BÀI TẬP LỚN MÔN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

BÀI TẬP LỚN MÔN, NGUYÊN LÝ,CHI TIẾT MÁY

BÀI TẬP LỚN MÔN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: Thầy Đỗ Văn Hiến

Bài 1:

1) Chọn Động cơ.

 Tính toán

Chọn các hiệu suất:

 η đ=0,96 (Hiệu suất bộ truyền đai)

 ηol=0,99 (Hiệu suất 1 cặp ổ lăn)

 ηbr=0,97 (Hiệu suất 1 cặp bánh răng)

 ηx=0,93 (Hiệu suất bộ truyền xích)

Dựa trên số liệu hiệu suất bộ tuyền theo bảng 2.3 ( tài liệu “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1” của tác giả Trịnh Chất và Lê Văn Uyển)

Vận tốcquay(vnnng/ph)

Khốilượngkg

 Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí

a) Xác định tỉ số truyền u t của hệ dẫn động:

ut = nđc/nlv = 1445/34,74 = 41,6

b) Phân tỉ số u t cho các bộ truyền: u t = u n ×u h

Chọn uđ = 3,15 ;ux = 3 ; suy ra : uh = ut/ un = ut/(uđ×ηux)= 41,6/(3,15×η3) = 4,4

c) Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục :

Công suất trên các trục :

 Chọn đai vải cao su

 Xác định các thông số của bộ truyền :

Đường kính bánh đai nhỏ : d1 = (5,2…6,4)×η3 = (5,2…6,4)×η3= 164…202 (mm)Chọn d1 = 200 mm

Ta có chiều dài đai:

L = 2a + 0,5×ηπ×η(d1+d2) + (d2 –d1 )2 /4a=4352 (mm).

Cộng thêm từ 100đến 400mm tùy theo cách nối đai

Để nối đai ta tăng chiều dài đai L lên một khoảng mm để nối đai

Số vòng chạy của đai: i = v/L = 15,13/4,352 = 3,48 (vòng/s) <imax = 3…5 (vòng/s)

Góc ôm đai α1 của bánh đai nhỏ: α1 = 1800 –( 570×η (d2 d1))/a = 1630>1500

Chiều rộng b của đai: b = (Ft×ηKđ)/([σσ]F×ηδ) = (314,7×η1,25)/(2,01×η5) = 39,14 (mm); với Kđ = 1,25

Chọn trị số tiêu chuẩn b = 40mm, lấy chiều bánh đai B = 50 mm

Lực căng ban đầu: F0 = σ0×ηb×ηδ = 1,8×η40×η5 = 360 (N)

Lực tác dụng lên trục: Fr = 2×ηF0×ηsin(α1/2) = 2×η360×ηsin(1630/2) = 712,1 (N)

b) Bộ truyền đai thang

 Ch n ọn d1 = 160 mm(đai thang thường)ng)

v = πdd1n1

60000=12 , 11 ¿ ¿

Theo ct 4.2

V i ới ε=0,02 , ⇒d2=ud 1(1−ε )=3 ,15 160.(1−0 , 02)=493 ,92 mm

Ta ch n đọn ường)ng kính chu n dẩn d 2 = 500 mm

⇒ T s truy n th c t : ỉ số truyền thực tế : ố truyền thực tế : ền thực tế : ực tế : ế : u t=

d2

d1(1−ε) =3 ,18

⇒Δtt= u1−u

u .100 %=0 ,95 % < 4% (Đ l ch t s truy n)ộ lệch tỉ số truyền) ệch tỉ số truyền) ỉ số truyền thực tế : ố truyền thực tế : ền thực tế :

Suy ra: các thông s c a đai th a.ố truyền thực tế : ủa đai thỏa ỏa

 Ch n s b kho ng cách tr c a :ọn ơ bộ khoảng cách trục a : ộ lệch tỉ số truyền) ảng cách trục a : ục a :

Theo b ng 4.14:ảng cách trục a :

a

d2=1 ⇒ a=500 mm

l=2 a+0,5 πd (d1+d2)+(d2 −d1)2

Ch n chi u dài đai tiêu chu n : ọn ền thực tế : ẩn d l=2000 mm

S vòng ch y c a đai trong 1s : ố truyền thực tế : ạy của đai trong 1s : ủa đai thỏa i=

v

l=6,06 Hz < 10 Hz

a= λ +√λ2−8 Δt2

4

P 1 : công su t trên tr c bánh d n trất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất ục a : ẫn trường hợp này cũng chính là công suất ường)ng h p này cũng chính là công su t ợp này cũng chính là công suất ất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất

đ ng c , kW (Pộ lệch tỉ số truyền) ơ bộ khoảng cách trục a : đc = 4,76 kW)

[P 0 ] : công su t cho phép, kW đất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất ượp này cũng chính là công suất c xác đ nh theo b ng 4.19ịnh số đai z : ảng cách trục a :

k đ : h s t i tr ng đ ng , theo b ng 4.7ệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ảng cách trục a : ọn ộ lệch tỉ số truyền) ảng cách trục a :

C α - h s k đ n nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a góc ôm ủa đai thỏa α

C l - h s k đ n nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a chi u dài đai, theo b ng 4.16 và 4.19 ủa đai thỏa ền thực tế : ảng cách trục a :

C u - h s k đ n nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a t s truy n, theo b ng 4.17 ủa đai thỏa ỉ số truyền thực tế : ố truyền thực tế : ền thực tế : ảng cách trục a :

C z - h s k đ n nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a s phân b không đ u t i tr ng cho các dây ủa đai thỏa ực tế : ố truyền thực tế : ền thực tế : ảng cách trục a : ọn đai, theo b ng 4.18ảng cách trục a :

 Xác đ nh các kích thịnh số đai z : ưới c ch y u c a bánh đaiủa đai thỏa ế : ủa đai thỏa.

Chi u r ng bánh đai B : ền thực tế : ộ lệch tỉ số truyền) B=( z−1) t+2e=44 mm ; v i ới t=19; e=12,5

Đường)ng kính ngoài bánh đai : (h 0 = 4,2) tra b ng 4.21ảng cách trục a :

P = Pđc ≤ (z×[P])/Kđ

V i [P] = [Pới 0]×Cα×C1×Cu×Cz = 2,68×0,88×1,04×1,14×0.97 = 2,7

Suy ra P = 4,76 ≤ (2,28×2.7)/1,25 = 4,92

V y b truy n bánh đai đậy bộ truyền bánh đai được thỏa ộ lệch tỉ số truyền) ền thực tế : ượp này cũng chính là công suất c th aỏa

 Tu i th đaiổi thọ đai ọn

L c vòng có íchực tế : :

- σ t là ng su t có ích :ức = ất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất σt = Ft/(z×A1) = 393/(2×81) = 2,42 (Mpa)

- σ v là ng su t do l c căng ph gây nên : ức = ất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất ực tế : ục a : σt = Fv/ A1 = p××10-6 = 1200××10

-6 = 0,18 (Mpa) ( v i ới p là kh i lố truyền thực tế : ượp này cũng chính là công suất ng riêng c a đai )ủa đai thỏa

- σ u1 là ng su t u n : ức = ất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất ố truyền thực tế : σ ul = E× = 100× = 3,125 (Mpa)

V i ới E là môđun đàn h i c a đai , ồi của đai , ủa đai thỏa E = 100 (Mpa)

=> σ max = σ 0 + 0,5σ t + σ v + σ u1 = 1,506+ 0,5×2,42 + 0,18 + 3,125 = 5,921 (Mpa)

Suy ra:

Tu i th đaiổi thọ đai ọn :

Lh = = = 6536,3 giờng)

σ r : gi i h n m i c a đai thang , ới ạy của đai trong 1s : ỏa ủa đai thỏa σr = 9 Mpa

m: ch s mũ c a đỉ số truyền thực tế : ố truyền thực tế : ủa đai thỏa ường)ng cong m i , đ i v i đai thang ỏa ố truyền thực tế : ới m = 8

i : s l n u n c a đai trong 1 giây , ố truyền thực tế : ầu : ố truyền thực tế : ủa đai thỏa i = v/l = 12,11/2 = 6.055 (l n/s)ầu :

46 ×η 5712

1605004420002_905

3) Tính toán thi t k b truy n xích ết kế bộ truyền xích ết kế bộ truyền xích ộng cơ ền xích

Các thông s ban đ u:ố truyền thực tế : ầu :

Ch n xích ng con lăn ọn ố truyền thực tế :

b) Ch n s răng ọn loại xích ố răng

V i u = 3 ta ch n s răng đĩa xích nh zới ọn ố truyền thực tế : ỏa 1 = 25 > zmin = 17 19

Do đó, s răng đĩa xích l n zố truyền thực tế : ới 2 = uz1 = 3.25 = 75 < zmax = 120

k = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc

Ta có:

o k0 – h s nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a cách b trí b truy n: =90ủa đai thỏa ố truyền thực tế : ộ lệch tỉ số truyền) ền thực tế : β =90 o => k0 = 1,25

o ka - h s k đ n nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a kh ng cách tr c: ch n a = (3050)p ủa đai thỏa ảng cách trục a : ục a : ọn

=> ka = 1

o kđc – h s k đ n kh năng đi u ch nh l c căng xích: ch n kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ền thực tế : ỉ số truyền thực tế : ực tế : ọn đc = 1

o kbt – h s k đ n k đ n kh năng đi u ki n bôi tr n: kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ền thực tế : ệch tỉ số truyền) ơ bộ khoảng cách trục a : bt= 1,3 (b ộ lệch tỉ số truyền)truy n làm vi c trong môi trền thực tế : ệch tỉ số truyền) ường)ng có b i, ch t l ng bôi tr n đ t yêu ục a : ất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất ỏa ơ bộ khoảng cách trục a : ạy của đai trong 1s :

c u)ầu :

o kđ – h s t i tr ng đ ng: ch n kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ảng cách trục a : ọn ộ lệch tỉ số truyền) ọn đ = 1,3

o kc – h s k đ n ch đ làm vi c: ch n kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ế : ộ lệch tỉ số truyền) ệch tỉ số truyền) ọn c = 1,25 (s ca làm vi c là )ố truyền thực tế : ệch tỉ số truyền)

 k = 1,25.1.1.1,3.1,3.1,25= 2,64

 Pt = P.k.kz.kn = 4,34.2,64.1.0,48 = 5,5 (kW)

Tra b ng 5.5 (1) v i Pảng cách trục a : ới t = 5,5kW < [P]= 5,83 KW; n01 = 50 vòng/phút,

 Bưới c xích: p = 31,75 (mm)

d) Xác đ nh kho ng cách tr c và s m t xích ịnh khoảng cách trục và số mắt xích ảng cách trục và số mắt xích ục và số mắt xích ố răng ắt xích.

Ch n s b : a = 40.p = 40 31,75 = 1270 (mm)ọn ơ bộ khoảng cách trục a : ộ lệch tỉ số truyền)

S m t xích: ố truyền thực tế : ắt xích:

Đ xích không quá căng, c n gi m 1 lể đến ảnh hưởng của góc ôm α ầu : ảng cách trục a : ượp này cũng chính là công suất ng: a = 0,003a’ = 0,003.1481 = Δa = 0,003a’ = 0,003.1481 = 4,443 (mm)

Suy ra: a = a’ – a = 1481-4,443 = 1476,5 (mm)Δa = 0,003a’ = 0,003.1481 =

S l n va đ p xích: tra b ng 5.9 v i p =38,1( mm) ố truyền thực tế : ầu : ậy bộ truyền bánh đai được thỏa ảng cách trục a : ới

 S l n va đ p xích cho phép [i] = 20 ố truyền thực tế : ầu : ậy bộ truyền bánh đai được thỏa

 i= (z1.n1)/(15.X) = (25.104)/(15.132) = 1,31 < [i] = 25

e) Ki m nghi m xích v đ b n: ểm nghiệm xích về độ bền: ệm xích về độ bền: ề độ bền: ộ bền: ề độ bền: S = Q/(kđ.Ft + F0 + Fv) [S]

o Q – t i trong h ng: tra b ng 5.2 v i p = 31,75 mm ảng cách trục a : ỏa ảng cách trục a : ới

 Q = 88,5.103 N ; kh i lố truyền thực tế : ượp này cũng chính là công suất ng 1m xích: q = 3,8 kg

o Kđ – h s t i trong đ ng: ch đ làm vi c trung bình kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ảng cách trục a : ộ lệch tỉ số truyền) ế : ộ lệch tỉ số truyền) ệch tỉ số truyền) đ = 1,2

o Ft – l c vòng: Fực tế : t = (1000.P)/v = (1000.P.60000)/(z1.p.n1) = 3155 (N)

o Fv – l c căng do l c ly tâm gây ra: Fực tế : ực tế : v = q.v 2 = q[(z1.p.n1)/60000]2 = 7,19 (N)

o F0 –l c do tr ng lực tế : ọn ượp này cũng chính là công suất ng nhánh xích b đ ng gây ra: Fịnh số đai z : ộ lệch tỉ số truyền) 0 = 9,81.kf.q.a

V i kới f – h s ph thu c đ võng c a xích: = 90ệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ục a : ộ lệch tỉ số truyền) ộ lệch tỉ số truyền) ủa đai thỏa β =90 0 nên kf = 1

f) Xác đ nh th ng s c a đĩa xích ịnh khoảng cách trục và số mắt xích ố răng ố răng ủa đĩa xích.

Đường)ng kính vòng chia:

 d1 = p/sin(180/z1) = 31,75/sin(180/25) = 253(mm)

 d2 = p/sin(180/z2) = 31,75/sin(180/75) = 758 (mm)

Đường)ng kính đ nh răng: ỉ số truyền thực tế :

 da1 = p[0,5 + cotg( /zπ/z 1)] = 31,75[0,5 + cotg( /25)] = 267 (mm)π/z

 da2 = p[0,5 + cotg( /zπ/z 2)] = 31,75[0,5 + cotg( /75)] = 773 (mm)π/z

Bán kính đáy răng: r = 0,5025.d’1 + 0,05 = 0,5025.19,05 + 0,05 = 9,62 ; v i ới d’1 = 19,05 – tra b ng 5.2ảng cách trục a :

Đường)ng kính chân răng:

o A: diện tích của bản lề: tra bảng 5.12 ta được A = 262 (mm2 )

o kr- hệ số ảnh hưởng của răng đĩa xích: kr = 0,42 (z1 = 25)

o Kd – hệ số phân bố tải giữa các dãy xích: do có 1 dãy nên Kd = 1

Số răng trên đĩa xích nhỏ z1 25

Số răng trên đĩa xích lớn z2 75

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ d1 (mm) 253

Đường kính vòng chia đĩa xích lớn d2 (mm) 758

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ da1 (mm) 267

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn da2 (mm) 773

Bán kính đáy r (mm) 9,62

Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ df1 (mm) 234

Đường kính chân răng đĩa xích lớn df2 (mm) 739

Lực tác dụng lên trục Fr (N) 3312,75

Câu 2:

1) Chọn động cơ

 Tính toán :

Xác định tải trọng tương đương:

Công suất ứng với tải lớn nhất:

Thay số vào công thức trên ta được Ptđ = 4×η =4,17 (kW)

Xác định công suất cần thiết

Chọn:

 𝜂br = 0,96 (hiệu suất của 1 cặp bánh răng trụ được che kín)

 𝜂ol = 0,99 (hiệu suất của cặp ổ lăn)

 𝜂x = 0,93 (hiệu suất của bộ truyền xích để hở)

 𝜂k = 1 (hiệu suất của khớp nối trục)

Dựa trên số liệu hiệu suất bộ tuyền theo bảng 2.3 ( tài liệu “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1” của tác giả Trịnh Chất và Lê Văn Uyển)

Ta có, hiệu suất của toàn bộ hệ thống: 𝜂 = 𝜂br2×𝜂ol4×𝜂x×𝜂k =

0,962×0,994×0,93×1 = 0,823

Công suất cần thiết: Pct = Ptđ/𝜂 = 4,17/0,823 = 5,06 (kW)

Số vòng quay của xích tải khi làm việc:

nlv = (60000×v)/(z×t) = (60000×1)/(20×130) = 23,08 (vòng/phút)

Chọn tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống: utsb= uhsb×η uxsb= 25×η5 = 125

Số vòng quay sơ bộ trên trục đông cơ: nsb = utsb ×η nlv = 23,08 ×η 125 = 2885

(vòng/phút)

Chọn động cơ có số vòng quay đồng bộ nđb = 3000 vòng/phút (2p = 2), sử dụng động cơ DK52-2 với nđc=2900 vòng/phút, Pđc = 7 kW

Dựa vào bảng P 1.2 Các thông số kỹ thuật của đông cơ điện DK, ta có bảng sau:

Ki u ểu

đ ng ộng cơ

cơ

Côngsuất kW

Vận tốcquay vg/

pht

Momenvô-lăngrô-to

GD2kgm2

Tk/Tđn Tmax/Tđn Cos φ Khối

lượngkg

Với : un - tỉ số truyền của bộ truyền xích

uh - tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp

Chọn un = 3 => uh = u/un = 125,6/3 = 41,87

Đối với hộp giảm tốc 2 cấp, để thống nhất hóa tối đa vỏ hộp tạo lợi nhuận cho việc gia công cơ vỏ hộp, chọn θ = 1 , aw2/aw1 = 1,58 và u1 bằng :

u1 = 17,39

u2 = uh/u1 = 41,87/17,39 = 2,41

c) Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục :

Công suất trên các trục :

3) Tính toán thi t k b truy n xích ết kế bộ truyền xích ết kế bộ truyền xích ộng cơ ền xích

Các thông s ban đ u:ố truyền thực tế : ầu :

Ch n xích ng con lăn ọn ố truyền thực tế :

b) Ch n s răng ọn loại xích ố răng

V i u = 3 ta ch n s răng đĩa xích nh zới ọn ố truyền thực tế : ỏa 1 = 25 > zmin = 17 19

Do đó, s răng đĩa xích l n zố truyền thực tế : ới 2 = uz1 = 3.25 = 75 < zmax = 120

k = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc

Ta có:

o k0 – h s nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a cách b trí b truy n: = 90ủa đai thỏa ố truyền thực tế : ộ lệch tỉ số truyền) ền thực tế : β =90 0 => k0 = 1,25

o ka - h s k đ n nh hệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ưởng của góc ôm αng c a kh ng cách tr c: ch n a = (3050)p ủa đai thỏa ảng cách trục a : ục a : ọn

=> ka = 1

o kđc – h s k đ n kh năng đi u ch nh l c căng xích: ch n kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ền thực tế : ỉ số truyền thực tế : ực tế : ọn đc = 1

o kbt – h s k đ n k đ n kh năng đi u ki n bôi tr n: kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ảng cách trục a : ền thực tế : ệch tỉ số truyền) ơ bộ khoảng cách trục a : bt= 1,3 (b ộ lệch tỉ số truyền)truy n làm vi c trong môi trền thực tế : ệch tỉ số truyền) ường)ng có b i, ch t l ng bôi tr n đ t yêu ục a : ất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất ỏa ơ bộ khoảng cách trục a : ạy của đai trong 1s :

c u)ầu :

o kđ – h s t i tr ng đ ng: ch n kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ảng cách trục a : ọn ộ lệch tỉ số truyền) ọn đ = 1,35

o kc – h s k đ n ch đ làm vi c: ch n kệch tỉ số truyền) ố truyền thực tế : ể đến ảnh hưởng của góc ôm α ế : ế : ộ lệch tỉ số truyền) ệch tỉ số truyền) ọn c = 1,25 (s ca làm vi c là ố truyền thực tế : ệch tỉ số truyền)2)

 k = 1,25.1.1.1,3.1,35.1,25 = 2,74

 Pt = P.k.kz.kn = 4,39.2,74.1.1,92 = 23,09 (kW)

Tra b ng 5.5 (1) v i Pảng cách trục a : ới t = 23,09 kW < [P]; n01 = 200 vòng/phút, ta đượp này cũng chính là công suất c

o Bưới c xích: p = 38,1 (mm)

o Đường)ng kính ch t: dố truyền thực tế : c = 11,12 (mm)

o Chi u dài ng: B = 35,46 (mm) ền thực tế : ố truyền thực tế :

o Công su t cho phép [P] =34,8 (kW)ất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất

d) Xác đ nh kho ng cách tr c và s m t xích ịnh khoảng cách trục và số mắt xích ảng cách trục và số mắt xích ục và số mắt xích ố răng ắt xích.

Ch n s b : a = 45.p = 45 38,1 = 1714,5 (mm)ọn ơ bộ khoảng cách trục a : ộ lệch tỉ số truyền)

S m t xích: ố truyền thực tế : ắt xích:

 X = 141,41

 Ch n X = 142ọn

Tính l i kho ng cách truc a: ạy của đai trong 1s : ảng cách trục a :

 a’ = 0,25p{X} = 1970 (mm)