Đồ án nguyên lý chi tiết máy

Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Bộ môn Cơ điện tử Môn Nguyên lý Chi tiết máy BÀI TẬP: Nguyên Lý Chi Tiết Máy Hướng dẫn cách tính toán chọn các thông số như động cơ, hệ thống truyền động, ổ lăn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Môn: Nguyên lý - Chi tiết máy

BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Việt MSSV :

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm:

1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp; 4-Nối trục đàn hồi; 5- Băng tải

Số liệu thiết kế:

Công suất trên trục băng tải, P(kW): 8

Số vòng quay trên trục tang dẫn, n(v/ph): 180

Thời gian phục vụ, L(năm): 7

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

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

Chế độ tải: T1 = T ; T2 = 0,8T

t1 = 22s ; t2=30s

Phần 1: Tính chọn động cơ, phân phối tỷ số truyền, thiết kế

bộ truyền đai thang.

1.TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ

1.1 Chọn hiệu suất truyền động của hệ thống:

* Vì động cơ làm việc với sơ đồ tải trọng thay đổi nên ta chọn động

cơ dựa trên công suất đẳng trị

* Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết:

Pdc ≥ Pct

Với

* Hiệu suất truyền động:

Trong đó : hiệu suất khớp nối

: hiệu suất bộ truyền đai

: hiệu suất bộ truyền bánh răng nón răng thẳng

: hiệu suất ổ lăn.(2 cặp ổ lăn)

⇒

1.2.Tính công suất tương đương:

1.3.Tính công suất cần thuyết

Công suất cần thuyết:

(1)

Chọn động cơ điện thỏa:

1.4.Xác định số vòng quay sơ bộ:

-Ta chọn sơ bộ tỉ số truyền như sau:

Tỷ số truyền chung của hệ:

Trong đó: : tỉ số truyền bộ truyền đai

: tỉ số truyền hộp giảm tốc

:tỉ số truyền khớp nối

⇒

-Số vòng quay sơ bộ của động cơ: (2)

Từ (1) và (2) ta chọn động cơ (dựa vào Phụ lục P1.1 trang 493,

Thiết kế chi tiết máy công dụng chung , Trần Thiên Phúc)

Chọn : tỷ số truyền hộp giảm tốc, chọn theo tiêu chuẩn

Chọn : tỷ số truyền khớp nối, chọn theo tiêu chuẩn

2.2 Tỉ số truyền đai thang được tính lại :

Tỉ số truyền đai thang còn lại là:

3 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG:

Thông số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền đai thang :

+ Công suất bộ truyền:

Theo hình ta chọn đai loại B có α0 = 14; h = 10,5 ; a = 17; h0 = 4,1 ;

Theo bảng 5.11 chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn L = 2120 mm

Kiểm nghiệm số vòng chạy trong 1 giây

-Hệ số xét đến ảnh hưởng của số dây đai ta chọn sơ bộ Cz = 1

-Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng Cr = 0,85 (tải va đập nhẹ)

-Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai

3.9 Ta chọn [P o ] khi d 1 = 200 mm, v = 15,27 m/s và đai loại B:

Dựa vào bảng 4.19 trang 62 Giáo trình: Tính toán thiết kế hệ dẫn

động cơ khí Tập 1, Trịnh Chất - Lê Văn Uyển

3.10 Số đai được xác định theo công thức:

⇒Chọn số đai z = 3 suy ra Cz = 0,95

Ta kiểm nghiệm lại z ≥ 2,29 Do đó ta vẫn chọn z = 3 thỏa

3.11 Các kích thước chủ yếu của đai:

Chọn ứng suất ban đầu:

Lực căng ban đầu:

Lực tác dụng lên trục:

KẾT LUẬN:

Loại tiết diện đai

2120 mm

487 mm

1450 / 2,5 rad

363mm208,2 mm508,2 mm

1777 N

Phần 2: Thiết Kế bộ Truyền Bánh Răng Nón.

Đây là bộ truyền bôi trơn tốt (bộ truyền kín) ta tính toán theo độ bềnmỏi tiếp xúc để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lạiđiều kiện bền uốn

1 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng

Ta chọn loại vật liệu cho bánh răng một cấp là thép C45 thường hóa

Ta chọn như sau:

- Độ rắn bánh nhỏ là 250HB

- Độ rắn bánh lớn là 235HB

2 Ứng suất cho phép

a) Ứng suất tiếp xúc cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể tính sơ bộ theo công thức (3.5)

• Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với chu kỳ cơ sở được cho

trong bảng 3.5

• Hệ số tuổi thọ được xác định theo công thức (3.7)

Trong đó: - số chu kỳ làm việc tương đương

- số chu kỳ làm việc cơ sở

- bậc của đường cong mỏi, có giá trị bằng 6

Đây là bộ truyền bánh răng thẳng nên:

b) Ứng suất uốn cho phép

• Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể chọn sơ bộ bằng công thức (3.20):

– số chu kỳ tương đương

Nội suy theo bảng 3.14 từ công thức:

⇒

• Giá trị có thể xác định gần đúng theo công thức (3.78)

Ta chọn sơ bộ hệ số tải trọng tính

4 Đường kính vòng chia ngoài

Đường kính vòng chia ngoài được xác định bằng công thức (3.79)

8 Các giá trị lực tác dụng lên bộ truyền

Các lực tác dụng lên bánh dẫn được xác định bởi (3.82), (3.83),(3.84):

10 Kiểm tra ứng suất tiếp xúc

Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thông thường chọn

Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng theo (3.63):

Vậy bộ truyền thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc

11 Kiểm nghiệm ứng suất uốn.

Hệ số dạng răng được tính bằng công thức thực nghiệm theo (3.66):

Trong đó: x – hệ số dịch chỉnh Do không dịch chỉnh nên x=0

– số răng tương đương

Xác định số răng tương đương:

Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám: khi phay mà mài răng

Hệ số kích thước tính theo công thức (3.72):

Thông số Ký hiệu Giá trị

Phần 3: Thiết kế trục.

1.Vật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép:

Chọn thép C45 có các ứng suất theo bảng 7.1 và bảng 7.2:

Chọn: đối với trục vào và ra

2.Thiết kế sơ bộ theo mômen xoắn:

Theo công thức 7.2 ta có:

Suy ra:

Theo tiêu chuẩn chọn:

Dựa vào đường kính trên và các kích thước ta phác thảo kích thước hộp giảm tốc:

3 Thiết kế trục:

Ngoài mômen xoắn, trục còn chụi tác dụng của mômen uốn, lực cắt , lực kéo và lực nén Do đó sau khi tính sơ bộ các kích thước chiều dài trục ta tiến hành thiết kế trục dưới dạng tác động đồng thời mômen uốn và mômen xoắn

a) Trục 1

Dựa vào các công thức ở các chương trước ta xác định các lực đặt lên bánh răng và bánh đai

-Lực tác dụng lên bánh răng: (làm tròn lên để dễ tính toán)

-Lực tác dụng lên bánh đai: (lấy số liệu tính toán ở trên) Áp dụng phương trình cân bằng mômen và phương trình cân bằng lực ta xác định được các lực của các ổ tác dụng lên trục:

Ta ra được các giá trị sau (chiều được xác định trong biểu đồ): • Mặt phẳng (yOz):

• Mặt phẳng (xOz):

Đường kính các tiết diện theo công thức (7.5): , chọn sơ bộ :

Theo tiêu chuẩn và yêu cầu về kết cấu ta chọn các tiết diện có các giá trị sau:

Kiểm tra lại các đường kính đều bé hơn 30mm nên việc chọn là hợp lý

Phác thảo trục 1:

Đường kính các tiết diện theo công thức (7.5): , chọn sơ bộ

Theo tiêu chuẩn và yêu cầu về kết cấu ta chọn các tiết diện có các giá trị sau:

-Kiểm tra theo hệ số an toàn

-Ta kiểm tra tất cả các tiết diện đã có đường kính được xác định bằngtính toán phía trên Hai tiết diện lắp ổ trên trên cùng một trục cóđường kính như nhau nên ta chỉ kiểm tra tiết diện ổ chụi tải trọng lớnnhất trong hai ổ

-Hệ số an toàn của trục truyền được xác định theo công thức (7.6): -

Biên độ và giá trị trung bình các ứng suất:

Do trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (7.11):

M 0 0 18,39

Hệ số ᴪσ và ᴪτ xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ

bền mỏi và phụ thuộc vào tính vật liệu tra bảng 7.4: ᴪσ =0,10 và

ᴪτ = 0,05

Hệ số Kσ và Kτ xét đến ảnh hưởng của tập trung ứng suất đến bộ bền

mỏi bảng 7.7 :

⇒Nội suy từ bảng 7.7 ta được: Kσ =2,03 và Kτ = 1,87

Hệ số ɛσ và ɛτ tại các tiết diện theo bảng 7.5:

Ta được bảng số liệu sau:

Tương tự các điểm còn lại:

5 Kiểm tra then

Kiểm tra độ bền dập theo công thức (7.20):

Kiểm tra độ bền cắt theo công thức (7.21):

Theo bảng 7.13 ta có ứng suất dập cho phép khi chụi tải va đập

Phần 4: Tính toán lựa chọn ổ lăn.

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

Chọn (vì nhiệt độ làm việc dưới 100°C)

Ta tính được:

Theo công thức (8.8)

(số liệu lấy ở tính toán trên)

Khả năng tải động của ổ tính theo công thức (8.10)

C 0

, k

N th khi bôi trơn trong

Khối lượng,kg

2

92

Ta chọn hai ổ lăn B, C có thông số như bảng

2 Thiết kế cặp ổ trên trục 2:

-Theo tính toán ở trên ta có các số liệu:

;

;

-Lực dọc trục:

Ta có:

Do FrN > FrQ nên ta chọn ổ lăn N để tính ⇒ Vì Nên ta tính theo công thức của ổ đỡ là công thức (8.3):

Ta chọn ổ đũa côn để lắp để nâng cao độ cứng ổ cho bánh răng côn Đối với ổ đũa côn, lực dọc trục được xác định theo công thức (8.2b) :

Trong đó: Xét tỉ số Ta thấy

Tải trọng động quy ước tác dụng lên ổ theo công thức (8.3):

Trong đó: V=1 (vì vòng trong quay) Xét tỉ số

Xét tỉ số

Chọn (vì làm việc hai ca tải trọng va đập nhẹ) Chọn (vì nhiệt độ làm việc dưới 100°C) Tải trọng động quy ước tác dụng lên ổ :

Vì nên ta tính toán ổ theo thông số tại N

Theo công thức (8.8):

(số liệu lấy ở tính toán trên)

Khả năng tải trọng của ổ :

C 0

, k N

e Y Y 0 N th khi

bôi trơn trong

Khối lượn

Tài liệu tham khảo:

Thiết kế chi tiết máy công dụng chung, Trần Thiên Phúc

HẾT.