thuyết minh tính toán thiết kế đồ án thiết kế máy

1 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN QUANG SANG GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN: Tp... Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền .... Xác định các thông số đ

1

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN QUANG SANG

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:

Tp HCM, Ngày 05 tháng 05 năm 2023

2

3

MỤC L C Ụ

I Tính toán công su t, tấ ốc độ ụ tr c công tác 01 1.1 Thông s u vào 01 ố đầ1.2 Công su t trên tr c công tác 01 ấ ụ1.3 Tốc độ quay thùng 01

II Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền 01 2.1 Thông s u vào 01 ố đầ2.2 Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền 01 2.3 Bảng thông s k thu t h th ng truyố ỹ ậ ệ ố ền động 03

III Tính toán, thiết k b truyế ộ ền xích 03 3.1 Thông s u vào 03 ố đầ3.2 Chọn lo i xích 03 ạ3.3 Xác định các thông số xích, bộ truyền xích 03

IV Tính toán, thiết k b truyế ộ ền bánh răng 06 4.1 Thông s u vào 06 ố đầ4.2 Chọn v t li u 06 ậ ệ4.3 Xác định ứng suất cho phép 06 4.4 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài, 07 𝑅𝑒

4.5 Xác định các thông số ăn khớp 08 4.4 Kiểm tra sai l ch t s truy n h th ng 08 ệ ỉ ố ề ệ ố4.5 Kiểm nghi m b n 09 ệ ề

4

5.2 Chọn n i tr c 12 ố ụ 5.3 Tính ki m nghi m b n 12 ể ệ ề

- Kiểm nghi m b n dệ ề ập vòng đàn hồi

- Kiểm nghi m b n u n ch t ệ ề ố ố

5.4 Tính l c tác d ng lên tr c 12 ự ụ ụ

- Lực vòng

- Lực hướng tâm

VI Tính toán thi t k tr c, ch n thenế ế ụ ọ 12

6.1 Thông s u vào 12 ố đầ 6.2 Chọn v t li u 12 ậ ệ 6.3 Tính toán thi t k trế ế ục theo điều ki n b n, ch n then 13 ệ ề ọ - Lực tác d ng t các b truy n ụ ừ ộ ề - Tính sơ bộ đường kính trục từ điều kiện bền cắt (chỉ xem xét tải trọng moment xo n) ắ - Định kho ng cách giả ữa các gối đỡ và điểm đặ ảt t i - Xác định ngoại lực từ bộ truyền tác dụng lên trục - Xác định đường kính & chiều dài các đoạn trục - Chọn kích thước tiết diện then theo đường kính trục 6.4 Tính ki m nghi m b n 22 ể ệ ề - Kiểm nghi m tr c b n m i ệ ụ – ề ỏ - Kiểm nghi m tr c bệ ụ – ền tĩnh - Kiểm nghi m then b n d p ệ – ề ậ 6.5 Kiểm nghi m then b n c t ệ – ề ắ 6.6 Bảng t ng k t thông s ổ ế ố đường kính tr c 35 ụ VII Chọn Ổ lăn 35

7.1 Trục 1 35

7.1.1 Thông s ố đầu vào 35

7.1.2 Chọn ổ lăn 36

- Chọn lo i ạ ổ - Chọn kích thước ổ - Tính ki m nghi m khể ệ ả năng tả động i ổ - Tính ki m nghi m khể ệ ả năng tải tĩnh ổ - Dung sai tr c, tr c ụ ổ ụ 7.2 Trục 2 37

7.2.1 Thông s ố đầu vào 37

7.2.2 Chọn ổ lăn 38

c) Công su t trên tr c công tác ấ ụ

Công su t trên tr c công tác, ấ ụ 𝑝𝑙𝑣 (𝑘𝑊)

𝑃𝑙𝑣= 𝑃1+ 𝑃2+ 𝑃3 = 1,894177+ 3,10147+ 0,499564 =5,487kWTrong đó

P1=G ⋅R ⋅ 1−cos α ⋅ωv 0 ( )

α 10−3=2500⋅0,18333⋅ 1−cos(1,44762383)⋅6,817674 10−3=1,894 (kW) , Công su t nâng v t li u ấ ậ ệ

𝑃3= 0,1 ⋅ (𝑃1+ 𝑃2)= 0,1 ⋅ (1,894162 + 3,094327)= 0,498 (𝑘𝑊 ),công su t tiêu hao do ma sát tr c thùng tr n ấ ở ổ ụ ộ

2.2 Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

- Công su t trên trấ ục động cơ

𝑃𝑐𝑡=𝑃𝑙𝑣

𝜂 =5,487340,876 = 6,264𝑘𝑊

𝜂 = 𝜂𝑥× (𝜂𝑜𝑙)3× 𝜂𝑏𝑟𝑐× 𝜂𝑘𝑛= 0,876 - hi u su t truy n toàn h th ng ệ ấ ề ệ ố(tra b ng 2.3 [1]) ả

Chọn sơ bộ 𝑢𝑥= 3,65 - t s truy n b truy n xích ỉ ố ề ộ ề

𝑢𝑏𝑟𝑐= 4 - t s truy n b truyỉ ố ề ộ ền bánh răng côn (tra b ng ả2.4, trang 21, [1])

M2QA –160M6A Bảng 2.1 Thông s ố động cơ điện

- Tính sai l ch t s truyệ ỉ ố ền sơ bộ

∆u =|nmotor− nsb|

nsb × 100% =

|950 950− ,518|

950 × 100%= 0,054%

8

• Bảng thông s k thu t h th ng truyố ỹ ậ ệ ố ền động

Trục Thông s ố Động cơ (Cần

thiết)

Trục 1 Trục 2 Trục máy công

tác Công su t, ấ

P(Kw)

6,264 6,138 5,834 5,487

Tỉ s truy n, u ố ề 1 4 3,65

Số vòng quay, n 950 950 237,5 65,104 Moment xo n, ắ

T (N.mm)

62972 61713 234608 805368

Bảng 2.2 Thông s k thu t h th ng truyố ỹ ậ ệ ố ền động

9

III Tính toán, thiết k b truyế ộ ền Xích

3.1 Thông số đầu vào

- Công suất cần thiết trên trục gắn đĩa xích dẫn, P = P2 = 5,834 kW

23

l13= l11+ k1+ k2+ lm+ 0.5 ⋅ b(01− b ⋅ cos δ13 ) = 116 375 116, =Trục II

24

Phân tích l c trên mô hình 3D ự

Hình 6.1 Sơ đồ phân tích lực Trục 1

Hình 6.2 F.B.D tr c 1 ụ Xét Oyz

Σm = −RB Cy 70+ Ft1 116+ Frkn.64

RCy= 3647 362, (N)

ΣF = RBy− R + F − Frkncy t1

do vị trí lắp ghép ổ lăn nên bề mặt ục lắp độ dôⅈtr có

Do v trí l p ghép ị ắ ổ lăn nên bề ặ m t tr c lụ ắp có độ dôi:

woj=π ⋅ dj

3

16 −

bt1⋅ (dj− t1)22dj = 1427,865

τmj= τaj=τmaxj

2 =

Tj2W0j= 21,610

εσ= 0.9

ετ= 0.85

Do v trí l p ghép ị ắ ổ lăn nên bề ặ m t tr c lụ ắp có độ dôi:

τmj= τaj=τmaxj

2 =

Tj2W0j= 17 386,

εσ= 0.83

ετ= 0.77

Tra b ng 10.12 ả

Lắp căng

Rãn

h the

n

Lắp căng

C 40 6283,1853 12566,37 44,947 9,821

- Then l p lặ ại bánh răng và khớp n i ố

- Then l p trên tr c t i v ắ ụ ạ ị trí bánh răng d1d= 30 mm

- Kiểm nghiệm then theo độ ền đậ b p và c t ắ

Kiểm nghiệm độ ề b n then t i v ạ ị trí bánh răng

T1= 61713 (N)

d1D= 25 mm

σd=[dl2T

t (h−t 1 )]= 54 856, ≤ [σd] = 152

- Then l p lặ ại bánh răng và đĩa xích

- Then l p trên tr c t i v ắ ụ ạ ị trí bánh răng D2B= 45 mm

FryA 2327,732

FrxC 2294,549

FryC 3732,498 Lực dọc trục Fa1 171,752

+ Chọn kích thướ ổ lăn theo 2 chỉc tiêu:

Ch n theo kh ọ ổ ả năng tải động

: Bm ậc đường cong m i ( ỏ Ổ đũa m =10/3 )

Q: T i trả ọng động quy ước kN Xác định t i tr ng ả ộ động quy ước theo công thức:

QB= (XVFr+ YFa)k kt d= 4558,14

QC= (XVFr+ YFa)k kt d= 1462,335

V: H s k n vòng nào quay, vòng trong quay ệ ố ể đế V = 1

48

kt= 1: H s k n ệ ố ể đế ảnh hưởng c a nhiủ ệt độ

kđ= 1,2: H s k ệ ố ể đến đặc tính t i tr ng, ả ọ

X, Y: H s t i trệ ố ạ ọng hướng tâm

Fa: Là t ng l c d c tr c ngoài do các chi ti t quay tuyổ ự ọ ụ ế ền đế ổn

Ch n theo kh ọ ổ ả năng tải tĩnh:

Lực hướng tâm tại vị trí các ổ

- Kiểm nghiệm kh ả năng tải động:

ⅇ = 1,5 α = 0,tg 383 chọn ⅇ = 0 41

Lực d c tr c do lọ ụ ực hướng tâm sinh ra trên các : ổ

FsA= 0,83 ⅇ FrA= 764,718 N

FsC= 0,83 ⅇ FrC= 1490,983 N

+ Chọn kích thướ ổ lăn theo 2 chỉc tiêu:

Chọn ổ theo khả năng tải động

: Bm ậc đường cong m i ( ỏ Ổ đũa m =10/3 )

Q: T i trả ọng động quy ước kN Xác định t i trả ộng động quy ước theo công thức:

QA= (XVFr+ YFa)k kt d= 5257,657

Fa: Là t ng l c d c tr c ngoài do các chi ti t quay tuyổ ự ọ ụ ế ền đế ổn

Chọn ổ theo khả năng tải tĩnh:

51

VIII Tính toán thân h p , v h p ộ ỏ ộ

Thông sô đầu vào:

a = 151,962 mm, chi u dài côn ngoài ề

Tên g i ọ Công th c ứ Giá tr ịChiều dày: Thân h p, ộ

K1 = 48 mm

q = 63 mm Khe h gi a các chi ti t: ở ữ ế

Giữa bánh răng với thành trong h p: ộ

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: 1

(1÷1,2)

1 ≥ (3÷5)

= 8 mm

1 = 39 mm Bảng 8.1 Thông s v h p (ố ỏ ộ bảng 9.9, trang 261, [2])

53

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả[1] Tr nh Chị ất, Lê Văn Uyển, Tính toán thi t k h dế ế ệ ẫn động cơ khí t p 1, 2, NXB – ậGiáo d c, 2006 ụ

[2] Văn Hữu Th nh, Nguy n Minh K , Thi t kị ễ ỳ ế ế đồ án chi tiết máy, NXB Đạ ọi h c quốc gia TPHCM, 2016

[3] H Lê Viên, Các máy gia công v t li u r n & d o T p 2, NXB KHKT, 2003 ồ ậ ệ ắ ẻ – ậ