BTL chi tiet may BK Ho chi minh

Bài tập lớn Chi tiết máyDanh sách thành viên và công việc của từng thành viên: Nguyễn Phùng Thành Đạt 1410810 Phân chia công việc, tính toánlựa chọn động cơ điện, tínhtoán thiết kế lựa c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM



NHÓM 2 LỚP L02

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

XÍCH TẢI

GVHD : BÙI TRỌNG HIẾU

TP HCM , tháng 04 năm 2016

Bài tập lớn Chi tiết máy

ĐỀ TÀI

PHƯƠNG ÁN : 3

Hệ thống dẫn động xích tải gồm:

1 – Động cơ điện; 2 – Bộ truyền đai thang; 3 – Hộp giảm tốc bánh răng trụ;

4 – Nối trục đàn hồi; 5 – Bộ phận công tác – Xích tải

Thời gian phục vụ, L (năm): 5

Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.2

(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

Chế độ tải: T1 = T ; t1 = 30s ; T2 = 0,7T ; t2 = 36s

Sai số vòng quay trục máy công tác so với yêu cầu ≤ ±5%

Bài tập lớn Chi tiết máy

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

Nguyễn Phùng Thành Đạt 1410810

Phân chia công việc, tính toánlựa chọn động cơ điện, tínhtoán thiết kế lựa chọn ổ lăn,tính toán trục,kiểm tra, tổng kết

Nguyễn Hải Duy 1410580 Tính toán thiết kế hệ thống đai

thang

Nguyễn Hữu Tưởng 1414989 Tính toán thiết kế hệ thống

bánh răng trụ

Lê Nguyễn Hoàng Thăng 1413646 Tính toán thiết kế hai trục

Nguyễn Minh Đạo 1410759 Tính toán thiết kế hai trục

Bài tập lớn Chi tiết máy

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN, PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I. TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN.

1. Hiệu suất truyền động :

: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

 Vậy, hiệu suất truyền động là: η =0,867

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 = 8,284 kW

3. Công suất cần thiết trên trục động cơ:

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

8,284

9,550,867

Bài tập lớn Chi tiết máy

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

 Số vòng quay sơ bộ của động cơ được xác định bởi:

Số vòng quay của trục đĩa xích tải:

Vận tốcquay, vg/ph

dn

T T

K dn

T T

4A132M4Y

II. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.

1. Tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động:

= = 1458 9,045=

161,2

ñc ch

lv

n u

br

u u

u

Trong đó:

ut = 9,045; ubr = 3,01

III. LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH.

1. Tính toán công suất trên các trục:

 Vậy:

- Số vòng quay trục I là: nI = 486 vòng/phút

- Số vòng quay trục II là: nII = 161,5 vòng/phút

Sai số vòng quay của trục công tác so với yêu cầu là 0,186%

3. Tính toán moment xoắn trên các trục:

 Moment xoắn trên trục động cơ:

=9,55.106 =9,55.1069,357 =61289

1458

ñc ñc

ñc

P T

n

NmmTrong đó:

I

P T

n

NmmTrong đó:

II

P T

n

NmmTrong đó:

PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

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

1. Công suất bộ truyền: P1 = 9,357 kW

b o , mm

h, mm

y o , mm

A,

mm 2

Chiều dài đai, (mm) T 1 , Nm d 1 , mm

Tỷ số truyền thực tế: = 1( −2 ξ) = × −( ) =

d u

d

Sai lệch so với giá trị chọn trước 1,06% < 4%

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

7 Số vòng chạy của đai trong một giây:

s-1 ; vì [i] = 10s-1, do đó điều kiện được thỏa

8 Tính toán lại khoảng cách trục a:

- Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz, ta chọn sơ bộ bằng 1

- Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng (làm việc hai ca) : Cr = 0,8

- Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai:

=238,05

2o

F

NLực vòng có ích:

v

NLực vòng trên mỗi dây đai 340,477 N

14 Từ công thức:

1

f t

+

=

−suy ra:

f o t

o t

F F e

F F

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn (giả sử góc biên dạng bánhđai γ =38o

):

L

i

giờ

PHẦN 3: THIẾT KẾ BÁNH RĂNG TRỤ

1. Thời gian làm việc tính theo giờ:

Lh= Kng x 24 x Kn x 365 x L = x 24 x x 365 x 5 = 24000h

2. Chọn vật liệu cho hai bánh nhỏ và bánh lớn (theo bảng 6.1 [1])

a. Bánh nhỏ: thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241÷285 có 1

Suy ra NHE1 > NHo1 do đó KHL1 = 1

Như vậy theo (6.1a) [1], sơ bộ xác định được:

lim

o

H HL H

H

K S

σ

  =

 

6. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Theo (6.33) [1], ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo (6.1) [1] với v = 2,02 m/s < 5 m/s, Zv = 0,85v0,1 = 0,912; với cấp chínhxác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia

6,45 0,3 1172921

F F

F

F

Y Y

MPa < F2

σ

8. Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Theo (6.48) [1] với Kqt = Tmax/T = 1

- Đường kính đáy răng: df1 = 73,115mm; df2 = 234,49mm

10. Bảng thông số và kích thước bộ truyền:

Thông số Kí hiệu và giá trị

Khoảng cách trục a w = 160mm Môđun pháp m = 2,5mm Chiều rộng vành răng b w = 48mm

Tỉ số truyền u m = 3,01 Góc nghiêng của răng β = 19 2’10’’ 0

Số răng bánh răng z 1 = 30; z 2 = 91

Hệ số dịch chỉnh x 1 = 0; x 2 = 0 Đường kính vòng chia d1 = 79,365mm;

PHẦN 4: THIẾT KẾ 2 TRỤC TRONG HỘP GIẢM TỐC

 Thông số tính toán, lấy ở phần I:

1. Thông số ban đầu:

3. Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 thường hóa hoặc tôi cải thiện Các thông số:Giới hạn bền: 850MPa

τ

×

mmChọn d1 = 40 mm theo tiêu chuẩn

5. Chọn kích thước dọc trục (công thức 10.5 [2]):

1 2

l l≈ + x w+

Trong đó l1 = b1 = 48mm (kết quả tính bộ truyền bánh răng)

x = 10 – khe hở giữa bánh răng và thành trong hộp giảm tốc

Với T1 = 172921,81 Nmm, tra bảng 10.2 [2] với w=30 70÷

1 1 59 59849,14 1638,36 59

1326,37

r Cy

RAy = 312N; RAx = 2842,45N; RCy = 978,95N; RCx = 834,2N

9. Biểu đồ momen uốn, xoắn

 Biểu đồ momen uốn Mx:

 Biểu đồ momen uốn My:

 Biểu đồ momen xoắn:

10. Tính các momen tương đương tại các tiết diện A, B, C và D

11. Xác định đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:

13. Kiểm tra tại tiết diện lắp ổ lăn:

Momen tương đương tại tiết diện lắp ổ lăn:

30,87

C td C

Như vậy, đường kính trục ta vừa chọn để lắp ổ lăn đã thỏa điều kiện

14. Kiểm tra tại tiết diện lắp bánh đai:

30

D td D

15. Thiết kế then lắp trên trục:

Khi thiết kế thường dựa vào đường kính trục để chọn kích thước và tiết diện then:

 Dựa vào đường kính trục ta chọn then bằng tại vị trí lắp bánh răng (dựa vàobảng 9.1a [1])

Đường kính trục: d = 40mm

Kích thước tiết diện then: b = 12mm; h = 8mm

Chiều sâu rãnh then: trên trục t1 = 5mm; trên lỗ t2 = 3,3mm

Bán kính góc lượn rãnh then r: nhỏ nhất 0,25mm; lớn nhất 0,4mm

 Dựa vào đường kính trục ta chọn then bằng tại vị trí lắp bánh đai (dựa vào bảng9.1a [1])

Đường kính trục: d = 30mm

Kích thước tiết diện then: b = 8mm; h = 7mm

Chiều sâu rãnh then: trên trục t1 = 4mm; trên lỗ t2 = 2,8mm

Bán kính góc lượn rãnh then r: nhỏ nhất 0,16mm; lớn nhất 0,25mm

TRỤC II

16. Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45 thường hóa có

τ

mmChọn theo tiêu chuẩn: d2 = 45mm

18. Khoảng cách giữa các ổ trên bánh răng:

2 2

l l≈ + x w+

Trong đó l2 = bw =48mm (kết quả tính bộ truyền bánh răng)

x = 10 – khe hở giữa bánh răng và thành trong hộp giảm tốc

21. Giá trị các lực tác dụng lên trục II:

23. Biểu đồ momen uốn, xoắn:

 Biểu đồ momen M x :

24. Biểu đồ momen M y :

25. Biểu đồ momen xoắn T:

26. Tính các momen tương đương tại các tiết diện A, B, C và D

 Tại tiết diện A:

C td C

M d

Theo tiêu chuẩn ta nên chọn dC = 50mm

28. Phác thảo sơ đồ trục II:

29. Kiểm tra tại tiết diện lắp ổ lăn:

Momen tương đương tại tiết diện lắp ổ lăn:

B td B

M d

mmĐường kính trục lắp ổ lăn tại D chọn giống tiết diện tại B

Như vậy, đường kính trục ta vừa chọn để lắp ổ lăn đã thỏa điều kiện

30. Kiểm tra tại tiết diện lắp khớp nối đàn hồi:

Momen tương đương tại tiết diện lắp khớp nối:

A td A

M d

mm

Như vậy, đường kính trục ta vừa chọn để lắp khớp nối đã thỏa điều kiện.

31. Thiết kế then lắp trên trục:

Khi thiết kế thường dựa vào đường kính trục để chọn kích thước và tiết diện then:

 Dựa vào đường kính trục ta chọn then bằng tại vị trí lắp bánh răng (dựa vàobảng 9.1a [1])

Đường kính trục: d = 50mm

Kích thước tiết diện then: b = 16mm; h = 10mm

Chiều sâu rãnh then: trên trục t1 = 6mm; trên lỗ t2 = 4,3mm

Bán kính góc lượn rãnh then r: nhỏ nhất 0,25mm; lớn nhất 0,4mm

 Dựa vào đường kính trục ta chọn then bằng tại vị trí lắp khớp nối (dựa vàobảng 9.1a [1])

Đường kính trục: d = 43mm

Kích thước tiết diện then: b = 12mm; h = 8mm

Chiều sâu rãnh then: trên trục t1 = 5mm; trên lỗ t2 = 3,3mm

Bán kính góc lượn rãnh then r: nhỏ nhất 0,25mm; lớn nhất 0,4mm

TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI

Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi, nếu hệ số an toàn tại các tiếtdiện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau:

2 2

j j j

[s] – hệ số an toàn cho phép ta chọn [s] = 2,5…3 (khi cần tăng độ cứng, do đó cóthể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

bt d t d

bt d t d

bền mỏi Tra theo bảng 10.7 [1] có

x dj

Ký hiệu tiết diện trên trục I như sau:

Ký hiệu tiết diện trên trục II như sau:

10747, 1

23018, 9

344213, 8

30572,

1233862, 4 2-2 60 - -

21205, 8

42411,

5 431858

1233862, 4 2-3 65 18*11 7

23700,

8 50662

610538, 7

1233862, 4 2-4 60 - -

21205, 8

42411,

0

Từ công thức (4)(5)(6)(8) ta có Bảng 2:

Tiết diện σaj σmj τaj τmj

1-2 32,03 0 9,1 9,1 1-3 15,58 0 11,7 11,7

2-1 0 0 20,2 20,2 2-2 20,37 0 14,5 14,5 2-3 25,76 0 12,2 12,2

Bảng 3: bảng chỉ số của εσ

và ετđối với tiết diện trục có rãnh then:

Lắp căng

Rãnh then

Lắp căng 1-1 45 - 2,25 - 1,75 2,31 1,81 1-2 50 1,9 2,25 2,3 1,75 2,31 2,36 1-3 45 - 2,25 - 1,75 2,31 1,81 1-4 40 1,81 2,25 2,2 1,75 2,31 2,26 2-1 55 1,93 2,75 2,3 2,15 2,81 2,36 2-2 60 - 2,75 - 2,15 2,81 2,21 2-3 65 1,95 2,75 2,3 2,15 2,81 2,31 2-4 60 - 2,75 - 2,15 2,81 2,21

-+ Các trục được gia công trên máy tiện tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra

= 2,5…0,63 µm

, do đó theo bảng 10.8 [1], hệ số tập trung ứng suất do trạng thái

bề mặt Kx = 1,06 Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăngbền Ky = 1

+ Theo bảng 10.11 [1], ứng với kiểu lắp đã chọn, σb

= 600MPa và đường kính của

tiết diện nguy hiểm ta tra được các tỉ số

do lắp căng tại tiết diện

này Trên cơ sở đó dùng giá trị lớn hơn trong 2 giá trị

PHẦN 5: THIẾT KẾ 2 CẶP Ổ LĂN TRONG HỘP GIẢM TỐC

1 Các thông số tính toán cho trước:

Đường kính trong d = 50mm, số vòng quay n2 = 161,5 vòng/phút

3 Điều kiện làm việc và thời gian làm việc:

- Quay một chiều, làm việc 2 ca, một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc

8 giờ, nhiệt độ làm việc của ổ là dưới 100oC, vòng trong quay, làm việc 5 năm

- Thời gian làm việc của ổ:

4 Lực hướng tâm tác động lên các ổ:

a r

F

e VF

Do đó ta chọn ổ đỡ cỡ trung 308 là hợp lý Và ta chọn 2 ổ đỡ tại A và C làgiống nhau

- Tính toán lại tuổi thọ của ổ lăn theo Cd = 31,9 kN

= m ⇔4,05973 =31,9

d

mm C, kN C o , kN

308 40 90 23 2,5 15,08 31,9 21,70

THIẾT KẾ Ổ TRÊN TRỤC II:

8 Lực hướng tâm tác động lên các ổ:

a r

VF

Vậy, theo bảng 11.4 [1], tatra được X = 0,56 và Y = 1,60

- Theo (11.3) [1], tải trọng quy ước:

Do đó ta chọn ổ đỡ cỡ nhẹ 210 là hợp lý Và ta chọn 2 ổ đỡ tại B và D là giốngnhau.

- Tính toán lại tuổi thọ của ổ lăn theo Cd = 27,5 kN

C, kN C o , kN

210 50 90 20 2 12,7 27,5 20,2

Như vậy:

Đối với trục I ta chọn cặp ổ lăn cỡ nặng 308

Đối với trục II ta chọn cặp ổ lăn cỡ trung 210

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí – Tập 1 – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục.

[2] Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc – Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh.

[3] Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí – Tập 2 – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục.