Bài tập lớn môn chi tiết máy

Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức: .... Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức: .... Xét cặp bánh răng cấp chậm bánh răng trụ răng thẳng- bánh răng 3,4 ..... Xét cặp bánh r

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Thạnh

Sinh viên thực hiện : Đinh Duy Tín

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



BÀI TẬP LỚN MÔN CHI TIẾT MÁYLỚP L03 - HK 212

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Thạnh

Sinh viên thực hiện: Đinh Duy Tín

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

BÀI – PHƯƠNG ÁN 47 6

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 8

1. Chọn động cơ điện: 8

1.1 Xác định công suất động cơ 8

1.2 Xác định vòng quay sơ bộ của hệ 9

1.3 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền: 9

2. Phân phối tỷ số lại tỷ số truyền: 11

2.1 Tính toán công suất trên các trục: 11

2.2 Số vòng quay trên các trục: 11

2.3 Tính moment xoắn trên các trục: 12

Bảng đặc tính hệ thống 13

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 14

1. Các thông số kỹ thuật 14

2. Trình tự thiết kế 14

2.1 Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức: 14

2.2 Chọn loại xích ống con lăn 14

2.3 Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức: 14

2.4 Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích K theo công thức (5.22) từ tài liệu [1] 14

2.5 Tính công suất tính toán P t 15

2.6 Tìm bước xích tưởng ứng 16

2.7 Xác định vận tốc trung bình v của xích theo công thức (5.10) từ tài liệu [2] 17

2.8 Tính toán kiểm nghiệm bước xích pc theo công thức (5.26) với [p c ] chọn theo bảng 5.3 lấy từ tài liệu [2] trang 201 là 29 MPa 17

2.9 Chọn khoảng cách trục sơ bộ 17

2.10 Số lần va đập xích trong 1 giây: ( công thức 5.27 trang 203 từ tài liệu [2] ) 18

2.11 Tính lực tác dụng lên trục theo công thức (5.19) từ tài liệu [2] 19

2.12 Đường kính đĩa xích 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 20

I. Các thông số kỹ thuật: 20

II. Trình tự thiết kế 20

1 Xét cặp bánh răng cấp chậm ( bánh răng trụ răng thẳng- bánh răng 3,4) 20

Chọn vật liệu 20

chu kỳ làm việc cơ sở 20

1.3 Số chu kỳ làm việc tưởng đương 21

1.4 Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau: 21

1.5 Ứng suất tiếp xúc cho phép: 21

1.6 Ứng suất uốn cho phép 22

1.7 Theo bảng 6.15 tài liệu [2] do bánh răng nằm không đối xứng các ổ trục và nên 𝜓𝜓𝜓 =

0,25 ÷ 0,40 , chọn 𝜓𝜓𝜓 = 0,4 theo tiêu chuẩn Khi đó: 22

1.8 Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định theo công thức: 22

1.9 Mô đun răng 𝜓 23

1.10 Tổng số răng: 23

1.11 Tỷ số truyền sau khi chọn số răng 23

1.12 Các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng 23

1.13 Vận tốc vòng bánh răng 24

1.14 Theo bảng 6.3 từ tài liệu [2] ta chọn cấp chính xác 9 với 𝜓𝜓ℎ = 3 /////////////// 24

1.15 Hệ số tải trọng động theo bảng 6.5 tài liệu [2], ta chọn 24

1.16 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc 24

1.17 Hệ số dạng răng Y F’ 25

1.18 Ứng suất uốn tính toán theo công thức 25

2 Xét cặp bánh răng cấp nhanh ( bánh răng trụ răng nghiêng- bánh răng 1,2) 26

2.1 Chọn vật liệu 26

2.2 Số chu kỳ làm việc cơ sở 26

2.3 Số chu kỳ làm việc tưởng đương 27

2.4 Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau: 27

2.5 Ứng suất tiếp xúc cho phép: 27

2.6 Ứng suất uốn cho phép 28

2.7 Theo bảng 6.15 tài liệu [2] do bánh răng nằm không đối xứng các ổ trục và nên 𝜓𝜓𝜓 =

0,25 ÷ 0,40 , chọn 𝜓𝜓𝜓 = 0,4 theo tiêu chuẩn Khi đó: 28

2.8 Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định theo công thức: 28

2.9 Mô đun răng 𝜓 29

2.10 Từ điều kiện 2 0 00 ≥ 𝜓 ≥ 8 8 29

2.11 Tỷ số truyền sau khi chọn số răng 𝜓 29

2.12 Các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng 29

Vận tốc vòng bánh răng 30

Theo bảng 6.3 từ tài liệu [2] ta chọn cấp chính xác 9 với 𝜓𝜓ℎ = 6 /////////////// 30

2.15 Hệ số tải trọng động theo bảng 6.5 tài liệu [2], ta chọn 30

2.16 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc 30

2.17 Số răng của bánh răng tưởng đương 31

2.18 Ứng suất uốn tính toán theo công thức 32

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 34

4.1 Tính toán thiết kế trục: 34

Trục II( Lấy trục II làm chuẩn) 36

Trục I 37

Trục III 37

4.2 Tính toán thiết kế 37

4.2.1 Trục I 38

4.2.2 Trục II 41

4.2.3 Trục III 43

4.3 Tính toán thông số và kiểm nghiệm độ bền các trục: 45

4.3.1 Kiểm nghiệm độ bền mỏi: 45

4.3.2 Kiểm nghiệm độ bền tĩnh: 47

4.4 Thiế kế then: 48

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN, NỐI TRỤC 49

5.1 Chọn ổ lăn: 49

5.1.1 Trục I 49

5.1.2 Trục II 51

5.1.3 Trục III 54

5.2 Chọn nối trục: 56

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Bảng số liệu:

Đường kính tang dẫn, D(mm) 500

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1 Chọn động cơ điện:

1.1 Xác định công suất động cơ:

+ Công suất công tác :

𝜓𝜓𝜓 = 𝜓ăăă ả 𝜓

=1000

7500.1,5

= 11,25 )(((((((((((((((

1000+Hiệu suất chung của hệ thống:

+ 𝜓𝜓𝜓 = 1: Hiệu suất nối trục đàn hồi

+ 𝜓𝜓𝜓𝜓 = 0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (che

+ 𝜓𝜓𝜓𝜓 = 0,95: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trục răng thẳng (che

+ 𝜓𝜓 = 0,93: Hiệu suất bộ truyền xích

+ 𝜓𝜓𝜓 = 0,99: Hiệu suất cặp ổ lăn

Suy ra:

→ 𝜓𝜓ℎ = 1.0,97.0,95.0,93 0,99 = 0.82324+ Công suất của trục động cơ:

+ Số vòng quay trên trục tang trống băng tải:

𝜓𝜓𝜓 = 60000 𝜓

=𝜓𝜓

60000.1,5

≈ 57,2958 (ò(ò ⁄ ℎú𝜓)ú

𝜓 5001.2 Xác định vòng quay sơ bộ của hệ:

916,7328 ≤ 𝜓 ≤ 11459,16𝜓𝜓

Vậy phải chọn 1 trong 3 động cơ có sẵn trên thị trường 𝜓𝜓𝜓=1000 vòng/phút hoặc

𝜓𝜓𝜓=1500 vòng/phút hoặc 𝜓𝜓𝜓=3000 vòng/phút

1.3 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền:

+ Trong hộp giảm tốc cấp 2 thì ta có công thức :

cơ, nđc

Tỉ sốtruyềnchung, uch

Tỉ sốtruyềncủa hộpgiảm tốc,uh

Tỉ sốtruyềncấpnhanh,

u12

Tỉ sốtruyền cấpchậm,u34

Tỉ sốtruyềncủa xích,ux

2 Phân phối tỷ số lại tỷ số truyền:

Động cơ đã được chọn có các thông số sau

Động cơ Công

suất(kW)

Số vòngquay(vòng/phút)

cos(((((((((((((( (

 Trục 1: Là trục nối giữa khớp nối và hợp giảm tốc

 Trục 2: Là trục nối giữa bánh răng cấp nhanh và bánh răng cấp chậm

 Trục 3: Là nối trục giữa bánh răng cấp chậm và xích

 Trục 4: Là trục nối giữa băng tải và xích

2.1 Tính toán công suất trên các trục:

=0,99.0,97

≈ 12,992 ( )𝜓𝜓

≈ 13,529 (𝜓𝜓)

𝜓đ = 𝜓1 𝜓𝜓𝜓 𝜓𝜓𝜓

13,529 = ≈ 13,666 (𝜓𝜓) < 18,5(𝜓𝜓) 0,99.12.2 Số vòng quay trên các trục:

𝜓 = 9,55 10 6 𝜓𝜓𝜓 = 9,55 10 = 2008928,571

6 11,25

(((((((((((((( ( 𝜓𝜓)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

2.3 Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức:

𝜓2 = 𝜓 𝜓 = 2,73.24 ≈ 66 )1 (ă2.4 Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích K theo công thức (5.22)

từ tài liệu [1]:

𝜓 = 𝜓𝜓𝜓 𝜓 𝜓𝜓 𝜓 đđ đ𝜓𝜓𝜓𝜓𝜓 = 1.1.1.1.1.1,45 = 1,45Trong đó:

+ 𝜓𝜓 −Hệ số tải trọng động: nếu dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác động lên bộ truyền tưởng đối êm thì 𝜓𝜓 = 1;

+ 𝜓 −𝜓 Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục hay chiều dài xích, xích càng dài thì số lần ăn khớp của mỗi mắt xích trong một đơn vị thời gian càng ít, do

đó xích sẽ càng ít mòn hơn Chọn 𝜓𝜓 = 1 với khoảng cách trục 𝜓 = 30 ÷ (50) 𝜓𝜓

+ 𝜓 −𝜓 Hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền, khi đường nối hai tâmđĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc Chọn 𝜓𝜓 = 1với góc nhỏ được tạo nhỏ hơn 60 o

+ 𝜓đ đđ −Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích Chọn

𝜓đđđ = 1với trục điều chỉnh được

+𝜓𝜓 −Hệ số xét điều kiện bôi trơn Chọn 𝜓𝜓 = 1 với điều kiện bôi trơn liên tục.+𝜓𝜓𝜓 −Hệ số xét đến chế độ làm việc Máy làm việc 3 ca Nên là 𝜓𝜓𝜓 = 1,45.Ngoài ra:

Bảng 5.4: Lựa chọn bước xích p theo công suất cho phép [P] từ tài liệu [2] trang c

202+Từ bảng 5.4, ta chọn n =200 vòng/phút; bước xích p =38,1 (mm); đường kính01 cchốt d =11,12(mm); Chiều dài ống 35,46 (mm), [P]=34,8 kWo

2.6 Tìm bước xích tưởng ứng:

Bảng 5.2 Giá trị giới hạn bước xích p theo số vòng quay n

Theo bảng 5.2 số vòng quay tới hạn tưởng ứng bước xích [p ]=38,1 mm là nc th=500vòng/phút ( xích con lăn,z =24 răng), nên thỏa điều kiện n<n (146<150).1 th2.7 Xác định vận tốc trung bình v của xích theo công thức (5.10) từ tàiliệu [2]:

1000.12,219

≈ 5479,37 )(((((((((((((((

2,232.8 Tính toán kiểm nghiệm bước xích pc theo công thức (5.26) với [p ]ochọn theo bảng 5.3 lấy từ tài liệu [2] trang 201 là 29 MPa:

3 𝜓1𝜓 3 12,219.1,45

𝜓𝜓 ≥ 600 √

𝜓 𝜓1 1

𝜓2 − 𝜓1 2

2

𝜓𝜓

.𝜓

+ Thế vào a=1524 mm; p =38,1 mm; z =24 răng;z = 66 răng vào:c 1 2

→ 𝜓 ≈ 126 ắắ ℎííííííííííííííí + Chiều dài xích 𝜓 = 𝜓 𝜓 = 38,1.126 ≈ 4800,6 𝜓𝜓.𝜓

+ Tính chính xác khoảng cách trục theo công thức (5.9) từ tài liệu [2]:

𝜓1 + 𝜓2 𝜓1 + 𝜓2 2 𝜓2 − 𝜓1 2

𝜓 = 0,255 5 𝜓 [[[[[[[[[[[[[[[ 2 + √((((((((((((((( ) − 8(

2

) ]2

+ Thế X=126 xích;p =38,1 mm; z =24 răng;z = 66 răng vào:c 1 2

→ 𝜓 = 1521,74 4+ Ta chọn a=1518mm ( giảm khoảng cách trục 0,002 𝜓 = 0,002.1521,74

≈ 1,85 ≤ [𝜓] = 16

+Theo bảng (5.6) tài liệu [2] với bước xích pc=38,1mm ta chọn [i]=14

Kiểm tra xích theo hệ số an toàn theo công thức (5.28) từ tài liệu [2]:

+ Lực căng ban đầu của xích Fo xác định theo công thức (5.17) từ tải liệu [2]

𝜓𝜓 = 𝜓𝜓𝜓𝜓𝜓𝜓 = 6.1,522.5,5.9,81 ≈ 492,72 ( )𝜓2.11 Tính lực tác dụng lên trục theo công thức (5.19) từ tài liệu [2]:

𝜓𝜓 = 𝜓𝜓 𝜓 𝜓 = 1,15.5479,37 ≈ 6301,2755 )(((((((((((((((2.12 Đường kính đĩa xích:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.

I Các thông số kỹ thuật:

+ Thời gian phục vụ: 4 năm;

+ Quay một chiều, tải trọng tĩnh, 300 ngày/ 1 năm, 3 ca/ 1 ngày, 8 tiếng/1 ca

𝜓ℎ = 4.300.3.8 = 28800 𝜓𝜓ờ+ Cặp bánh răng cấp chậm ( bánh răng trụ răng thẳng):

Tỉ số truyền: ubrt=2;

Số vòng quay trục dẫn: n =292 (vòng/phút);34

Moment xoắn T trên trục dẫn : T = 424909,589 (N.mm);2

+ Cặp bánh răng cấp nhanh ( bánh răng trụ răng nghiêng):

1.2 Số chu kỳ làm việc cơ sở:

1.7Theo bảng 6.15 tài liệu [2] do bánh răng nằm không đối xứng các ổ trục và

nên 𝜓𝜓𝜓 = 0,25 ÷ 0,40 , chọn 𝜓𝜓𝜓 = 0,4 theo tiêu chuẩn Khi đó:

𝜓𝜓𝜓((((((((((((((( + 1)

𝜓𝜓𝜓

=

= 0,62

Theo bảng chọn 6.7 của tài liệu [1] , ứng với 𝜓𝜓𝜓 = 0,6 𝜓và 3 ≤ 350 𝜓𝜓 và

Theo tiêu chuẩn, ta chọn 𝜓𝜓 = 250 𝜓𝜓.

1.9 Mô đun răng 𝜓 = 0,01 ÷ 0,02( )𝜓𝜓 = 2,5 ÷ 5

Theo tiêu chuẩn, ta chọn m= 5 mm

= √4 − � � = 0,973

� 𝜓�� = 1,03 ; 𝜓𝜓𝜓 = 1,17; 𝜓 = 2,03; 𝜓 = 100 𝜓𝜓𝜓

�

Suy ra : 𝜓𝜓 = 377,17 < [[[[[[[[[[[[[[[𝜓] = 411,84 𝜓𝜓𝜓 do đó điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.

Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn

1.18 Ứng suất uốn tính toán theo công thức

Do đó, độ bền uốn được thỏa

Bảng thông số bánh răng trụ răng thẳng 3-4 :

Khoảng cách trục 𝜓𝜓3−4 = 2500 0

Modul m=5

Chiều rộng vành răng 𝜓𝜓3 = 105 𝜓𝜓;

𝜓𝜓4 = 100 𝜓𝜓

Góc nghiêng của răng 𝜓 = 0

Số răng bánh răng z =33 răng; z =67 răng1 2

Do đề bài không có yêu cầu gì về các vật liệu và nhiệt luyện bánh răng Chọn

40 Cr được Thấm nitơ Theo bảng 6.13 đối với bánh dẫn, ta chọn độ rắn trung bìnhHB1=650; đối với bánh bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình HB =600 Vật liệu này có 3khả năng chạy rà tốt

2.2 Số chu kỳ làm việc cơ sở:

𝜓𝜓𝜓1 = 30 𝜓 𝜓12,4 = 30 650 = 16,91 102,4 7ℎℎ 𝜓ỳ

𝜓𝜓𝜓2 = 30 𝜓𝜓22,4 = 30 600 = 13,95 102,4 7ℎℎ 𝜓ỳ

1,1 𝜓𝜓 1,1

Ứng suất cho phép tính toán:

[𝜓𝜓] = √0,5 ([𝜓𝜓12] + 𝜓[ 𝜓22])

= 0,5 √ (1120,912 + 1039,09 = 1080,77 2) (𝜓𝜓𝜓)

Xét điều kiện [𝜓𝜓]𝜓 𝜓𝜓 ≤ [𝜓𝜓] ≤ 1,25 [𝜓 ]𝜓𝜓𝜓𝜓 với [𝜓𝜓]𝜓𝜓𝜓 = 1039,09

Ta thấy [𝜓𝜓] thỏa điều kiện

2.6 Ứng suất uốn cho phép:

Theo bảng chọn 6.7 của tài liệu [1] , ứng với 𝜓𝜓𝜓 = 0,6 𝜓và 1 ≥ 350 𝜓𝜓 và

𝜓2 ≥ 350 𝜓𝜓, ta chọn được 𝜓𝜓𝜓 = 1,47 và 𝜓𝜓𝜓 = 1,72

2.8 Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định theo công thức:

Theo tiêu chuẩn, ta chọn 𝜓𝜓 = 125 𝜓𝜓.

2.9 Mô đun răng 𝜓 = 0,01 ÷ 0,02( )𝜓𝜓 = 1,25 ÷ 2,5

Theo tiêu chuẩn, ta chọn m= 2 mm

𝜓 1 20

2.12 Các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng :