Bài tập lớn chi tiết máy Đề 1 thiết kế hệ thống truyền Động máy trộn cánh xoắn Ốc phương Án số 9

Chọn sơ bộ tỉ số truyền u sb=u sbđ.. Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện Bảng 1.2 thông số động cơ điệnKiểu động cơ Công suất 1.2.. Tỉ số truyền chung của hệ thống... Chọn dạng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

Sinh viên thực hiện : Vũ Tuấn Đạt MSSV: 2210730

Giáo viên hướng dẫn : Lê Thúy Anh

Đề 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY TRỘN

CÁNH XOẮN ỐC Phương án số : 9

 Góc nghiêng bộ truyền đai θ: 45°

 Thời gian phục vụ L (năm): 7

 Số ngày làm/năm K ng (ngày): 300

 Số ca làm việc trong ngày (ca): 2

 Mỗi ca làm việc (giờ): 8

CHƯƠNG 1 – TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ.

1.1.1 Công suất bộ phận công tác

 Công suất trên trục công tác:

1.1.3 Hiệu suất chung của hệ thống

 Hiệu suất truyền động

η ℎút t=η đ η br η ol2 η kn η ot

Theo bảng 3.3: [1]

η đ=0,95 : Hiệu suất của bộ truyền đai

η br=0,96 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ được che kín

η ol=0,99 : Hiệu suất của một cặp ổ lăn được che kín

η ot=0,98 : Hiệu suất bộ truyền xích để hở

η kn=0,98 : hiệu suất khớp nối trục đàn hồi

 η ℎút t=0,95 × 0,96 ×0,992×0,98 ×0,98=0,8585

1.1.4 Công suất động cơ cần thiết

 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

T mm : momen mở máy của thiết bị cần dẫn động

T : momen xoắn của tải trọng

T k : momen khởi động

T dn : momen danh nghĩa

 Theo bảng 3.1 [3] ta chọn động cơ có công suất P=4 (kW )

Chọn sơ bộ tỉ số truyền

u sb=u sbđ u sbbr=3 × 4=12

Số vòng quay sơ bộ của động cơ là

n sb=n lv u sb=83 ×12=996 (vòng/ p útℎút )

1.1.5 Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện

Bảng 1.2 thông số động cơ điệnKiểu động cơ Công suất

1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.2.1 Tỉ số truyền chung của hệ thống

1.3 LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH

1.3.1 Công suất trên các trục

 Công suất trên trục công tác:

1.3.2 Momen xoắn trên các trục

 Momen xoắn trên trục công tác:

T ct=9550 × P ct

n ct=9550×

2,91683,04=299,309 (Nm )

 Momen xoắn trên trục II:

CHƯƠNG 2: BỘ TRUYỀN ĐỂ HỞ (ĐAI, XÍCH)

1 Chọn dạng đai (tiết diện đai) theo công suất P1 và số vòng quay n1 theo đồ thị Sau đótra bảng 4.3 để có các số liệu khác về đai

Với {n=1420 v / p út P=3,494 kW ℎút và u = 4,275 từ động cơ đã chọn

=>Tra hình dưới , từ đó ta chọn đai loại A

2.Tính đường kính bánh đai nhỏ với d1=1,2dmin với dmin cho trong bảng 4.3

Bảng 4.3

Dạng

đai hiệuKí bp,mm bo, mm mmh, mmyo, mmA,2 Chiều dài

đai(mm) T1, N.m dmin,mmĐai

Vì ta chọn đai loại A nên từ đó suy ra dmin=90mm Khi đó d1=1,2dmin=1,2.90=108mm

Chọn d1 theo dãy tiêu chuẩn sau (mm): 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200,

224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000

Theo dãy tiêu chuẩn trên ta chọn d1=112mm

3.Tính vận tốc đai theo công thức: v1=π d1n1

60000≤[v ],với [v] = 25 m/s :Suy ra v1=3,14.112 1420

60000 =8,323 (m/s )<[v]=25(m/s) Vậy chọn d1=112mm thoả điều kiện trên

Chọn hệ số trượt tương đối ξ=0,01 và tính đường kính bánh đai lớn d2 theo công thức d2=d1(1- ξ)u Từ đó suy ra:

d2=d1(1- ξ)u=112.(1-0,01).4,275=474,012mm

Chọn d2 theo dãy tiêu chuẩn của d1 phía trên ta chọn được d2=450mm

Tính chính xác tỉ số truyền u theo công thức:

d1(1 −ξ )=

450

112(1− 0,01)=4,058

Sai lệch so với giá trị trước đó 5%

4 Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:

2(d1+d2)≥a ≥ 0,55(d1+d2)+ℎút

2 (112+450 )≥ a ≥ 0,55 (112+450 )+8

1124 ≥a ≥ 317,1(1)

Ta có thể chọn sơ bộ a=d2=450mm khi u=3 theo bảng dưới đây:

Xác định L theo a sơ bộ theo công thức:

Với [i]=10 s−1

Ta suy ra được i=8,323.1000

1000 =8,323 s

−1

<[i].Vậy i thoả điều kiện phía trên

6 Tính góc ôm đai α 1 theo công thức:

α1=π − d2− d1

d1(u −1 )

Ta suy ra được α1=2, 336 rad

7 Số dây đai được xác định theo công thức:

[P0] tra trong bảng dưới đây:

Vì ta chọn đai loại A với d1=112mm và v1=8,323m/s nên ta chọn được [P0]=1,82kW

Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai, tính theo công thức:

Suy ra : C α=0,8727

Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc:

Suy ra C v=1,0154

Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u:

Do u=3>2,5 nên Cu=1,14

Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai

Ta chọn sơ bộ :Cz=1

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng:

Chọn Cr=0,85

8 Tính lực ban đầu S0 và lực tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu

9 Tuổi thọ của đai

CHƯƠNG 3: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

1 Chọn vật liệu

Bộ truyền làm việc va đập nhẹ, yêu cầu kích thước nhỏ gọn nên chọn thép có cacbon chấtlượng tốt để chế tạo

Từ bảng dưới đây ta chọn:

a Ứng suất tiếp xúc cho phép

Tra bảng dưới đây ứng với HB = (200÷250) ta được số chu kì cơ sở N0=107

Như vậy N1, N2 đều lớn hơn N0 nên K n=1

Vậy ứng suất cho phép là:

[σ ] tx 1=2,6 HB1 K n=2,6.200.1=520 N /mm2

[σ ] tx 2=2,6 HB2 K n=2,6.170 1=442 N /mm2

b Ứng suất uốn cho phép

Lấy số chu kì cơ sở N0=5.106

Như vậy N1, N2 đều lớn hơn N0 nên K n=1

Bộ truyền làm việc một chiều nên ướng suất uống được tính theo công thức:

[σ ] u=(1,4 ÷ 1,6) σ− 1

n K σ với σ −1=(0,4 ÷ 0,45)σb

- Thép 35: σ −1=(0,4 ÷ 0,45).480=192÷ 216 N /mm2 Chọn σ −1=210 N /mm2

- Thép 45: σ −1=(0,4 ÷ 0,45).580=232÷ 261 N /mm2 Chọn σ −1=250 N /mm2

- Hệ số an toàn n = 1,5 thép tôi thường

* Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K σ=1,8

Vậy ứng suất cho phép là:

[σ ] u 1=(1,4 ÷1,6) σ − 1

1,5.2501,5.1,8=138,89 N /mm

2

[σ ] u 2=(1,4 ÷1,6) σ − 1

1,5.2101,5.1,8=116,67 N /mm

Tra bảng dưới đây ứng với Ψ d=1 tatìmđược Kt=1,1

- K d phụ thuộc vào vận tốc và cấp chính xác:

v1=π d1 n1

60000 =

π 2 A i+1 .n1

Ứng với v1=3,03 m/svà độ cứng HB¿350, cấp độ chính xác 9 tra bảng dưới đây ta được

Vậy góc nghiêng răng là: β=cos −1 0,95 ≈ 18° 11'

Chiều rộng bánh b thỏa mãn điều kiện b> 2,5 m n

8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

- Số răng tương đương: Z td= Z

cos3β

+ Bánh răng nhỏ: Z td 1= Z1

cos3β=

200,86=23,26răng , lấy Z td 1=23răng

+ Bánh răng lớn: Z td 2= Z2

cos3β=

800,86=93,02răng , lấy Z td 2=93răngỨng với Z td 1=23răng, Z td 2=93răng tra bảng dưới đây hệ số dạng răng

+ Bánh răng nhỏ: y1=0,4142 (sử dụng phép tính nội suy tuyến tính)+ Bánh răng lớn: y2=0,5149 (sử dụng phép tính nội suy tuyến tính)Lấy hệ số θ’= 1,5

- Kiểm nghiệm ứng suất uốn

Đối với bánh răng nhỏ:

σ u1= 19,1.106 K N1

y1 m n2 Z1.b θ ' n1=

19,1.106.1,54 3,320,4142.22.20.42,116 1,5.1420=32,85 N /mm

2

Vậy σ u1=32,85<[σ ]u 1=138,89 N /mm2

Đối với bánh răng lớn:

σ u2=σ u 1 y1

y2=32,85.

0,41420,5149=26,43 N /mm

+ Đường kính vòng đỉnh d a 1 , d a 2:

d a 1=d1+2 mn=42,11+2.2=46,11mm

d a 2=d2+2 mn=168,42+2.2=172,42mm + Đường kính vòng chân răng:

Bánh dẫn: d f 1=d1+2,5 m n=42,11+2,5.2=47,11 mm

Bánh bị dẫn: d f 2=d2+2,5 mn=168,42+2,5.2=173,42 mm

+ Chiều cao đỉnh răng: ℎút a=m n=2 mm

+ Chiều cao chân răng: ℎút f=1,25 mn=1,25.2=2,5 mm

+ Chiều cao răng: h=ℎút a+ℎút f=2+2,5=4,5mm

Đường kính trục ta phải chọn d theo tiêu chuẩn của bảng dưới đây

Theo tiêu chuẩn ta chọn d = 25 (mm) và chiều rộn ổ lăn B = 17 (mm)

* Xác định vị trí các chi tiết trên hộp

2 Tính gần đúng trục

* Tách trục

Trục I:

* Tính kích thước gần đúng của trục:

Ta có:

Chọn theo TCVN lấy giá trị d A=18 mm

Vị trí B,D là vị trí lắp ổ lăn nên ta chọn d B=d D và theo hình ta thấy chỉ vị trí B chịu momen nên ta chọn vị trí B để tìm đường kính gần đúng

Momen tương đương:

M tđB=√M2xB+M2yB+0,75 MzB2

¿√49004,92+02+0,75 34385,552

¿57343,31 N mm

Đường kính trục:

d B ≥√3 M tđB

0,1[σ]u

=√3 57343,310,1.55 =18,6 mm

Chọn theo TCVN lấy giá trị d B=d B=20 mm

Momen tương đương:

* Kiểm nghiệm tại mặt C tại trục

Trường hợp vật liệu làm trục là thép có ứng suất bên σ b=600 N /mm2

Giới hạn mỏi uốn và xoắn đổi với chu kì đối xứng:

σ −1=0,45 σb=0,45.600=270 N /mm2

τ − 1=0,2 σb=0,2.600=150 N /mm2

Với đường kính trục tại ví kiểm nghiệm C: d c=28 mm tra bảng dưới đây ta được momen chống uốn: W u=1855 mm3,W o=4010 mm3

τ a=τ m= M z

2W o=

34385,552.4010 =4,3 N /mm

2

Đối với vật liệu đã chọn, hệ số xét đến giá ảnh hưởng của ứng suất trung bình có thể lấy

Ψ σ=0,1 và Ψ τ=0,05 (thép cacbon trung bình)

Hệ số tăng bền: β=1. Hệ số kích thước ( bảng dưới đây ): ε σ=0,88 và ετ=0,77

Hệ số tập trung ứng suất do rãnh then (bảng dưới đây): K σ=1,49 và Kτ=1,5

Vòng trong quay: k v=1 ( bảng dưới đây )

k n=1(nhiệt độ làm việc dưới100 độ C)

k t=1(tải trọng tĩnh)

Ổ bi đỡ chặn có góc β=12 ° do đó m = 1,5Lực dọc tổng cộng tính theo công thức sau

A t=P a 1 −1,3 R B tgβ+1,3 R D tgβ

¿536,78 −1,3.963,9 tg 12°+1,3.1218,4 tg12 °

¿607,35 N

k n=1(nhiệt độ làm việc dưới100 độ C)

Trục truyền động có momen xoắn M z=34385,55 N mm

Biết đường kính trục tại vị trí A và C lắp then lần lượt d A=18 mm và dC=18 mm

Vật liệu làm then là thép có [σ]d=150 N /mm2,[τ]c=120 N /mm2

+ Với d A=18 mmtra bảng dưới đây các định được b = 6mm và h = 6mm

Để then thỏa mãn điều kiện cắt:

Để then thỏa mãn điều kiện dập:

σ d= 4 M z

ℎút l d ≤[σ]d=¿l≥ 4 M z

ℎút.d [σ]d

=4.34385,556.18 150 =14,2 mm

=> l ≥17,4 mm

Vậy chọn then l = 18mm

+ Với d c=28 mmtra bảng dưới đây các định được b = 8mm và h = 7mm

Để then thỏa mãn điều kiện cắt:

Để then thỏa mãn điều kiện dập:

σ d= 4 M z

ℎút l d ≤[σ]d=¿l≥ 4 M z

ℎút.d [σ]d

=4.34385,557.18 150 =23,2 mm

=> l ≥23,2 mm

Vậy chọn then l = 28mm