Thông tin tài liệu
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 05 ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG TÍNH TỐN CHI TIẾT MÁY Người soạn: Nguyễn Hữu Lộc, Thân Trọng Khánh Đạt I Mục tiêu thí nghiệm Giúp sinh viên nắm phương pháp, cách sử dụng phần mềm thiết kế để tính chọn, kiểm tra chi tiết máy công dụng chung II Yêu cầu Phần mềm yêu cầu: Autodesk Inventor 2012 trờ sau Autodesk Autocad Mechanical Cu hỡnh: ã HH: Windowsđ (32-bit minimum, 64-bit) tr v sau ã CPU: Intelđ Pentiumđ 4, AMD Athlon™ 64 với công nghệ SSE2, GHz hơn, AMD nhân với công nghệ SSE2, GHz hơn, Intel® Xeon® E3 Core i7 tương đương với công nghệ SSE2, 3.0 GHz cao • RAM: GB RAM tối thiểu với số chi tiết nhỏ 500 (khuyến nghị ram GB) • Đĩa cứng: trống 15 GB III Cơ sở lý thuyết Sinh viên tham khảo tài liệu hướng dẫn đính kèm IV Mơ tả thí nghiệm Cho mơ hình truyền động hình 1, với thơng số kỹ thuật cho bảng [1] 5 II III I Hình Mơ hình tốn Động Bộ truyền đai thang Hộp giảm tốc Bộ truyền xích Thùng trộn Bảng Thông số kỹ thuật hệ thống Trục Thông số Động I II III 4,9 4,654 4,423 4,16 Công suất P, kW Tỉ số truyền u 3,2 Số vịng quay n, vg/ph Mơmen xoắn T, Nm 2,5 2,5 960 300 120 48 48,745 148,153 351,997 827,667 Số liệu ban đầu: - Công suất thùng trộn: P = 4,16 (kW) - Số vòng quay thùng trộn: n = 48 (vòng/phút) - Thời gian phục vụ: a = (năm) - Quay chiều, làm việc ca, tải trọng tĩnh (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) - Hiệu suất: + Hiệu suất truyền đai thang ηđ = 0,95 + Hiệu suất cặp bánh trụ thẳng ηbr = 0,96 + Hiệu suất cặp ổ lăn ηol = 0,99 + Hiệu suất truyền xích ηx = 0,95 Thiết kế truyền bánh Cho trước: Tỷ số truyền u, cơng suất P, số vịng quay n Yêu cầu: Tính theo tiêu chuẩn ISO, chọn vật liệu (theo tiêu chuẩn ISO giới hạn mỏi tiếp xúc sHlim ≈ 570MPa), tính khoảng cách trục, mơđun m, số răng, đường kính vịng chia, chiều rộng vành răng, vận tốc vòng bánh răng, lực hướng tâm, lực tiếp tuyến Mơ hình 3D cặp bánh Lưu ý: Các hệ số KA = 1; KHv = 1; KHβ = 1,2; KHα = nhập Autodesk Inventor Thiết kế trục chọn then + Tính tay: Xác định đường kính sơ bộ, phác thảo sơ kết cấu trục + Tính Autodesk Inventor: Định kích thước đoạn trục, chọn vật liệu với Sy = 400MPa, nhập giá trị lực tác dụng lên trục, biểu đồ mômen uốn, ứng suất… Đưa kết vào thuyết minh Mơ hình 3D đoạn trục + Chọn then theo phần mềm Chọn ổ lăn + Chọn ổ lăn Autodesk Inventor theo tiêu chuẩn Thiết kế truyền đai Chọn trước: Chọn ký hiệu đai, đường kính bánh đai (chọn d1 =180mm), khoảng cách trục (a =d2), chiều dài đai Yêu cầu: Chọn ký hiệu đai theo tiêu chuẩn DIN 2215, nhập thơng số d1, d2, L Tính Autodesk Inventor: Số dây đai z thông số truyền: vận tốc, lực căng đai ban đầu, lực vịng có ích, lực căng nhánh đai chủ động bị động, lực tác dụng lên trục, góc ôm đai, bề rộng bánh đai, khoảng cách trục Autodesk Inventor Mơ hình 3D truyền đai Lưu ý: Chọn hệ số PRB = 3.8 kW, k1 = 1.2 Thiết kế truyền xích Chọn trước: Số dãy xích k, số z1 z2 Yêu cầu: Chọn xích theo tiêu chuẩn ISO 606:2004 (EU), số z1, z2, cơng suất P, số vịng quay n Tính Autodesk Inventor: Bước xích, số mắt xích, chiều dài xích, khoảng cách trục, đường kính đĩa xích, vận tốc trung bình, lực nhánh căng (chùng) F1 (F2), lực tác dụng lên trục Mơ hình 3D truyền xích V Trình tự thực Thiết kế truyền bánh + Công suất P = 4,654kW; + Tỷ số truyền ubr = 2,5 + Số vòng quay n = 300 vòng/phút + Lh LK nam K n 6.300.16 28800 Hình Các thơng số tab Calculation Hình Các hệ số nhập theo yêu cầu đề Hình Các thơng số tab Design Hình Mơ hình 3D truyền bánh + Kết tính Autodesk Inventor: Bảng Các thông số truyền bánh STT THÔNG SỐ Kết Chọn vật liệu EN C60 Tính khoảng cách trục 160mm Module m 4 Số z1 23 Số z2 57 Đường kính vịng chia d1 92 Đường kính vịng chia d2 228 Chiều rộng vành b1 64 Chiều rộng vành b2 60 10 Lực hướng tâm Fr 1172,154 N 11 Lực tiếp tuyến Ft 3220,466N 12 Vận tốc vòng bánh 1,445 m/s Thiết kế trục chọn then a Trục I then + Công suất P1 4, 654kW + Mômen xoắn: T1 148,141Nm + Số vòng quay: n 300vg / ph + Lực tác dụng lên trục từ kết tính truyền đai: Fr 849, 96N + Lực tác dụng lên truyền bánh (số liệu bảng 2): Ft 3220, 466N ; Fr 1172,154N + Đường kính trục vị trí lắp bánh đai: d 10 16.T 16.148,141 3 33, 3mm chọn d0 = 35mm .20 + Chọn sơ kích thước dọc trục: lm12 = 50; lm13 = 70; k2 = 5; k3 = 15; k1 = 10; hn = 20; bo = 25;l13 = 0,5(lm13 + bo)+ k1 + k2 = 62,5 l11 = 2l13 = 2x62,5 = 125; l12 = lc2 = 0,5(lm12 + bo)+ k3 + hn = 72,5 Hình Phác thảo kết cấu trục Hình Tab Design cho trục Hình Tab Calculation thơng số cho trục Hình Biểu đồ moment uốn Hình 10 Biểu đồ ứng suất uốn Chọn then: Hình 11 Thơng số tab Design Hình 12 Thơng số tab Calculation Hình 13 Mơ hình 3D trục Trục II then: + Công suất P1 4, 423kW + Mômen xoắn: T1 351, 997Nm + Số vòng quay: n 120vg / ph + Lực tác dung lên trục từ truyền xích: Fr 3633,236N + Lực tác dụng lên truyền bánh răng: Ft 3220, 466N Fr 1172,154N + Đường kính trục vị trí lắp bánh đĩa xích: d 10 16 T 16 351, 997 3 38, 8mm chọn 30 d0 = 40mm (lưu ý ta chọn = 20 MPa – trục đầu vào; = 30 MPa – trục đầu ra) + Các trị số khoảng cách chọn sau: lm12 = 60; lm13 = 66; k2 = 5; k3 = 17,5; k1 = 10; hn = 20; bo = 25; l13 = 0,5(lm13 + bo)+ k1 + k2 = 62,5; l11 = 2l13 = 2x62,5 = 125; l12 = lc2 = 0,5(lm12 + bo)+ k3 + hn = 80 Hình 14 Phác thảo kết cấu trục Hình 15 Kích thước trục tab Design 10 Hình 16 Thơng số tính tốn trục tab Calculation Hình 17 Moment uốn trục 11 Hình 18 Ứng suất uốn trục 12 • Thiết kế then cho trục 2: Hình 19 Thơng số then tab Design Hình 20 Tính tốn chọn then tab Calculation Hình 21 Mơ hình 3D trục với rãnh then 13 Chọn ổ lăn Tính tốn ổ lăn cho trục I Theo hình 10, ta có kết lực tác dụng lên ổ Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A: FRA RAX R AY2 1055, 5072 1571, 5872 1893,14N Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B: FRB RBX R BY2 753,2392 1648, 8792 1812, 78N Vì FRA FRB , nên ta tính tốn theo ổ A: FR FRA 1893,14N Số vòng quay n = 300 vg/ph; L = 28800 giờ, Ổ bi đỡ (Deep Groove Ball Bearing) Hình 22 Tab Design cho ổ trục Hình 23 Tab Calculation cho ổ trục 14 Hình 24 Mơ hình 3D ổ lăn cho trục Tính tốn ổ lăn cho trục II: Theo hình 17, ta có kết lực tác dụng lên ổ Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A: FRA RAX R AY2 6726, 8042 1497, 7282 6891, 52N Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B: FRB RBX R BY2 1897,1982 1722, 7382 2562, 65N Vì FRA FRB , nên ta tính tốn theo ổ A: FR FRA 6891, 5N Số vòng quay n = 120 vg/ph L = 14400 giờ, Ổ bi đỡ (Deep Groove Ball Bearing) Hình 25 Tab Design cho ổ trục II 15 Hình 26 Tab Calculation cho ổ trục Hình 27 Mô hỉnh 3D ổ lăn cho trục Thiết kế truyền đai + Công suất P = 4,9 kW + Số vòng quay n = 960 vòng/phút Chọn: + Chọn đai thang loại B dựa công suất P số vịng quay n + Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180 mm + Đường kính bánh đai lớn: d2 = u d1(1 - ) = 3,2.180.(1-0,01) = 570,24 mm ta chọn d2 =560 mm theo tiêu chuẩn + Khoảng cách trục nhỏ a = d2 = 560mm + Chiều dài tính tốn đai: L 2.560 (560 180) (560 180)2 2346, (mm ) chọn tiêu chuẩn L = 2500 mm 4.560 16 Hình 28 Các thơng số tab Design Hình 29 Các thơng số tab Calculation + Kết tính Autodesk Inventor: Bảng Các thơng số tính từ Autodesk Inventor STT THƠNG SỐ Kết Loại đai V-Belt DIN 2215 17x2457 Số dây đai z 17 Vận tốc 9,048 m/s Lực căng đai ban đầu 414 N Lực căng nhánh đai 218,5 N Lực căng nhánh căng 707,778 N Lực căng nhánh chùng 166,21 N Lực vịng có ích 541,569 N Lực tác dụng lên trục Fr 849,96 N 10 Góc ơm đai 145,48 độ & 214,52 độ 11 Chiều dài dây đai 2500 12 Bề rộng bánh đai 44 mm 13 Khoảng cách trục 640,408 mm Hình 30 Mơ hình 3D truyền đai Thiết kế truyền xích + Cơng suất truyền P PII 4, 423kW + Số vòng quay đĩa nhỏ n nII 120 vg/ph; Tỷ số truyền u ux 2, + Chọn xích lăn dãy + Chọn số đĩa xích: z 29 2ux 29 2.2, 24 z ux z 2, 5.24 60 + Chọn bước xích: Chọn bước xích pc 25, 4mm 18 Hình 31 Chọn xích lăn dãy tab Design Hình 32 Các thơng số tab Design 19 Hình 33 Các thơng số tab Calculation + Kết tính Autodesk Inventor: Bảng Thơng số truyền xích STT THƠNG SỐ Kết Loại xích Roller chain 16B-2-124 Số dãy xích Số mắt xích 124 Lực vịng có ích 3617,437 N Lực căng nhánh chủ động 3625,5 N Lực căng nhánh bị động 8,1N Lực tác dụng lên trục Fr 3633,236 N Góc ơm 163,79 độ & 196,21 độ Khoảng cách trục 1031 mm 10 Đường kính đĩa xích d1, d2 194,597mm & 485,326 Hình 34 Bộ truyền xích thiết kế Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Hữu Lộc, Lê Văn Uyển, Chi tiết máy ứng dụng tin học chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, ISBN 2016978-604-73-2421-7, 2014 20 MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ Bộ mơn Thiết kế máy BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 05 ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG TÍNH TỐN CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện: Nhóm: Lớp: Giáo viên hướng dẫn: 21 I Mục tiêu thí nghiệm Giúp sinh viên nắm phương pháp, cách sử dụng phần mềm thiết kế để tính chọn, kiểm tra chi tiết máy công dụng chung II Các quy tắc kỹ thuật an toàn Sinh viên tuân thủ quy tắt an tồn phịng thí nghiệm III Báo cáo thí nghiệm Đề Hệ thống truyền động hình 5 II Động Bộ truyền đai thang Hộp giảm tốc Bộ truyền xích Thùng trộn III I Bảng phân phối tỷ số truyền hệ thống Trục Thông số Công suất P, kW Động I II III - - - P3 Tỉ số truyền u u1 u3 u2 Số vòng quay n, vg/ph - - - - Mômen xoắn T, Nmm - - - - Số liệu ban đầu: - Công suất thùng trộn: P3(kW) - Số vòng quay thùng trộn: n3(vòng/phút) - Thời gian phục vụ: a=8 (năm) - Quay chiều, làm việc ca, tải trọng tĩnh (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) - Động có số vịng quay: nđc=1420 (vịng/phút) - Hiệu suất: + Hiệu suất truyền đai thang ηđ = 0,95 + Hiệu suất cặp bánh trụ thẳng ηbr = 0,96 22 + Hiệu suất cặp ổ lăn ηol = 0,99 + Hiệu suất truyền xích ηx = 0,95 - Bánh tính theo tiêu chuẩn ISO, chọn vật liệu ENC60, hệ số KA = 1; KHv = 1; KHβ = 1,2; KHα = nhập Autodesk Inventor - Bộ truyền đai tính theo tiêu chuẩn DIN 2215, chọn trước d1 =180mm, khoảng cách trục (a =d2), chiều dài đai, loại đai DIN Chọn hệ số PRB = 3,8 kW, k1 = 1,2 - Chọn xích theo tiêu chuẩn ISO 606:2004 (EU) Bảng Phương án thực PA 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 P3 u1 (kW) 2,5 2,5 2,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,5 3,5 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 5,5 5,5 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,5 u2 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 u3 PA 4 3 3 2 3 3 3 4 4 3 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 P3 u1 (kW) 6,5 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,5 7,5 7,5 8,0 8,0 8,0 8,0 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 9,5 9,5 10,0 10,0 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 11,0 11,0 11,5 u2 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 u3 PA 3 4 3 3 3 2 3 4 4 2 3 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 P3 u1 (kW) 12,0 12,0 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 13,0 13,0 13,0 13,0 13,0 13,0 13,0 13,0 13,5 14,0 14,0 14,0 14,0 14,5 14,5 15,0 15,0 15,0 15,5 15,5 16,0 16,0 u2 u3 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 2,24 2,5 3,15 3,55 4 4 4 2 3 4 4 4 3 Lưu ý: Mỗi nhóm sinh viên gồm 05 thành viên, nhóm chọn 01 phương án ngẫu nhiên theo bảng 23 Kết thực hiện: Kết Phương án … a Bảng phân phối tỷ số truyền Trục Thông số Động I II III - - - P3 Công suất P, kW Tỉ số truyền u u1 u3 u2 Số vịng quay n, vg/ph - - - - Mơmen xoắn T, Nmm - - - - b Bảng thông số truyền bánh STT THÔNG SỐ Chọn vật liệu Tính khoảng cách trục Module m Số z1 Số z2 Đường kính vịng chia d1 Đường kính vịng chia d2 Chiều rộng vành b1 Chiều rộng vành b2 10 Lực hướng tâm Fr 11 Lực tiếp tuyến Ft 12 Vận tốc vòng bánh Kết Hình chụp kết phần mềm Inventor c Bảng thơng số truyền đai STT THƠNG SỐ Loại đai Số dây đai z Vận tốc Lực căng đai ban đầu Lực căng nhánh đai Lực căng nhánh căng Lực căng nhánh chùng Lực vịng có ích Lực tác dụng lên trục Fr 10 Góc ơm đai 11 Chiều dài dây đai Kết 24 12 Bề rộng bánh đai 13 Khoảng cách trục Hình chụp kết phần mềm Inventor d Bảng thông số truyền xích STT THƠNG SỐ Kết Loại xích Số dãy xích Số mắt xích Lực vịng có ích Lực căng nhánh chủ động Lực căng nhánh bị động Lực tác dụng lên trục Fr Góc ơm Khoảng cách trục 10 Đường kính đĩa xích d1, d2 Hình chụp kết phần mềm Inventor V Nhận xét kết kết luận Sinh viên so sánh kết tính tốn phần mềm Autodesk Inventor kết tính tốn theo lý thuyết Từ rút kết luận sử dụng phần mềm Autodesk Invenor VI Câu hỏi ôn tập 25 ... 8,0 8,0 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 9 ,5 9 ,5 10,0 10,0 10 ,5 10 ,5 10 ,5 10 ,5 10 ,5 11,0 11,0 11 ,5 u2 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 u3 PA 3... 13 ,5 14,0 14,0 14,0 14,0 14 ,5 14 ,5 15, 0 15, 0 15, 0 15, 5 15, 5 16,0 16,0 u2 u3 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 4 4 4 2 3 4 4 4 3 Lưu ý:... 2 ,5 2 ,5 2 ,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3 ,5 3 ,5 3 ,5 3 ,5 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4 ,5 4 ,5 5 ,5 5 ,5 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6 ,5 u2 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3, 15 3 ,55 2,24 2 ,5 3,15
Ngày đăng: 25/03/2023, 17:29
Xem thêm:
