Bài tập cơ sở thiết kế máy

Tài liệu tham khảo về bài tập cơ sở thiết kế máy kèm bài giải hướng dẫn giúp các bạn nắm vững kiến thức môn học hơn.

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:

Thông số Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

Số vòng quay trục dẫn (vg/phút) 1450 1460 1460

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:

74 , 174 56 147 1450

1000 5 3 1300 1100

1300

1

1 1

1

1n d

1000 60

1450 160

m/s

3 Đường kính bánh đai lớn d2:

5 , 478 160 480

1450 01 0 1

160 1450 01 , 0 1 1

'

2

1 1 2

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

V

L Min

Trang 2

- Khoảng cách trục:

2 1 2

2 2 1 2

22

4

1

d d d

d L

d d L

a

2 2

160500

22

500160

40502

500160

160 2

0 1

2 0 0

1497

160 500 57 180 57

180

a

d d

Thoả điều kiện 0

1 120 đối với đai bằng chất dẻo

6 Chiều dày và chiều rộng đai:

- Chiều dày:

4 40

160 40 40

1

d h d

h

Chọn h=4 t 0 2,25 N/mm2

- Chiều rộng b của đai:

v b

t c c c hV

c = 1-,003(1800-1670)=0,961

981,0.961,0.1.25,2.15,12.4

15,1.5,3.100

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:

45,8582

167sin.4.40.8,1.32sin32sin3

0 1

h F

Trang 3

b Thiết kế đai thang:

1

1d n

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 '

2

2 2

n

n n

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 )

( 2 2

2 1 2 1

- 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:

2 L d2 d1 L d2 d1 2 d2 d1 2

Trang 4

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

2 1 2

Góc ôm 1 thoả điều kiện 0

1 120

8 Xác định số đai Z cần thiết Chọn ứng

suất căng ban đầu 0 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, 3-bánh răng nón răng thẳng) Biết:

A Bánh răng trụ răng thẳng:

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

1

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 ,

- Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ

,

0 N N

tx =2,6.HB= 2,6 200= 520 2

mm N

Với N0txtra bảng 3-9

Lấy trị số nhỏ tx2=442 N/mm2 để tính

b.Ứng suất uốn cho phép

Trang 6

- 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

)6,14,1(

- Giới hạn mỏi uốn thép 50

2 1

1 0 , 42 * 0 , 42 * 500 210

mm

N

b

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

- Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ

2

1 144,67

8,1.5,1

1.4,260.5,1

1.210.5,1

10.05,11

n

KN i

i A

A tx

2,141.4,0

27,3.4,14,3.442

10.05,114,

2 6

An

1 4 , 3 1000 60

480 150 2 1

1000 60

4,145,1

K <5% ít khác với trị số dự đoán nên không cần điều chỉnh lại khoảng cách trục A

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):

45,4514,35,1

150.21

2

1

i m

A Z

9 Kiểm nghiệm lại sức bền uốn của răng

- Số răng tương đương

2

2 6 1

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

KN

u u

- 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

u

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

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

Bánh nhỏ: 1 2 , 5 2 , 5 520 1300 2

otx

N txqt

Bánh lớn: 2 2 , 5 2 , 5 442 1105 2

otx

N txqt

- Ứng suất uốn cho phép [công thức (3-46)]:

Bánh nhỏ: 1 0 , 8 1 0 , 8 320 256 2

mm

N

ch uqt

Bánh lớn: 2 0 , 8 2 0 , 8 260 208 2

mm

N

ch uqt

- Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc [công thức (3-13) và (3-41)]

Trang 8

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 1

10 05 , 1

mm N bn

KN i

i A

K qt

tx txqt

- Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số ứng suất cho phép của bánh lớn và bánh nhỏ

- Kiểm nghiệm sức bền uốn [công thức (3-42) ]

Bánh nhỏ: uqt1 u1 qt 64 , 95 2 uqt1

mm N K

Bánh lớn: uqt2 u2 qt 60 , 68 2 uqt2

mm

N K

11 Các thông số hình học của bộ truyền

N d

M

69,1927480

.5,67

27,3.10.55,9.210

.55,9.2

1 1 6

1

- Lực hướng tâm: Pr=Ptg = 1927,69.tg200=701,6 N

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

2

1

n n

- Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn

)6,14,1(

- Giới hạn mỏi uốn đối với thép 45

2 1

2

1 143,3

8,1.5,1

1.258.5,1

1.215.5,1

10.05,11

n

KN i

i

A

A tx

mm

45,1492,141.25,1.3,0

27,3.3,14

,3.442

10.05,114,

2 6

Lấy A=150mm

Trang 10

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

Vận tốc vòng [công thức (3-17)]

s

m i

An

1 4 , 3 1000 60

480 150 2 1

1000 60

Ta có K=1,2

Sai số 0,036 7,7%

3,1

2,13,1

K <5% khác nhiều sovới trị số dự đoán nên cần điều chỉnh lại khoảng cách trục A

mm K

K A

A

sobo

3 , 1

2 , 1

150 3 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

9,321

4,32

10cos.147.21

cos

1

i m

A Z

2112332

A

m Z

Z Z

27 9 cos 2

2 112 33 cos

2 1

- Chiều rộng bánh răng

b= A.A 0 , 3 147 44 , 1mm

- Chiều rộng bánh răng phải thỏa mãn điều kiện

30279sin

2.5,2sin

.5,21,

b

Trang 11

9.Kiểm nghiệm lại sức bền uốn của răng

279cos

2

2 6 ,

1 1 2 1

6 1

3 , 143 5

, 38

5 , 1 1 , 44 480 33 2 4635 , 0

27 , 3 2 , 1 10 1 , 19 10

1 , 19

mm

N mm

N

b n Z m y

KN

u n

u

2 2

1 1

517,0

4635,0.07,41

mm

N mm

N y

y

u u

u

Bánh nhỏ: 1 2 , 5 2 , 5 520 1300 2

otx

N txqt

Bánh lớn: 2 2 , 5 2 , 5 442 1105 2

otx

N txqt

Bánh nhỏ: 1 0 , 8 1 0 , 8 300 240 2

mm

N

ch uqt

Bánh lớn: 2 0 , 8 2 0 , 8 260 208 2

mm

N

ch uqt

2

3 6

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 1

10 05 , 1

mm N bn

KN i

i A

K qt

tx txqt

Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số ứng suất cho phép của bánh lớn và bánh nhỏ

mm

N K

mm

N K

11.Các thông số hình học của bộ truyền

- Môdun pháp: mn =2

- Số răng: Z1=33; Z2=112

Trang 12

33 2

1

d2=m n Z 227 , 08mm

27 9 cos

112 2

N d

M

480 9 , 66

27 , 3 10 55 , 9 2 10

55 , 9 2

1 1 6 1

Lực hướng tâm: Pr1=P tg n tg N

45 , 717 cos

20 1945 cos

1Lực dọc trục: Pa1=P1tg =1945tg9027=323,74N

(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 13

Với i= 3,4

2,141

tx =2,6.HB= 2,6 210= 546 2

mm N

- Ứng suất tiếp xúc cho bánh lớn

,

2 N0 N

tx tx K =2,6.HB= 2,6 170= 442 2

mm N

)6,14,1(

- Giới hạn mỏi uốn đối với thép 50

2 1

1.6,266.5,1

1.5,236.5,1

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

Lấy L=157mm

Trang 14

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

Vận tốc vòng [công thức (3-18)]

s

m i

n L

89 , 1 1 4 , 3 1000 60

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

60

5 , 0 1 2

2 2

4,145,1

K <5% ít khác với trị số dự đoán nên không cần điều chỉnh lại chiều dài nón L

8.Xác định môdun, số răng, chiều dài răng và xác định chính xác chiều dài nón L:

157 2 1

2

2 2

1

i m

L Z

b L m

64,162

49.5,064,16245,0

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

tg 1= 0,294

4,3

11

i

/ 0

1 16 23

- Số răng tương đương bánh nhỏ [công thức (3-3)]

2316cos

23

1 1

Trang 15

- Số răng tương đương bánh lớn

3673cos

2

2 6 1

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

u

Bánh nhỏ: 1 2 , 5 2 , 5 546 1365 2

otx

N txqt

Bánh lớn: 2 2 , 5 2 , 5 442 1105 2

otx

N txqt

Bánh nhỏ: 1 0 , 8 1 0 , 8 320 256 2

mm

N

ch uqt

Bánh lớn: 2 0 , 8 2 0 , 8 320 256 2

mm

N

ch uqt

2

2 2 6

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

mm

N K

mm

N K

- Môdun: ms=4

- Số răng: Z1=23; Z2=78

- Góc mặt nón lăn:

, 0

Trang 16

N Z

m

M d

M P

tb tb

x

tb

x

92,1663480

.23.4,3

27,3.10.55,9.210

.55,9.22

1 1 6 1

1 1

Trang 17

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

1

n n

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

- Ứng suất cho phép của bánh lớn

,

2 N0 N

tx tx K =2,6.HB= 2,6 180= 468 2

mm N

- Ứng suất tiếp xúc cho bánh nhỏ

,

1 N0 N

tx tx K =2,6.HB= 2,6 210= 546 2

mm N

Trang 18

Với

tx

N0 tra bảng (3-9)

Lấy trị số nhỏ tx2=468 N/mm2 để tính

b.Ứng suất uốn cho phép:

)6,14,1(

- Giới hạn mỏi uốn thép 45

2

1 130,67

8,1.5,1

1.252.4,1

1.210.4,1

10.05,11

n

KN i

i A

A tx

mm

1934,50.4,0

16,3.3,18,2.468

10.05,118,

2 6

An

1 8 , 2 1000 60

2 , 141 193 2 1 1000 60

Trang 19

Sai số 0,15 15%

3,1

1,13,1

K >5% khác với trị số dự đoán nên cần điều chỉnh lại khoảng cách trục A

mm K

K A A

sb

3 , 1

1 , 1

193 3 3

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

- Môđun: m=(0,01 0,02).A=(0,01 0,02).182,5=(1,825 3,65)mm

Trị số mô đun lấy theo tiêu chuẩn (bảng 30-1), m=2,5mm

4,3818,25,12

5,182.21

2

1

i m

A Z

6 1

2 1

6

5,74.2,141.39.)5,2.(

471,0

16,3.1,1.10.1,1910

.1,19

mm

N nb

Z m y

KN

u

2 1

1 u 130 , 47N/mm

u

2 2

1 1

517,0

471,0.97,54

mm

N y

y

u u

2 2

2 u 108 , 89N/mm

u

Bánh nhỏ: 1 2 , 5 2 , 5 2 , 6 210 1365 2

otx

N txqt

Bánh lớn: 2 2 , 5 2 , 5 2 , 6 180 1170 2

otx

N txqt

Bánh nhỏ: 1 0 , 8 1 0 , 8 300 240 2

mm

N

ch uqt

Trang 20

Bánh lớn: 2 0 , 8 2 0 , 8 260 208 2

mm

N

ch uqt

2

3 6

2

3 6

79 , 453 4

, 50 5 , 74

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

10 05 , 1

1 1

10 05 , 1

mm N bn

KN i

i A

K qt

tx txqt

mm

N K

mm N K

N d

M

1,43842

,141.5,97

16,3.10.55,9.210

.55,9.2

1 1 6 1

- Lực hướng tâm: Pr=Ptg = 4384,1.tg200=1595,68 N

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	793,27 KB