Bài tập cơ sở thiết kế máy

Chọn sơ bộ khoảng cách trục a theo bảng(5-16) ad2 400 200 200 5. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục a sơ bộ theo công thức: (mm) 1690 845 1690 - Lấy L theo tiêu chuẩn mm (bảng 5-12). 1700 875 1700 - Nếu chiều dài loại đai dưới 1700 mm, trị số tiêu chuẩn là trị số chiều dài trong L0, còn chiều dài L tính toán khoảng cách trục a: L=L0+x. Nên chiều dài L của đai o là: L=850+25=875(mm). - Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây:

Trang 1

Bài tập 11:

Hãy thiết kế bộ truyền động đai (1-đai dẹt và 2-đai thang), tải trọng ổn định, quay 1 chiều, bộ truyền đọng nằm ngang với các thông số sau:

Số vòng quay trục bị dẫn (vg/phút) 480 500 600

Bài làm PHƯƠNG ÁN 1:

a Thiết kế bộ truyền đai dẹt: (TLTK_Thiết kế chi tiết máy

Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm)

1 Do bộ truyền động đai được thiết kế được sử dụng làm việc ở chế độ tải trọng ổn định nên ta chọn loại đai vải cao su

2 Đường kính bánh đai nhỏ d1:

1450

1000 5 3 1300 1100

1450 160

'

2

1 1

d

d n

- Sai số về số vòng quay:

% 4 , 4 480

459

480− =

=

∆n

Sai số ∆n nằm trong khoảng cho phép (3 ÷ 5)%, do đó không cần phải tra lại d1 và d2

4 Xác định khoảng trục a và chiều dài đai L:

- Chiều dài tối thiểu:

) ( 4050 05

, 4 3

15 , 12 5

Trang 2

2 2 1 2

2 2

4

1

d d d

d L d

d L

−

2

160 500 2 2

500 160 4050

2

500 160 4050

0 1

2 0 0

1497

1605005718057

=

a

d d

α

Thoả điều kiện 0

1 ≥ 120

α đối với đai bằng chất dẻo

6 Chiều dày và chiều rộng đai:

- Chiều dày:

4 40

160 40 40

15 , 1 5 , 3

≥

Chọn b=40 mm

7 Chiều rộng B của bánh đai:

Chiều rộng B của bánh đai d ẹt khi mắt bình thường:

B = 1,1b+(10÷15) = 1,1.40+10 = 54 mm

Chọn B=50 mm

8 Lực căng:

45 , 858 2

167 sin 4 40 8 , 1 3 2 sin 3 2 sin 3

0 1

Trang 3

b Thiết kế đai thang:

1

1d n

v= π

v<vmax= (30÷35) m/s thoả điều kiện

3 Tính đường kính d2 của bánh đai lớn:

2 1

'

d

d n

- Sai số về số vòng quay so với yêu cầu:

54 , 3 0354 , 0 480

480 497 '

Sai số ∆n nằm trong phạm vi cho phép

(3÷5)%, do đó không cần chọn lại đường kính d2

5 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách

trục a sơ bộ theo công thức:

( )

a

d d d d a

L

4)(

22

2 1 2 1 2

−+++

- Lấy L theo tiêu chuẩn mm (bảng 5-12) 1700 875 1700

- Nếu chiều dài loại đai dưới 1700 mm, trị

số tiêu chuẩn là trị số chiều dài trong L0, còn chiều

dài L tính toán khoảng cách trục a: L=L0+x Nên

chiều dài L của đai o là: L=850+25=875(mm)

- Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây:

2L d2 d1 L d2 d1 2 d2 d1 2

Trang 4

- Khoảng cách trục a thoả mãn điều kiện: b O A

suất căng ban đầu σ0 = 1 , 2 (N/mm2) và theo

trị số d1 tra bảng 5-17 tìm được ứng suất

R Z

v t

- Đường kính ngoài của bánh đai C (mm)

Trang 5

Bài tập 12:

Hãy thiết kế bộ truyền bánh răng (1-răng trụ răng thẳng, 2-răng trụ răng nghiêng, bánh răng nón răng thẳng) Biết:

Tính theo tải trọng không thay đổi và bộ truyền ăn khớp ngoài

1 Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ: Thép 50, bánh răng lớn thép 35 đều thường hóa (theo bảng 3-6)

Cơ tính của hai loại thép này (bảng 3-8):

(Phôi rèn giả thiết đường kính phôi từ 100-300 mm)

2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép

a.Ứng suất tiếp xúc cho phép

- Số chu kỳ tương đương đương của bánh lớn [công thức (3-3)]

480

2

n n

Theo bảng 3-9 ta được số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc N0= 107

Do Ntđ1>107, Ntđ2>107 nên hệ số chu kỳ ứng suất ,

Trang 6

b.Ứng suất uốn cho phép

- Số chu kỳ tương đương của bánh lớn Ntđ2=82,95.107>No=5.106

- Số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ Ntđ1=24,4.107>No=5.106

1 ,, =

nK

K N

u

,, 1

) 6 , 1 4 , 1

=

- Giới hạn mỏi uốn thép 50

2 1

Lấy hệ số an toàn n=1,5 (thép rèn); hệ số tập trung ứng suất ở chân răng Kσ = 1 , 8

- Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ

8 , 1 5 , 1

1 4 , 260 5 , 1

1 210 5 , 1

=

A

b A

n

KN i

i A

≥

2 , 141 4 , 0

27 , 3 4 , 1 4 , 3 442

10 05 , 1 1 4 ,

2 6

480 150 2 1

1000 60

= +

4 , 1 45 , 1

Trang 7

8 Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và xác định chính xác khoảng cách trục A:

Mô đun: m=0,01.A=0,01.150=1,5

Trị số mô đun lấy theo tiêu chuẩn (bảng 30-1)

- Số răng bánh dẫn (bánh nhỏ):

( ) 1 , 5(3 , 4 1) 45,45

150 2 1

2

+

= +

=

i m

A Z

9 Kiểm nghiệm lại sức bền uốn của răng

- Số răng tương đương

1

2 1

6 1

67,14495

,64

4,59.480.45.5,1.483,0

27,3.45,1.10.1,1910

.1,19

mm

N mm

N

b n Z m y

- Ứng suât uốn tại chân răng bánh lớn [công thức (3-40)]

2 2

1 1

517 , 0

483 , 0 95 , 64

mm

N mm

N y

y

u u

σ

10 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột

- Ứng suất tiếp xúc cho phép [công thức (3-43)]:

Trang 8

( )

2

3 6

2

3 6

36 , 456 2

, 141 48

27 , 3 45 , 1 1 4 , 3 4 , 3 5 , 148

10 05 , 1

1

10 05 , 1

mm N bn

KN i

i A

K qt tx txqt

= +

N d

M

480 5 , 67

27 , 3 10 55 , 9 2 10

55 , 9 2

1 1

B Bánh răng trụ răng nghiêng:

Tính theo tải trọng không thay đổi

1.Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ: Thép 45, bánh răng lớn thép 35 đều thường hóa (theo bảng 3-6)

2.Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép

Trang 9

480

2

n n

1 ,, =

nK

K N

u

,, 1

) 6 , 1 4 , 1

=

- Giới hạn mỏi uốn đối với thép 45

2 1

8 , 1 5 , 1

1 258 5 , 1

1 215 5 , 1

ψ5.Xác định khoảng cách trục A theo công thức (3-10), lấy θ = 1 , 25

Trang 10

( + )  [ ]  =

2

2 6 10 05 , 1 1

n

KN i

27 , 3 3 , 1 4

, 3 442

10 05

Trang 11

6 Tính vận tốc vòng bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

480 150 2 1

1000 60

= +

2 m n

Ta có K=1,2

Sai số 0 , 036 7 , 7 %

3 , 1

2 , 1 3 , 1

K A

A

sobo

3 , 1

2 , 1

150 3

=Lấy A=147mm

8.Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và xác định chính xác khoảng cách trục A:

- Mô đun: mn=(0,01÷.0,02)A=(1,47÷2,49) mm

Trị số mô đun lấy theo tiêu chuẩn (bảng 30-1)

Lấy mn=2 mm

- Số răng bánh dẫn (bánh nhỏ):

( ) 2(3 , 4 1) 32,9

10 cos 147 2 1

=

i m

A Z

2112332

cos = 1+ 2 = + =

A

m Z

211233cos

2 5 , 2 sin

5 , 2 1 ,

Trang 12

9.Kiểm nghiệm lại sức bền uốn của răng

27 9 cos

33 cos 3 3 0

112 cos 3 3 0

2 1

6 1

3,1435

,38

5,1.1,44.480.33.2.4635,0

27,3.2,1.10.1,1910

.1,19

mm

N mm

N

b n Z m y

KN

u n

2 2

1 1

517 , 0

4635 , 0 07 , 41

mm

N mm

N y

y

u u

σ

2 ,

3 6

36 , 435 2

, 141 1 , 44 25 , 1

27 , 3 2 , 1 1 4 , 3 4 , 3 147

10 05 , 1

1

10 05 , 1

mm N bn

KN i

i A

K qt tx txqt

= +

Trang 13

33 2

112 2

N d

M

480 9 , 66

27 , 3 10 55 , 9 2 10

55 , 9 2

1 1

β β

(Phôi đúc giả thiết đường kính phôi từ 100-300 mm)

Ntđ2= 60un2T= 60.1.141,2.5.360.2.8=24,4.107

- Số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ

Ntđ1=Ntđ2.i= 24,4.107.3,4 = 82,95.107

Trang 14

Với i= 3 , 4

2 , 141

b.Ứng suất uốn cho phép

1 ,, =

nK

K N

u

,, 1

) 6 , 1 4 , 1

=

- Giới hạn mỏi uốn đối với thép 50

2 1

1 6 , 266 5 , 1

1 5 , 236 5 , 1

=

L

b L

i L

L tx

L

4 , 156 2 , 141 3 , 0 85 , 0

27 , 3 4 , 1 442

4 , 3 3 , 0 5 , 0 1

10 05 , 1 1

4 , 3

85 , 0

5 , 0 1

10 05 , 1 1

3

2 6

2

3

2

2 6 2

≥

ψ σ

ψ

Lấy L=157mm

Trang 15

6 Tính vận tốc vòng bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

Vận tốc vòng [công thức (3-18)]

n L

1 4 , 3 1000 60

480 3 , 0 5 , 0 1 157 2 1 1000

60

5 , 0 1 2

2 2

+

−

= +

4 , 1 45 , 1

2

2 2

+

= +

=

i m

L Z

64 , 162

49 5 , 0 64 , 162 4 5 ,

−

=

- Góc mặt nón lăn bánh nhỏ tính theo công thức trong bảng 3-5

tgϕ1= 0 , 294

4 , 3

1

i

/ 0

Trang 16

Ztd2= 276 , 26

36 73 cos

1

2 1

6 1

1,14841

,40

49.480.23.4,3.4216,0.85,0

27,3.45,1.10.1,19

85,0

10.1,19

mm

N mm

N

b n Z m y KN

u tb u

2 2

1 1

517 , 0

4216 , 0 41 , 40

mm

N mm

N y

y

u u

σ

2

2 2 6

5 , 423 2

, 141 49 85 , 0

27 , 3 45 , 1 1 4 , 3 4 , 3 49 5 , 0 64 , 162

10 05 , 1

1 85

, 0

1 5

, 0

10 05 , 1

mm N bn

KN i

i b L

K qt tx txqt

Trang 17

N Z

m

M d

M P

tb tb

x tb

480 23 4 , 3

27 , 3 10 55 , 9 2 10

55 , 9 2 2

1 1

6

1

1 1

Trang 18

Bài tập 13:

Hãy thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng với các thông số sau:

Tính theo tải trọng không thay đổi

1.Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ: Thép 45, bánh răng lớn thép 35 đều thường hóa (theo bảng 3-6)

a.Ứng suất tiếp xúc cho phép:

2 , 141

2

n n

Do Ntđ1>107, Ntđ2>107 nên hệ số chu kỳ ứng suất K’N=1

- Ứng suất cho phép của bánh lớn

- Ứng suất tiếp xúc cho bánh nhỏ

Trang 19

b.Ứng suất uốn cho phép:

nK

K N

u

,, 1

) 6 , 1 4 , 1

8 , 1 5 , 1

1 252 4 , 1

1 210 4 , 1

=

A

b A

n

KN i

i A

A

4 , 50 4 , 0

16 , 3 3 , 1 8 , 2 468

10 05 , 1 1 8 ,

2 6

2 , 141 193 2 1 1000 60

= +

Trang 20

Sai số 0 , 15 15 %

3 , 1

1 , 1 3 , 1

K A A

sb

3 , 1

1 , 1

193 3

=8.Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và xác định chính xác khoảng cách trục A:

2

+

= +

=

i m

A Z

6 1

2 1

6

5 , 74 2 , 141 39 ) 5 , 2 (

471 , 0

16 , 3 1 , 1 10 1 , 19 10

1 , 19

mm

N nb

Z m y

1 1

517 , 0

471 , 0 97 , 54

mm

N y

Trang 21

2

3 6

79 , 453 4

, 50 5 , 74

1 16 , 3 1 , 1 8 , 3 8 , 2 25 , 186

10 05 , 1

1

10 05 , 1

mm N bn

KN i

i A

K qt tx txqt

N d

M

2 , 141 5 , 97

16 , 3 10 55 , 9 2 10

55 , 9 2

1 1

Trang 22

Bài 14:

Hãy thiết kế bộ truyền động trục vít – bánh vít với các thông số sau:

1 Giả thiết vận tốc trượt trung bình vt=2÷5, vành bánh vít được chế tạo bằng đồng

thanh nhôm sắt bpA k 9-4; trục vít được chế tạo bằng thép 45 tôi cải thiện có HRC < 45

2 Định ứng suất cho phép của răng bánh vít theo bảng 4-4:

0u = 92N/mm

[ ]σ tx = 160N/mm2 (Theo bảng 4-5 do đồng thanh có độ cứng cao [ ]σ bk > 300

N/mm2, ứng suất chọn theo điều kiện tránh dính và trong trường hợp này trị số ứng suất

tiếp xúc không phụ thuộc vào số chu kì ứng suất)

Số chu kì làm việc:

N = 21,82.2.8.60.5.360=3,78.107

635 ,

0 10

78 ,

3

10 10

7 6

Từ [bảng 4-4] tra trị số ứng suất uốn cho phép rồi nhân với các trị số K”N tương

Trang 23

22 2

10 45 , 1 10

45 , 1

3

2 6 3

2 2 2

q

m

σChọn m=10, q=8 có m3 q=20

6 Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng:

- Vận tốc trượt [công thức (4-11)]:

s m q

t n m

19100

480 10 19100

= +

=

Để tính hiệu suất ,theo bảng 4-8 lấy hệ số ma sát f= 0,035; do đó ρ=2

Với Z1=2 và q=8 theo bảng 4-7 tìm được góc vít λ = 14002 ' 10 "

- Hiệu suất [công thức (4-12) ]:

"

10 '2 14

"

10 '2 14 96

,0 '

98 ,0 96

0

=

= +

÷

=

tg

tg tg

tg

ρ λ

λ η

Trị số hiệu suất tìm được không chênh lệch nhiều so với dự đoán nên không cần phải tính lại công suất trên bánh vít N2

- Vận tốc vòng của bánh vít [công thức (4-15) ]:

s m n

mZ n

d

100 60

82 , 21 44 10 1000 60

1000 60

2 2 2

2

Vì tải trọng không thay đổi và như giả thiết ở trên v2<3 m/s, do đó:

K=Ktt.Kđ=1.1,1=1,1

Phù hợp với dự đoán, vì v2<2 m/s có thể chế tạo với cáp chính xác 9

7 Kiểm nghiệm ứng suất uốn của bánh vít [công thức (4-16)]:

- Số răng tương đương của bánh vít:

( ) 48 19,

"10' 2 14 cos

6 2

6

/ 35 , 12 82 , 21 8 487 , 0 44 10

8 , 2 1 , 1 10 15

10 15

mm N yqn

Z m

KN

σ

Trang 24

- Hệ số chiều cao răng: f0=1

- Hệ số chiều cao đầu răng: h’=10

4 , 171

80

5 , 3 10 55 , 9 2

1

1 2

d

M P

- Lực vòng P2 trên bánh vít bàng lực dọc trục Pa1 trên trục vít [Công thức (4-24)]:

5814 82

, 21 440

5 , 3 835 , 0 10 55 , 9 2

2

2 1

d

M P

.

5814 0 2

2

1 =P = P tg = tg =

Trang 25

Bài tập 15:

Hãy thiết kế bộ truyền động xích với bộ truyền nằm ngang, bôi trơn định kỳ, trục đĩa xích không điều chỉnh được

1 Chọn loại xích: Chọn xích con lăn vì rẻ hơn xích răng, và không yêu cầu bộ truyền

phải làm việc phải làm việc êm, không ồn

2 Định số răng đĩa xích

Theo bảng 6-3 với tỉ số truyền 3 , 4

2 , 141

ko=1- đường nối 2 tâm đĩa xích làm đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 600

kđc=1,25- trục không điều chỉnh được và cũng không có đĩa con lăn căng xích

kb=1,5 -bôi trơn gián đoạn (định kỳ)

kc=1,25- bộ truyền làm việc 2 ca

⇒ k=1.1.1.1,25.1,5.1,25= 2,344

- Hệ số răng đĩa dẫn: 1 , 087

23

25 25

1 1

=

Z Z

Tra bảng 6-4 với no1=600 vòng/phút, xích ống con lăn 1 dãy có bước xích

t=19,05mm, diện tích bản lề xích F=105,8mm2, có công suất cho phép [ ]N =11,8kW Với loại xích này theo bảng 6-1 tìm được kích thước chủ yếu của xích, tải trọng phá hỏng Q=25000N, khối lượng 1 mét xích q=1,52 kg

Trang 26

Kiểm nghiệm số vòng quay của đĩa xích theo điều kiện (6-9) Theo bảng (6-5) với t=19,05mm và số răng đĩa dẫn Z1= 23, số vòng quay giới hạn ngh của đĩa dẫn có thể lớn hơn 1500 vòng/phút, như vậy điều kiện (6-9) được thõa mãn (n1=480 vòng/phút)

05 , 19 2

23 79 05 , 19

762 2 2

79 23 2

2 2

1 2 2

A Z Z X

Lấy X=134

- Kiểm nghiệm số lần va đập u của bản lề xích trong 1 giây

49 , 5 134 15

480 23 15

v u

Theo [bảng 6-7], số lần va đập cho phép [ ]u = 35 nên điều kiện u ≤[ ]u được thõa mãn

- Tính chính xác khoảng cách trục A theo số mắc xích đã chọn [công thức (6-3)]

mm

Z Z Z

Z X Z

Z X t A

41 , 791 2

23 79 8 2

79 23 136 2

79 23 136 4

05 , 19

2

8 2

2 4

2 2

2 1 2 2

2 1 2

+

−

=

π π

Lấy A=792 mm

Để đảm bảo độ võng bình thường, tránh cho xích khỏi bị căng quá, giảm khoảng cách trục A một khoảng ∆A= ( 0 , 002 ÷ 0 , 004 )A Chọn

376 , 2 792 003 , 0

Cuối cùng lấy A=790 mm

5 Tính đường kính vòng chia của đĩa xích [công thức (6-1)]

05 , 19 180 sin 1

05 , 19 180 sin 2

Lấy dc2= 479 mm

6 Tính lực tác dụng lên trục:

N tn

Z

N k P

k

480 05 , 19 23

27 , 3 15 , 1 10 6 10

.

1 1

Trang 27

16 , 3

- Khoảng cách từ mặt cạnh bánh răng đến thành trong của hộp bằng 12 mm

- Khoảng cách giữa các bánh răng bằng 12 mm

- Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong của hộp bằng 10 mm

Tổng hộp các kích thước ở trên, ta tìm được chiều dài các đoạn trục cần thiết:a=58,7 mm;

b= 78,95 mm;

c= 66,25 mm;

Vẽ sơ đồ phân tích lực lên bánh răng:

Trang 28

+ Xác định phản lực ở hai gối tựa C và D

Do lực hướng tâm Pr12 và Pr13 gây ra

- Phương trình cân bằng môment tại điểm A:

MA(Y)= RBY(a+b+c)+ Pr13(a+b)- Pr12a=0

c b a

a P b a P

25 , 66 95 , 78 7 , 58

7 , 58 6 , 701 ) 5 , 78 7 , 58 ( 68 , 1595 )

+ +

−

= +

+

+ +

- Phương trình cân bằng môment tại điểm A:

MA(X)= RBX(a+b+c)- P13(a+b)- P12.a=0

c b a

a P b a P

25 , 66 95 , 78 7 , 58

7 , 58 69 , 1927 )

95 , 78 7 , 58 ( 1 , 4384 )

+ +

= +

+

+ +

N

2 , 141

16 , 3 10 55 , 9 10

55 ,

M

M u I I uX2 uY2 1641842 11062 164188

)

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	0,92 MB