = σmax = M/W ; σm = 0 ( trên tất cả các tiết diện )

 Tại B2

 Tại C2

 Tại D2

Tổng kết biên ộ và giá trị trung bình của ứng suất tại các tiết diện :đai đầu trục bên trái , và chọn các kích thước khác như sau :

- Hệ số kích thước tra theo bảng 10.3 tài liệu [1] ta được :

+ Tại A1 và D1 : Tra theo thép Cacbon kích thước d = 28 mm ∈ (20-30) mm

+ Tại B2 : Tra theo thép Cacbon kích thước d = 50 mm ∈ (40-50) mm

+ Tại D2 : Tra theo thép Cacbon kích thước d = 45 mm ∈ (40-50) mm

- Hệ số tăng bền bề mặt với kiểu tăng bền là thấm cacbon thì β = 1,5 Tra bảng 10.4 tài liệu [1]

- Hệ số Kσ , Kτ xét đến sự ảnh hưởng của tập trung ứng suất đến độ bền mỏi tra bảng 10.8 - trục có rãnh then Tại Các tiết diện :

+ Tại A1 , B1 , D2 , và B2 : : Nội suy theo bảng 10.8 tài liệu [1]

với σb =785 MPa

- Trị số đối với tiết diện trục tại C1 và C2 ta chọn kiểu lắp

trung gian có độ dôi giữa trụ và ổ bi Theo bảng 7.11 tài liệu [2] ta có thể xác định :

+ Tại C1 : 2,41; =1,84

+ Tại C2 : = 2,41 ; =1,84

Đường kính nhỏ hơn 50 mm, σb =785 MPa

Dựa vào các công thức kiểm nghiệm ta tổng kết được bảng số liệu sau :

Với σ-1 =353,25 MPa , τ-1 = 180,55 MPa

Tiết

diện

d mm

→Theo bảng trên ta thấy các tiết diện đều thỏa điều kiện bền theo hệ số an toàn

Phần 4 Tính toán lựa chọn ổ lăn

 Thiết kế cặp ổ lăn trên trục 1:

nên ta tính theo công thức của ổ đỡ: Q = (X.V.Fr + Y.Fa) Kd.Kt

trong đó: V = 1 (vì vòng trong quay)

X = 1 , Y = 0 (vì Fa / (V.Fr) = 0.037 < e )

- Chọn Kd = 1 (vì làm việc hai ca tải trọng va đập nhẹ)

- Chọn Kt = 1 (vì nhiệt độ làm việc dưới 100 0C)

Ta tính được : Q = 6058.9 N

Khả năng tải động của ổ Cd = Q = 46.8 kN

(vì tốc độ quay của trục 1 là 320.009 vòng/phút nên L = 460.8 triệu vòng) Chọn [C] =48.5 kN > Cd = 46.8 kN

đường kính vòng trong của ổ lăn là d = 35 mm

nên ta chọn hai ổ lăn có ký hiệu là: 307 để lắp trên trục 1

A2 C2 D2

B2

R R

F F

M M

Ay

Ax

r2 t2

a2 a2 t2

ta tính theo công thức của ổ đỡ chặn: Q = (X.V.Fr + Y ) Kd.Kt

X = 0.4 , Y = 1.88 (tra bảng 11.3: ổ đũa côn)

V = 1 (vòng trong quay) , Fr = 1737.9 N

Chọn Kd = 1 (vì làm việc hai ca tải trọng va đập nhẹ)

Chọn Kt = 1 (vì nhiệt độ làm việc dưới 100 0C)

Ta tính được: QA = 1559.8 N

TH2: tính toán ổ lăn tại C:

Fr = 1579 N Fa = 895.9 N

Ta có: = + Fa + SA = 1355.8 N

ta tính theo công thức của ổ đỡ chặn: Q = (X.V.Fr + Y ) Kd.Kt

X = 0.4 , Y = 1.88 (tra bảng 11.3: ổ đũa côn)

V = 1 (vòng trong quay) , Fr = 1579 N

Chọn Kd = 1 (vì làm việc hai ca tải trọng va đập nhẹ)

Chọn Kt = 1 (vì nhiệt độ làm việc dưới 100 0C)

Ta tính được QC = 3180.5 N

Vì QC > QA nên ta chọn ổ lăn tại C để tính

Khả năng tải động của ổ Cd = Q = 15.48 kN

(vì tốc độ quay của trục 1 là 80 vòng/phút nên L = 115.2 triệu vòng)

Chọn [C] =16.5 kN > Cd = 15.48 kN

Đường kính trong của ổ lăn là: 45 mm

Và ta chọn ổ đũa côn nên nên ta chọn hai ổ lăn có ký hiệu là: 7109 để lắp trên trục 2

Tài liệu tham khảo.

- Thiết Kế Chi tiết Máy Công Dụng Chung Thầy : Trần Thiên Phúc