Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn - Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor + Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad + Xác định kích thư
Trang 1MỤC LỤC
TS Vũ Văn Tản (Chủ biên)
TS Vũ Hoa Kỳ, Ths Mạc Văn Giang… (Examply)
ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Trang 2MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5
LỜI NÓI ĐẦU 8
PHẦN 1 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ ĐỀ ĐỒ ÁN CƠ BẢN 9
PHẦN 2 HƯỚNG DẪN TRÌNH BÀY ĐỒ ÁN 29
PHẦN 3 30
CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH CHI TIẾT MÁY 30
PHẦN 4 HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN NỘI DUNG ĐỒ ÁN 35
Chương 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 35
1.1 Chọn động cơ điện 35
1.1.1 Chọn kiểu, loại động cơ 35
1.1.2 Chọn công suất của động cơ 35
1.1.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ 37
1.1.4 Chọn động cơ thực tế 38
1.1.5 Kiểm tra điều kiện mở máy, quá tải 44
1.2 Phân phối tỉ số truyền 45
1.2.1 Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 45
1.2.2 Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc 46
1.3 Tính toán các thông số động lực học trên trục 50
1.3.1 Tính công suất trên các trục 50
1.3.2 Tính số vòng quay trên các trục 50
1.3.3 Tính mô men xoắn trên các trục 50
Chương 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP 51
2.1 Ứng dụng Autodesk Inventor Professional thiết kế bộ truyền Đai thang 51
2.1.1 Chọn loại đai 51
2.1.2 Chọn đường kính bánh đai chủ động 51
2.1.3 Tính đường kính bánh bị động: 51
2.1.4 Chọn khoảng cách trục 51
2.1.5 Tính chiều dài dây đai: 51
2.1.6 Chọn số dây đai 52
2.1.7 Ứng dụng Autodesk Inventor vào tính toán 52
1
Trang 32.1.8 Kết quả tính toán 56
2.2 Ứng dụng Autodesk Inventor Professional thiết kế bộ truyền đai răng 57
2.2.1 Chọn tiêu chuẩn thiết kế 57
2.2.2 Tính toán module của bộ truyền đai 57
2.2.2 Tính chọn chiều rông dây đai 58
2.2.3 Xác định số răng các bánh đai 58_Toc497120079 2.2.4 Tính chọn số răng dây đai 59
2.2.5 Nhập thông số tính toán lên phần mềm 59
2.2.5.1 Nhập các thông số thiết kế lên bộ truyền 59
2.2.5.2 Kết quả tính toán 61
2.3 Ứng dụng Autodesk Inventor Professional thiết kế bộ truyền Xích 62
2.3.1 Đặt vấn đề 62
2.3.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích 62
2.3.3 Ứng dụng Autodesk Inventor 2016 vào thiết kế bộ truyền xích 66
Chương 3 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP 74
3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ 74
3.1.1 Các thông số biết trước(dựa vào bảng kết quả tính toán mục 1.3) 74
3.1.2 Chọn vật liệu: 74
3.1.3 Tính ứng suất tiếp xúc giới hạn 74
3.1.4 Tính sơ bộ khoảng cách trục 74
3.1.5 Tính sơ bộ mô đun 74
3.1.6 Tính số răng 75
3.1.7.Tính lại góc β 75
3.1.8 Chiều rộng bánh răng 75
3.1.9.Tính số giờ làm việc 75
3.1.10 Nhập các thông số hình học trong Autodesk Inventor gồm: 75
3.1.11 Bảng kết quả tính toán bộ truyền bánh răng trụ 78
3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn 79
3.2.1 Chọn vật liệu: 80
3.2.2 Tính ứng suất giới hạn: 80
3.2.3 Tính sơ bộ đường kính chia ngoài 80
3.2.4 Xác định chiều rộng vành răng 80
Trang 43.2.5.Tính toán số răng 80
3.2.6 Tính đường kính trung bình và mô đun trung bình 81
3.2.7 Tính mô đun 81
3.2.8 Nhập các thông số hình học trong Autodesk Inventor 82
3.2.9 Bảng kết quả tính toán bộ truyền bánh răng côn 84
3.3 Thiết kế bộ truyền Trục vít- bánh vít 85
3.3.1 Các thông số biết trước(dựa vào bảng kết quả tính toán mục 1.3.2) 85
3.3.2 Chọn vật liệu 86
3.3.3.Tính ứng suất giới hạn của bánh vít 86
3.3.4 Xác định số đầu mối ren trục vít và số răng bánh vít 86
3.3.5 Chọn sơ bộ hệ số đường kính 87
3.3.6 Hệ số tải trọng 87
3.3.7 Xác định khoảng cách trục 87
3.3.8 Xác định mô đun của bánh vít 87
3.3.9 Xác định chiều rộng bánh vít 87
3.3.10 Các thông số hình học nhập vào phần mềm Autodesk Inventor 88
Chương 4 THIẾT KẾ TRỤC, CHỌN THEN VÀ Ổ LĂN 92
4.1 Thiết kế trục 92
4.1.1 Tổng quan về chi tiết trục 92
4.1.2 Phân tích các lực tác dụng lên trục 92
4.1.2.1 Lực do khớp nối tác dụng lên trục 92
4.1.2.2 Lực do các bộ truyền tác dụng lên trục 92
4.2.1.3 Tính toán đường kính sơ bộ 96
4.2.1.4 Tính toán sơ bộ chiều dài các đoạn trục 97
4.2.1.5 Thiết kế trục trên phần mềm Autodesk Inventor 100
4.2 Chọn then 104
4.2.1 Chọn kích thước then 104
4.2.2 Kiểm nghiệm then 104
4.2.3 Kiểm tra điều kiện liền bánh răng trục 105
4.3 Chọn ổ lăn 105
4.3.1 Chọn loại ổ lăn 105
4.3.2 Kiểm nghiệm ổ lăn 105
3
Trang 5Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU KHÁC 107
5.1 Tính chọn vít- me đai ốc 107
5.2 Tính chọn mối ghép Ren 109
PHỤ LỤC 113
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Sơ đồ đặc tính tải trọng 36
Bảng 1-2: Tra hiệu suất của các bộ truyền 36
Bảng 1-3: Tỉ số truyền nên dùng các truyền động 37
Bảng 1-4: Các thông số kỹ thuật của động cơ điện K 38
Bảng 1-5: Các thông số kỹ thuật của động cơ điện DK 39
Bảng 1-6: Các thông số kỹ thuật của động cơ điện 4A 41
Bảng 1-7: Tra tỉ số truyền hộp giảm tốc khai triển và phân đôi 45
Bảng 1-8: Tra tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh răng trụ 3 cấp 48
Bảng 2-1: Tra khoảng cách trục bộ truyền đai thang 51
Bảng 2-2: Chọn module của bộ truyền đai răng 57
Bảng 2-3: Chọn module của bộ truyền đai răng 58
Bảng 2-4: Tra bước xích 63
Bảng 2-4: Tra bổ xung bước xích 64
Bảng 2-5: Tra các hệ số tính công suất tương đương 64
Bảng 2-6: Tra các hệ số ảnh hưởng của bôi trơn 65
Bảng 2-6: Tra bước xích lớn nhất 65
Bảng 3-1: Tra số răng tương đươngZ 1p 81
Bảng 3-2: Tra hệ số đường kính trục vít 87
Bảng 3.3: Thông số bộ truyền trục vít- bánh vít 87
Bảng 1 Độ chính xác của các phương pháp gia công cắt gọt chủ yếu 113
Bảng 2 Dung sai lắp ghép then bằng 113
Bảng 3 Dung sai lắp ghép then hoa 113
Bảng 4 Dung sai các lắp ghép khác 113
Bảng 5: dung sai các kích thước không lắp ghép 123
Bảng 6: Tính dung sai theo đặc tính lắp ghép 124
Trang 6Bảng 7: Cấp độ nhám của các phương pháp gia công cắt gọt chủ yếu 124
Bảng 8: Trị số nhám tương ứng với các cấp chính xác 125
Bảng 9: Dung sai độ phẳng và độ thẳng 126
Bảng 10 Dung sai độ trụ, độ tròn, Profin mặt cắt dọc 127
Bảng 11: Dung sai độ song song, độ vuông góc, độ nghiêng, độ đảo mặt mút toàn phần 127
Bảng 12: Dung sai độ đảo hướng kính toàn phần, dung sai độ đồng trục, độ đối xứng, độ giao trục tính theo đường kính 128
Bảng 13: Cơ tính và độ cứng của thép các bon kết cấu chất lượng tốt 128
Bảng 14: Chế độ nhiệt luyện và cơ tính thép thường làm bánh răng 129
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đồ thị tra tỉ số truyền của bộ truyền ngoài hộp giảm tốc Côn-trụ 47
Hình 1.2 Tra tỉ số truyền u1 của hộp giảm tốc trục vít- bánh răng 49
Hình 2.1: Vào môi trường tính toán 52
Hình 2.2: Chọn loại đai 53
Hình 2.3: Chọn bánh đai 53
Hình 2.4: Chọn cơ câu căng đai 54
Hình 2.5: Thông số bánh đai chủ động 54
Hình 2.6: Thông số bánh đai bị động 55
Hình 2.7: Nhập thông số động lực học và các hệ số tính toán 55
Hình 2.8: Kết quả tính toán 56
Hình 2.9 Thông số chiều rộng đai và số răng dây đai 60
Hình 2.10 Thông số của bánh đai chủ động 60
Hình 2.11 Thông số của bánh đai bị động 61
Hình 2.12 Kiểm nghiệm bền 61
Hình 2.13 Mô hình cơ bản của bộ truyền 62
Hình 3.1: Tab Design để nhập các thông số hình học 76
Hình 3.2: Tab Calculation để nhập các thông số động lực học, vật liệu 76
Hình 3.3: Thông số trong bảng Factors để nhập các hệ số tính toán 77
Hình 3.4: Thông số bánh răng chủ động 77
Hình 3.5: Thông số bánh răng bị động 78
5
Trang 7Hình 3.6: Mô hình 3D kết quả 79
Hình 3.7: Bản vẽ biểu diễn thông số cặp bánh răng côn 79
Hình 3.8: nhập các thông số hình học 82
Hình 3.9: nhập các thông số động lực học, vật liệu 82
Hình 3.10: nhập các hệ số tính toán 83
Hình 3.11: Thông số răng chủ động 83
Hình 3.12: Thông số răng bị động 84
Hình 3.13: Mô hình 3D của bộ truyền bánh răng côn 85
Hình 3.14: Thông số của bộ truyền trục vít, bánh vít 86
Hình 3.15: Nhập thông số hình học 88
Hình 3.16: Nhập giá trị khoảng cách trục và hệ số đường kính 89
Hình 3.17: Nhập thông số động lực học, vật liệu 89
Hình 3.18: Nhập hệ số tính toán 89
Hình 3.19: Thông số trục vít 90
Hình 3.20: Thông số bánh vít 90
Hình 3.21: Kết quả tính toán 91
Hình 4.1: Phân loại kết cấu trục 92
Hình 4.2: Sơ đồ tác dụng lực từ bánh răng bị động lên chủ động 93
Hình 4.3: Tác dụng lực từ bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng lên trục 94
Hình 4.4: Tác dụng lực từ bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng lên trục 94
Hình 4.5: Lực tác dụng lên trục hộp giảm tốc bánh răng trụ khai triển 2 cấp 94
Hình 4.6: Lực tác trên bộ truyền bánh răng côn 95
Hình 4.7: Lực tác trên bộ truyền trục vít-bánh vít 96
Hình 4.8: Sơ đồ tính chiều dài các đoạn trục đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp 98
Hình 4.9: Sơ đồ tính chiều dài các đoạn trục đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp 98
Hình 4.10: Sơ đồ tính chiều dài các đoạn trục đối với hộp giảm tốc bánh răng phân đôi 98
Hình 4.11: Sơ đồ tính chiều dài các đoạn trục đối với hộp giảm tốc bánh răng đồng trục 99
Hình 4.12: Sơ đồ tính chiều dài các đoạn trục đối với hộp giảm tốc bánh răng côn 99 Hình 4.13: Sơ đồ tính chiều dài các đoạn trục đối với hộp giảm tốc trục vít-bánh vít 99
Trang 8Hình 4.14: Quy ước chiều hệ quy chiếu với hộp giám tốc có trục nằm ngang 100
Hình 4.15: Thiết kế kết cấu, kích thước cho trục 100
Hình 4.16: Đặt tải trọng 101
Hình 4.17 Biểu đồ lực cắt 101
Hình 4.18 Mômen uốn mặt phẳng yz 101
Hình 4.19 Mô men uốn mặt phẳng xz 102
Hình 4.20 Ứng suất uốn tổng cộng 102
Hình 4.21 Ứng suất xoắn 102
Hình 4.22 Ứng suất tổng cộng 103
Hình 4.23 Đường kính lý tưởng của trục 103
Hình 4.24 Mô hình 3D của trục 103
Hình 4.25 Tab Design then tại vị trí lắp bánh răng 104
Hình 4.26 Tab Calculation kiểm nghiệm 104
Hình 4.27 Mô hình trục sau khi lắp then 104
Hình 4.28 Mô hình tính điều kiện liền trục 105
Hình 4.29 Chọn loại ổ lăn 105
Hình 4.30 Nhập các thông số 106
Hình 4.31 Kết quả chọn ổ lăn 106
Hình 5.1: Kiểm nghiệm vít me 108
Hình 5.2: Mô hình 3D của bộ truyền 108
Hình 5.3: Xác định vị trí và chọn đường kính danh nghĩa của mối ghép ren 110
Hình 5.4: Chọn tiêu chuẩn thiết kế 111
Hình 5.5: Thêm các chi tiết lắp: vòng đệm, đai ốc 111
Hình 5.6: Kiểm nghiệm bền 111
Hình 5.7: Mô hình 3D của mối ghép 112
7
Trang 9LỜI NÓI ĐẦU
Đối với sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí nói riêng và những ngườinghiên cứu Khoa học – Kỹ thuật thuộc lĩnh vực cơ khí nói chung, việc khai thác vàứng dụng tin học trong tính toán thiết kế chi tiết máy là công cụ quan trọng trong quátrình tính toán, thiết kế và mô hình hóa lắp ráp máy
Thiết kế chi tiết máy theo phương pháp truyền thống đã có rất nhiều tài liệutrình bày Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện thiết kế đồ án chi tiết máy của sinh viêncòn gặp khó khăn: Thông số tra cứu nằm ở nhiều tài liệu khác nhau, hệ thống các tiêuchuẩn chưa đồng bộ,… dẫn đến quá trình tính toán, thiết kế mất nhiều thời gian đểtổng hợp tài liệu và tra cứu Để nhanh chóng có tài liệu phục vụ cho sinh viên nghiêncứu và học tập, nhóm tác giả đã biên soạn sách trên cơ sở kết hợp giữa nội dung thiết
kế đồ án chi tiết máy bằng phương pháp truyền thống với các module trên phần mềmAutodesk Inventor nhằm cung cấp cho bạn đọc và người học tài liệu tham khảo hữuích
Cấu trúc của cuốn sách gồm:
Phần 1 Giới thiệu các đề đồ án cơ bản
Phần 2 Hướng dẫn trình bày đồ án
Phần 3 Các ký hiệu dùng trong chi tiết máy
Phần 4 Hướng dẫn thực hiện nội dung đồ án Chi tiết máy
Mặc dù được viết khá cẩn thận, sách khó tránh khỏi những sai sót Mọi lời góp
ý, nhận xét hay đề xuất bổ sung nhằm hoàn thiện sách, xin bạn đọc gửi về theo địa chỉ:
Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí - Khoa Cơ khí - Trường Đại học Sao Đỏ
Xin chân thành cảm ơn!
NHÓM TÁC GIẢ
Trang 10PHẦN 1 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ ĐỀ ĐỒ ÁN CƠ BẢN
ĐỀ 1: Thiết kế hệ dẫn động băng tải theo các thông tin sau:
Vận tốc vòng băng tải: V=0,77m/s
Đường kính tang băng tải: D=350mm
Thời gian phục vụ 7 năm: 1 năm làm việc 292 ngày, 1 ngày làm việc 8 giờ
Yêu cầu:
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Hβ
K =1.3
9
Trang 11- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều tải trọng cho các đôi răng khi ăn khớp tínhcho ứng suất tiếp xúc:K =1,0Hα
Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 12ĐỀ 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải theo các thông tin sau:
0.8T
Hình 2 Đồ thị đặc tính tải trọng 1- Động cơ điện
Đường kính tang băng tải: D=300mm
Chiều cao băng tải: H=2500mm
Thời gian phục vụ 9 năm: 1 tháng làm việc 26 ngày, 1 ngày làm việc 3 ca, 1 ca làmviệc 6 giờ
Yêu cầu:
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Trang 13Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 14ĐỀ 3: Thiết kế hệ dẫn động tang cuốn tải theo các thông tin sau:
Hình 1 Sơ đồ động hộp giảm tốc khai triển
Hình 2 Đồ thị đặc tính tải trọng
Lực kéo băng tải F=8400 N
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Trang 15- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều tải trọng cho các đôi răng khi ăn khớp tínhcho ứng suất tiếp xúc:K =1,0Hα
Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 16ĐỀ 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải theo các thông tin sau:
Hình 1 Sơ đồ động hệ dẫn động băng tải
P
t
P.k bd
Hình 2 Đồ thị đặc tính tải trọng 1- Động cơ điện
2- Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng cấp
1 chiều
Vận tốc vòng băng tải: V=0,65m/s
Đường kính tang băng tải: D=150mm
Thời gian phục vụ 7 năm: 1 năm làm việc 292 ngày, 1 ngày làm việc 8 giờ
Yêu cầu:
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Hβ
K =1.3
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều tải trọng cho các đôi răng khi ăn khớp tínhcho ứng suất tiếp xúc:K =1,0Hα
Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
15
Trang 17Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 18ĐỀ 5: Thiết kế hệ dẫn động băng tải tải theo các thông tin sau:
F V
5 4
Lực băng tải: F=9000N
Vận tốc băng tải: v=0,48 m/s
Đường kính tang: D= 320mm
Chiều cao tang : H=750 mm
Thời gian phục vụ: Lh=20000 giờ
Số ca làm việc: Số ca=2/ngày
Yêu cầu:
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Trang 19- Hệ số quá tải của bộ truyền trục vít-bánh vít chọn:K =1,20
Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 20ĐỀ 6: Thiết kế hệ dẫn động xích tải tải theo các thông tin sau:
4- Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
5- Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
6- Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Lực kéo(lực vòng) trên xích tải: F=7500N
Vận tốc xích tải: V=0,65m/s
Số răng xích tải dẫn: z=17
Bước xích tải: p=65 Lh=20000 giờ
Số ca làm việc: Số ca=2ca /1 ngày
Yêu cầu:
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Hβ
K =1.3
19
Trang 21- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều tải trọng cho các đôi răng khi ăn khớp tínhcho ứng suất tiếp xúc:K =1.0Hα
Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 22ĐỀ 7: Thiết kế hệ dẫn động xích tải theo các thông tin sau:
2- Bộ truyền đai thang
Lực kéo(lực vòng) trên xích tải: F=3500N
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Trang 23Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 24ĐỀ 8: Thiết kế hệ dẫn động thùng trộn theo các thông tin sau:
Hình 1 Sơ đồ động hệ dẫn động thùng trộn
Hình 2 Đồ thị đặc tính tải trọng
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Trang 25Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 26ĐỀ 9: Thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốc khai triển bánh răng trụ răng thẳng
2 cấp theo các thông tin sau:
Thời gian phục vụ 6 năm: 1 năm làm việc 250 ngày, 1 ngày làm việc 8 giờ
Vận tốc vòng tang cuốn: V=1,25(m/s)
Đường kính tang cuốn: D=195(mm)
Yêu cầu:
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Trang 27Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 28ĐỀ 10: Thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốc khai triển bánh răng trụ răng thẳng
2 cấp theo các thông tin sau:
v F
v F
1
2 Trôc I
Thời gian phục vụ 7 năm: 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ngày làm việc 8 giờ
Vận tốc dàixích tải: V=1,25(m/s)
Số răng đĩa xích tải dẫn: Z=19
Bước xích tải: p=80mm
Yêu cầu:
Chương 1 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền: Tính tay
Chương 2 Tính toán bộ truyền ngoài hộp: Tính bằng phần mềm CTM
Chương 3 Tính toán các bộ truyền răng
- Tính toán các bộ truyền răng trên phần mềm Autodesk inventor theo tiêu chuẩn ISO6336:1996; các hệ số:
- Hệ số quá tải của các bộ truyền: KA 1, 2
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi tính ứng suất tiếp xúc:
Hβ
K =1,3
- Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều tải trọng cho các đôi răng khi ăn khớp tínhcho ứng suất tiếp xúc:K =1,0Hα
Kết quả phải đưa ra được mô hình 3D của các bộ truyền răng và các thông số như sau:
rộng vành răng B, lực vòng F , lực hướng kính t F , lực dọc trục n F , vận tốc vòng v, a
hệ số an toàn mỏi S , hệ số an toàn uốn H S … F
27
Trang 29Chương 4 Thiết kế các trục hộp giảm tốc và chọn then, ổ lăn
- Phác thảo 3D kết cấu trục bằng phần mềm: Autodes Inventor
+ Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bằng Autocad
+ Xác định kích thước các đoạn trục chọn vật liệu là Steel với Sy=300MPA, hệ số
biểu đồ ứng suất
+ Gọi bánh răng lắp trên trục
+ Chọn then theo phần mềm Autodesk Inventor
+ Chọn ổ lăn theo phần mềm Autodesk Inventor
Trang 30- Căn lề: Trái: 30mm; Phải: 20mm; Trên: 20mm; Dưới: 20mm
- Front chữ: Times New Roman
- Cỡ chữ 13
- Các hình thức khác theo các Tab sau:
29
Trang 31PHẦN 3 CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH CHI TIẾT MÁY
CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN, CÁC ĐƠN VỊ PHỤ CHUYỂN ĐỔI MỘT SỐ ĐƠN VỊ QUY ƯỚC HỆ TỌA ĐỘ
1 Các ký hiệu dùng trong giáo trình Chi tiết máy
1 a mm Khoảng cách giữa hai trục mang bộ truyền đai, xích, bánh ma
sát
2 a w mm Khoảng cách giữa hai trục mang bộ truyền bánh răng, trục
vít-bánh vít
3 A mm 2 Diện tích tiết diện
5 b mm Chiều rộng của then, chiều rộng dây đai
6 B mm Chiều rộng của bánh răng, bánh đai, đĩa xích, ổ lăn
7 c* Hệ số khe hở chân răng của bộ truyền bánh răng, trục vít- bánh
vít
8 C Hệ số tải trọng động của ổ lă, hệ số độ cứng
9 [C] Hệ số tải trọng động cho phép của ổ lăn(hệ số khả năng tải
động của ổ)
10 C0 Hệ số tải trọng tĩnh của ổ lăn
11 C0 Hệ số tải trọng tĩnh cho phép của ổ lăn(hệ số khả năng tải tĩnh
17 D mm Đường kính vòng ngoài của ổ lăn, đường kính vòng tròn qua
tâm các chốt ở khớp nối, đường kính đỉnh then hoa
19 E MPA Mô đun đàn hồi của vật liệu
20 f Hệ số ma sát trượt của hai bề mặt
22 Fa N Lực tác dụng theo phương dọc trục
23 Fr N Lực tác dụng theo phương hướng kính
24 Ft N Lực tác dụng theo phương tiếp tuyến
25 Fn N Lực tác dụng theo phương pháp tuyến
26 F0 N Lực căng ban đầu của bộ truyền đai
27 g mm Chiều dài đoạn ăn khớp của cặp bánh răng
28 G MPA Mô đun đàn hồi trượt của vật liệu
29 G N, Kg Trọng lượng của vật 1kG=9.80665N
Trang 32STT Ký
30 h mm Chiều cao răng, dây đai, then; đơn vị đo thòi gian giờ
31 ha mm Hệ số chiều cao đỉnh răng
33 J mm4 Mô men quán tính của tiết diện trục, dầm
34 J0 mm4 Mô men quán tính độc cực của tiết diện trục, dầm
35 k mm Kích thước tiết diện mối hàn chồng
36 KA Hệ số quá tải của các bộ truyền
38 Kα Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều cho các đôi răng
39 KHV Hệ số kể đến tải trọng động dùng để tính ứng suất tiếp xúc
40 KHβ Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi
tính ứng suất tiếp xúc
41 KHα Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều tải trọng cho các đôi
răng khi ăn khớp tính cho ứng suất tiếp xúc
42 KFV Hệ số kể đến tải trọng động dùng để tính ứng suất uốn
43 KFβ Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng khi
tính ứng suất uốn
44 KFα Hệ số kể đến sự phân bố tải không đều tải trọng cho các đôi
răng khi ăn khớp tính cho ứng suất uốn
46 L mm Chiều dài mặt nón, chiều dài dây đai, dây xích,
49 m Mũ của đường cong mói, đơn vị đo chiều dài
50 m mm Mô đun của bánh răng, bánh vít
52 mn mm Mô đun pháp tuyến của bánh răng
53 mt mm Mô đun của răng trên mặt mút
56 N μm Độ dôi của mối ghép trụ trơn
57 N Số chu kỳ ứng suất, đơn vị đo lực-Niu tơn
58 N 0 Số chu kỳ cơ sở trong đường cong mỏi
61 b mm Bước răng đo trên vòng tròn chia
62 pb mm Bước răng đo trên vòng tròn cơ sở
67 q N/mm Cường độ tải trọng phân bố theo chiều dài(tải trọng phân bố)
68 Q N Tải trọng quy đổi trong tính ổ lăn
31
Trang 33STT Ký
70 s mm Chiều dày răng đo trên vòng tròn chia
71 sa mm Chiều dày răng đo trên vòng tròn đỉnh răng
72 sf mm Chiều dày răng đo trên vòng tròn chân răng
75 t h Thời gian làm việc của chi tiết máy, của máy
77 tck h Thời gian chu kỳ tải trọng
80 U Số vòng chạy của dây đai trong 1 giây
81 v m/s Vận tốc dài của chuyển động
83 x Hệ số dịch chỉnh khi gia công răng
84 xt Tổng hệ số dịch chỉnh khi gia công răng
86 y mm Độ võng của trục, dầm chịu uốn
88 z Số răng của ánh răng, bánh vít, số đầu mối của ren, trục vít, số
lượng bu lông, đinh tán
89 ztd Số răng tưởng tượng tương đương của bánh răng, bánh vít
90 zH Hệ số kể đến biên dạng răng trong tính toán bộ truyền bánh
răng
91 zM Hệ số kể đến vật liệu trong tính toán bộ truyền răng
92 zε Hệ số kể đến trùng khớp trong tính toán bộ truyền răng
93 α rad, 0 Góc áp lực trên vòng tròn chia, góc tiếp xúc trong ổ đỡ chặn
rad, Góc ăn khớp (góc áp lực trên vòng tròn lăn)
95 αwt rad, 0 Góc ăn khớp đo trên mặt phẳng mút
96 αwn rad, 0 Góc ăn khớp đo trên mặt phẳng pháp
97 β rad, 0 Góc nghiêng của răng xo với đường sinh của mặ trụ, hoặc mặt
nón chia
98 Độ lệch tâm tương đối trong ổ trượt
100 rad, 0 Góc đỉnh nón ma sát, góc đỉnh nón chia của bánh răng côn
101 δF rad, 0 Góc đỉnh mặt nón chân răng
102 l mm Độ giãn dài của một vật
103 εα Hệ số trùng khớp, hay gọi hệ số trùng khớp ngang của hệ số
trùng khớp của bộ truyền bánh răng
105 ε rad/s2 Gia tốc góc của vật quay
106 Hệ số khả năng tải của lớp dầu trong ổ trượt
Trang 34STT Ký
rad, Góc nâng của đường xoắn vít
110 rad, 0 Góc xoắn của trục chịu xoắn
111 mm Bước xoắn của đường xoán vít
117 θ Góc xoay tiết diện của dầm khi chịu uốn
118 ρ mm Bán kính cong của điểm trên đường cong
120 σ MPA Ứng suất pháp cho phép
121 σch MPA Giới hạn chảy của vật liệu
122 σb MPA Giới hạn bền của vật liệu
123 σr MPA Giới hạn mỏi dài hạn của vật liệu
124 σrN MPA Giới hạn mỏi ngắn hạn của vật liệu
125 σ0 MPA Giới hạn mỏi ứng với chu kỳ mạch động
126 σ-1 MPA Giới hạn mỏi ứng với chu kỳ đối xứng
128 [ MPA Ứng suất tiếp cho phép
129 ω rad/s Vận tốc góc của vật quay
130 Cal, Kcal Nhiệt lượng
131 Hệ số trượt trong bộ truyền đai, bộ truyền bánh ma sát
2 Các đơn vị cơ bản
4 Đơn vị đo cường độ dòng điện A
5 Đơn vị đo nhiệt độ nhiệt động học 0K
3 Chuyển đổi một số đơn vị
2 Đơn vị đo nhiệt lượng cal= 4.1858J
33
Trang 357 Đơn vị đo áp suất Pa=N/m2 MPA= 2
N/mm
Trang 36PHẦN 4 HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Chương 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1.1 Chọn động cơ điện
Để chọn được động cơ phải căn cứ vào yêu cầu làm việc, sơ đồ động của hệ dẫn động, đặc tính tải trọng và điều kiện làm việc, quá tải.
Nội dung thực hiện gồm các bước sau:
- Chọn kiểu, loại động cơ;
- Chọn công suất động cơ;
- Chọn tốc độ đồng bộ động cơ;
- Chọn động cơ thực tế;
- Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho đông cơ.
- Phân phối tỉ số truyền
- Tính các thông số động lực học trên trục
1.1.1 Chọn kiểu, loại động cơ
a Đông cơ điện môt chiều:
Loại này sử dụng dòng điện 1 chiều lên có công suất nhỏ mặt khác cần
có bộ biến đổi từ dòng xoay chiều sang 1 chiều do đó dẫn tới làm tăng chi phí do đóvới hệ dẫn động ít dùng
b Đông cơ điện xoay chiều:
Gổm hai loại: Đông cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ Động cơ bapha không đồng bộ lại chia ra kiểu rôto dây cuốn và kiểu rôto lồng sóc
Với hệ dẫn động cơ khí (hệ dẫn động băng tải, xích tải, vít tải dùng với các hộp giảm
tốc) nên sử dụng loại động cơ điện xoay chiều ba pha rôto lồng sóc.
1.1.2 Chọn công suất của động cơ
Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ của động cơ khi làm việc không lớn hơn trị số cho phép.
Để chọn được công suất động cơ trước hết ta phải tính được công suất trên trục côngtác:
t
v- Vận tốc vòng của băng tải, xích tải, tang cuốn, thùng trộn (m/s)
Công suất cần thiết của động cơ:
35
Trang 37danh nghĩa trên trục công tác
và được tính theo biểu thức sau:
i
η - Được tra theo bảng 1-2
Bảng 1-2: Tra hiệu suất của các bộ truyền
Công suất định mức của động cơ:
dm
P P (chọn giá trị lớn hơn gần nhất)
Trang 381.1.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ
Số vòng quay đồng bộ là tốc độ từ trường quay do có hiện tượng trượt khoảng 3% lên
số vòng quay thực tế luôn nhỏ hơn số vòng quay đồng bộ:
n = 1500 x 0,97= 1450 v/p
n = 1000 x 0,97= 970 v/pdbCách xác định số vòng quay đồng bộ như sau:
- Tính số vòng quay trục công tác: n ct
+ Với hệ dẫn động băng tải
3 ct
n 1450
u = =
Bảng 1-3: Tỉ số truyền nên dùng các truyền động
Trang 39TT Loại truyền động Tỉ số truyền lên dùng (u)
Nếu u nhỏ hơn tỉ số truyền nên dùng trong bảng thì chọn lại sb n = 2910 v/pdb
Tính lại
dc sb ct
n
u =
1.1.4 Chọn động cơ thực tế
cơ được tra trong các bảng sau:
Bảng 1-4: Các thông số kỹ thuật của động cơ điện K
K dn
TT
Khốilượngkg
Trang 40K dn
TT
Khốilượngkg
Số vòngquay vg/
ph
dn
IK
K dn
TT
Mô men
vô lăngcủa roto
GD , kgm
Khốilượngkg