ĐỒ án CHI TIẾT máy THEO HƯỚNG TIN học hóa

Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng YZ Hình 3.14.. Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng XZ... Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh răng trụ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY MẪU

ĐỀ BÀI

Cho Sơ đồ hệ dẫn động xích tải, hộp giảm tốc 3 cấp bánh răng côn, răng trụ phân đôi cấp chậm

Hình 1 Sơ đồ động hệ dẫn động

Hình 2 Đồ thị đặc tính tải trọng

v F

1

2 Trôc I

PHẦN 1 TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY ( 20.0 điểm ) 1.1 Tính toán công suất cần thiết trên các trục, chọn động cơ điện, phân phối

tỉ số truyền, tính số vòng quay của các trục, tính mô men xoắn trên các trục, lập bảng các thông số kỹ thuật

1.2 Thiết kế các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc

Yêu cầu:

- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO 6336:1996 Vật liệu 42CrV6 có σ Hlim=720MPA , σ Flim=530MPA

- Các hệ số: S =1.2H , KHL 1.0 , KA 1.2, KHV 1.0, K =1.0Hα , K =1.0Hβ

- Tính toán được các thông số hình học cơ bản của bộ truyền bánh răng côn

và bánh răng trụ, xác định được lực vòng, lực hướng kính, lực dọc trục tác dụng lên các bộ truyền răng

- Đưa các kết quả tính toán và mô hình của các cặp bánh răng vào thuyết minh

1.3 Thiết kế trục và chọn then

Yêu cầu:

- Vật liệu trục là Stell,   =30 MPA , S =300 MPAy hệ số Poisson µ=0.3

- Đưa các kết quả tính toán vào thuyết minh

1.4 Chọn ổ lăn

Yêu cầu:

- Chọn ổ lăn cho các trục trong hộp giảm tốc trong Autodesk Inventor theo tiêu chuẩn

- Đưa các kết quả tính toán vào thuyết minh

PHẦN 2 MÔ HÌNH HÓA HÌNH HỌC ( 15.0 điểm ) 2.1 Mô hình hóa các bộ truyền răng

2.2 Mô hình hóa các cụm trục gồm (trục, then, ổ lăn)

2.3 Mô hình hóa các cụm trục gồm (trục, then, bánh răng, ổ lăn)

2.4 Mô hình hóa toàn bộ các cụm trục I, II, III, IV gồm (trục, then, bánh răng, ổ lăn)

2.5 Dựng bản vẽ lắp toàn bộ hộp

2.6 Dựng bản vẽ chế tạo 1 chi tiết bánh răng, 1 chi tiết trục

NỘI DUNG THUYẾT MINH

PHẦN 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 1.1 Tính toán công suất cần thiết trên các trục, chọn động cơ điện, phân phối tỉ số truyền, tính số vòng quay của các trục, tính mô men xoắn trên các trục, lập bảng các thông số kỹ thuật

1 Tính công suất cần thiết trên các trục

- Tính công suất làm việc trên trục công tác

Vận tốc quay, Vg/ph

ᶯ%

2 Phân phối tỷ số truyền

- Số vòng quay trên trục công tác:

= 60000.

= 21,978 ( ) -Tỷ số truyền toàn bộ hệ thống:

= đ = 64,837 Chọn : = 6, = 3,975; = 2,719

3 Tính số vòng quay

n1= nđc/1= 1425 ( vg/ph)

n2= n1/u1= 237,5 (vg/ph)

n3= n2/u2= 59,748 (vg/ph)

Bảng 2 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động

1.2 Thiết kế các bộ truyền răng trong hộp giảm tốc

1 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn

- Chọn vật liệu: 42CrV6 có: [σ ] = 720 (MPa), [σ ] = 530 (MPa)

Số liệu biết trước:

Hình 1.2 Các thông số trong tab Calculation

Hình 1.3 Các thông số trong tab Factors

Hình 1.4 Thông số trong tab dimensions trên bánh răng bị động

Hình 1.5 Thông số trong tab dimension trên bánh răng chủ động

Bảng 3 Các thông số của bộ truyền bánh răng côn

12 Góc giữa 2 trục của bánh răng côn 90

Hình 1.6 Mô hình bánh răng côn

2 Thiết kế bánh răng trụ răng nghiêng:

Số liệu cho trước: + Công suất P = 5,13 (KW)

+ Tỉ số truyền u = 3,975 + Số vòng quay n = 237,5 (vg/ph)

- Tính sơ bộ khoảng cách trục với bánh răng nghiêng

= ( + 1) .

[ ] = 178,08 ( ) Chọn aw= 250 (mm)

Chọn m= 3

- Số răng bánh chủ động:

= 2. cos ( + 1) = 32,99 ℎọ = 33

Hình 1.8.Thông số thống kê trong tab Calculation

Hình 1.9.Thông số thống kê trong tab factors

Hình 1.10.Thông số bánh răng nghiêng bị động

Hình 1.11.Thông số bánh răng nghiêng chủ động

Bảng 4 Các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 1.12 Mô hình 3D cặp bánh răng nghiêng

3 Thiết kế bánh răng trụ răng thẳng trong hộp giảm tốc

Số liệu cho trước + Công suất P = 4,78 (kW)

+ Tỉ số truyền u = 2,719 + Số vòng quay n = 59,748 (vg/ph)

- Số răng bánh bị động: Z2= u3.Z1= 122,3 Chọn Z2= 122

- Tính lại khoảng cách trục

Hình 2.14.Thông số trong tab factors

Hình 2.15 Thông số trong tab calcution

Hình 2.16.Thông số bánh răng thẳng chủ động

Hình 2.17 Thông số bánh răng thẳng bị động Bảng 4 Các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Hình 2.18 Mô hình 3D cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm phân đôi

Hình 3.2

- Trị số các lực tác dụng lên truc I:

Lực hướng tâm Fr1 =509,54N Lực tác dụng lên khớp:

Fk= (0,2-0,3)T1/Do=113,72NVới Do= 63 mm

Lực vòng Ft = -1419,259N

Lực dọc trục Fa1 = -84,923N

Mô men xoắn T1 = -35821,03N.mm Mô men xoắn T1=35821,03N.mm

Mô men uốn:

My= Fa1.dm/2= 4450,81N.mm

- Tính sơ bộ đường kính trục

≥0,2 [ ]= 18,14 ℎọ 25

Hình 3.3.Thiết kế kết cấu, kích thước trục I

Hình 3.5 Chọn vật liệu cho tất cả các trục

Hình 3.6 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp khớp nối

Hình 3.7 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh răng

Hình 3.8 Biểu đồ lực cắt trên mặt YZ

Hình 3.9 Biểu đồ lực cắt trên mặt XZ

Hình 3.9 Biểu đồ mô men uốn trên mặt YZ

Hình 3.10 Biểu đồ mô men uốn trên mặt XZ

Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt YZ

Hình 3.12 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt XZ

Hình 3.13 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng YZ

Hình 3.14 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng XZ

Hình 3.15 Biểu đồ ứng suất xoắn

Hình 3.16 Biểu đồ ứng suất pháp do lực dọc gây lên

Hình 3.17 Biểu đồ tổng ứng suất

Hình 3.18 Biểu đồ đường kính lý tưởng

- Chọn then trục 1

Hình 3.19 Chọn loại then

Hình 3.20 Kiểm nghiệm bền cho then

Lực tác dụng lên trục do bánh răng

côn bị động

Lực tác dụng lên trục do bánh răng trụ răng nghiêng chủ động

Lực hướng tâm Fr2= 84,923N Lực hướng tâm Fr= -1725,849N

Lực tiếp tuyến Ft=1419,259 N Lực tiếp tuyến Ft=4655,507N

Lực dọc trục Fa2=509,54N Lực dọc trục Fa= -900,083N

Mô men xoắn trên trục: T2= 206393,63 (N.mm) Mô men xoắn trên trục: T2= -206393,63 (N.mm)

Mô men My= - 80115,7(N.mm) Mô men My= - 45278.67(N.mm)

Hình 3.22 Thiết kế kết cấu, kích thước trục II

Hình 3.23 Chọn vật liệu

Hình 3.24 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh răng côn bị động

Hình 3.7 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh răng trụ răng nghiêng chủ động

Hình 3.25 Biểu đồ lực cắt trên mặt YZ

Hình 3.26 Biểu đồ lực cắt trên mặt XZ

Hình 3.27 Biểu đồ mô men uốn trên mặt YZ

Hình 3.28 Biểu đồ mô men uốn trên mặt XZ

Hình 3.29 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt YZ

Hình 3.30 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt XZ

Hình 3.31 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng YZ

Hình 3.32 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng XZ

Hình 3.33 Biểu đồ ứng suất xoắn

Hình 3.34 Biểu đồ ứng suất pháp do lực dọc gây lên

Hình 3.37 Chọn loại then

Hình 3.38 Kiểm nghiệm bền cho then

+ Chọn then lắp bánh trụ răng nghiêng chủ động

Hình 3.39 Chọn loại then

Hình 3.40 Kiểm nghiệm bền cho then

Lực tác dụng lên trục do bánh răng

nghiêng bị động

Lực tác dụng lên trục do bánh răng trụ răng thẳng

Lực hướng tâm Fr=17285,849 N Lực hướng tâm Fr=-2376,599 N

Lực tiếp tuyến Ft=-4655,507 N Lực tiếp tuyến Ft=-6529,652 N

Lực dọc trục Fa=900,083 N Lực dọc trục Fa= 0 N

Mô men xoắn trên trục: T3 = -764208,89 (N.mm) Mô men xoắn trên trục: T3 = 764208,89 (N.mm)

Mô men My= - 152739,5(N.mm) Mô men My= 0 (N.mm)

Hình 3.42 Thiết kế kết cấu, kích thước trục III

Hình 3.43 Chọn vật liệu

Hình 3.44 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh răng trụ răng nghiêng bị động

Hình 3.45 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh răng trụ răng thẳng chủ động (2 vị trí)

Hình 3.46 Biểu đồ lực cắt trên mặt YZ

Hình 3.47 Biểu đồ lực cắt trên mặt XZ

Hình 3.48 Biểu đồ mô men uốn trên mặt YZ

Hình 3.49 Biểu đồ mô men uốn trên mặt XZ

Hình 3.50 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt YZ

Hình 3.51 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt XZ

Hình 3.52 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng YZ

Hình 3.53 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng XZ

Hình 3.54 Biểu đồ ứng suất xoắn

Hình 3.55 Biểu đồ ứng suất pháp do lực dọc gây lên

Hình 3.58 Chọn loại then

Hình 3.59 Kiểm nghiệm bền cho then

+ Chọn then lắp bánh trụ răng thẳng chủ động (2 then)

Lực hướng tâm Fr=2376,599 N Fk= (0,2-0,3)T4/2Do= -6333,54 N

Với Do= 63 mm Lực tiếp tuyến Ft=6529,652 N

Hình 3.63 Thiết kế kết cấu, kích thước trục IV

Hình 3.64 Chọn vật liệu

Hình 3.65 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp khớp nối (2 khớp)

Hình 3.66 Đặt lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh răng trụ răng thẳng bị động (2 vị trí)

Hình 3.67 Biểu đồ lực cắt trên mặt YZ

Hình 3.68 Biểu đồ lực cắt trên mặt XZ

Hình 3.69 Biểu đồ mô men uốn trên mặt YZ

Hình 3.70 Biểu đồ mô men uốn trên mặt XZ

Hình 3.71 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt YZ

Hình 3.72 Biểu đồ ứng suất uốn trên mặt XZ

Hình 3.73 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng YZ

Hình 3.74 Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt gây ra trên mặt phẳng XZ

Hình 3.75 Biểu đồ ứng suất xoắn

Hình 3.76 Biểu đồ ứng suất pháp do lực dọc gây lên

Hình 3.77 Biểu đồ tổng ứng suất

Hình 3.78 Biểu đồ đường kính lý tưởng

- Chọn then trục 4 (2 then)

Hình 3.82 Kiểm nghiệm bền

2 Chọn ổ lăn trục 2

Hình 3.81 Chọn loại ổ lăn

Hình 3.84 Kiểm nghiệm bền

3 Chọn ổ lăn trục 3

Hình 3.85 Chọn loại ổ lăn

Hình 3.86 Kiểm nghiệm bền

4 Chọn ổ lăn trục 4

Hình 3.87 Chọn loại ổ lăn

Hình 3.88 Kiểm nghiệm bền

PHẦN 2 MÔ HÌNH HÓA 2.1 Mô hình hóa các cặp bánh răng:

Cặp bánh răng 5-6 (2 cặp)

2.2 Mô hình hóa các cụm trục( trục, ổ lăn , then)

Cụm trục I

Cụm trục II

Cụm trục III

Cụm trục IV

2.3 Mô hình hóa các cụm trục( trục, ổ lăn , then, bánh răng)

Cụm trục I

Cụm trục II

Cụm trục III

Cụm trục IV

2.4 Mô hình hóa toàn bộ các cụm trục I, II, III, IV gồm (trục, then, bánh răng, ổ lăn)

2.5 Dựng bản vẽ phác thảo 2D toàn bộ hộp (SV thực hiện bằng tay)

PHẦN 3: LÝ THUYẾT VỀ CHI TIẾT MÁY

2 Khi thiết kế chi tiết Trục cho hộp giảm tốc bằng công cụ Design Trên phần mềm Autodes Inventor theo tiêu chuẩn ISO, nếu chi tiết Trục có phương khác nhau (theo sơ đồ của hệ dẫn động cho trước), thì xác định dấu của các lực và mô men do bánh răng gây ra xác định như thế nào?

- Quy ước hệ trục tọa độ:

Theo tiêu chuẩn ISO áp dụng quy tắc bàn tay trái: trong đó truc Ylấy theo ngón Chỏ, trục Z lấy theo ngón Cái hướng theo phương đường tâm của trục

- Lực Fa cùng chiều với Z lấy dấu (+) và ngược lại

- Lực Ft cùng chiều với X lấy dấu (+) và ngược lại

- Lực Fr cùng chiều với Y lấy dấu (–) và ngược lại

- Mô men xoắn T:Nhìn ngược theo chiều trục Z nếu thấy ký hiệu có chiều cùng chiều kim đồng hồ lấy dấu (+) và ngược lại

- Mô men uốnMy (do Fa gây lên): Nhìn ngược theo chiều trục X nếu thấy ký hiệu có chiều cùng chiều kim đồng hồ lấy dấu (+) và ngược lại