BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY GVHD:Thầy Nguyễn Văn Thạnh SVTH:Huỳnh Hưng Đạo MSSV:1710930 Lớp: L03-A TP HỒ CHÍ MINH-2019 `` LỜI NĨI ĐẦU Đất nước ta đà phát triển, khoa học kĩ thuật đóng vai trị quan trọng cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Việc áp dụng khoa học kĩ thuật làm tăng suất lao động, thay sức lao động người lao động cách có hiệu nhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trình làm việc Để tạo tảng tốt cho bước phát triển tương lai, cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật cách nghiêm túc từ trường đại học Đồ án môn học Chi Tiết Máy môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước chập chững, làm quen với cơng việc thiết kế mà người kĩ sư khí gắn đời vào Học tốt mơn học giúp cho sinh viên mường tượng cơng việc tương lai, qua có cách nhìn đắn đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho sinh viên Khơng q trình thực đồ án thử thách thực kĩ mà sinh viên học từ năm trước vẽ khí, kĩ sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… với kiến thức mơn học tảng: Ngun lí máy, Chi tiết máy, Dung sai Kĩ thuật đo Do thiết kế kĩ thuật mà chúng em thực nên chắn mắc phải thiếu xót, sai lầm Em mong nhận góp ý chân thành từ phía thầy Em xin chân thành cảm ơn NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN: Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động khí, bao gồm nội dung lịch trình sau: TUẦN THỨ 3,4 NỘI DUNG 1.Phân tích phương án-Chọn động –phân phối tỉ số truyền + Tính cơng suất cần thiết; + Chọn động điện; + Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động 2.Tính tốn thiết kế truyền ngoài: + Bộ truyền đai( đai dẹt đai thang); + Bộ truyền xích (xích ống lăn) 6,7,8 3.Tính tốn, thiết kế truyền động hộp giảm tốc: + Bộ truyền bánh trụ thẳng, nghiêng ; + Bộ truyền bánh nón thẳng; + Bộ truyền trục vít-bánh vít; + Truyền động vít-đai ốc 9,10,11 5.Tính tốn thiết kế ổ lăn, ổ trượt : + Tính ổ lăn + Tính ổ trượt + Tính chọn nối trục Mối ghép ren 10,11 `` SƠ ĐỒ: Thiết kế hệ thống truyền động Hệ thống dẫn động gồm: ĐC: động điện pha; 1,2 Bánh trụ nghiêng; 3,4:Bánh trụ thẳng; 5,6:Đĩa xích; 7: Tang dẫn băng tải Kí hiệu: D: Đường kính tang dẫn băng tải (mm) v: vận tốc băng tải (m/s) F: lực vòng băng tải (N) PHẦN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Ta có D=430 mm v=1.93 m/s F=1093N nIV = 6.104.v 6.104.1.93 = =85.722 (v/p)  D  430 Chọn tỉ số truyền sơ bộ: u12 =4; u34 = ; u56 =3 1,3 Tỉ số truyền chung: u= u12 u34 u56 =4 3= 36,923 1,3 Số vòng quay sơ động : nsb =u nIV =3165.12(v/p) Chọn n�b = 3000 (v/p) ; PIV = F v =2,11 (kN ) 1000 Chọn hiệu suất chuyển động  x = 0,93; brn =0,97; brt =0.95; kn =1; ol =0.99 P�C = PIV  x. kn. brn. brt. ol = 2,11 =2,56 (kN) 1.0,97.0,95.0,93.0,994 Chọn động 4.2-2 P�C =2,8 (kN) ; n�c =2880 (v/p) n 2880 Tỉ số truyền: u = n�c = =33,6= u12 u34 u56 85,722 IV 33,6 u � u56 = = =2,73 u12.u34 1,3 Trục ĐC I II III Công suất P,kW 2,56 2,53 2,43 2,29 Tỉ số truyền  Thông số Số vòng quay n, v/ph 2880 2880 Momen xoắn T, Nmm 8488,89 8389,41 3,1 720 32231,25 2,12 2,73 233 93860,52 PHẦN TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 2.1 Chọn loại xích:xích lăn IV 85 238188,24 `` 2.2 Chọn sơ số đĩa xích dẫn theo cơng thức: Z5 =29-2 u56 =29-2.2,73=24 Z6 = Z5 u56 =66 2.3 Cơng suất tính tốn: Pt = PIII K K n.K z KX Trong đó: n 200 01 + Kn = n = =0,86 (chọn n01 =200 (vg/ph)) 233 + K X =1 – với số dãy xích + 25 25 K z = = 24 =1,04 Z5 + Hệ số tải tải trọng tính K: K= K r K a.K o K dc.K b.K lv Với K r =1,2 – tải trọng va đập nhẹ; K a =1 – hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục a=40 pc ; K o =1 –hệ số xét đến ảnh hưởng cách bố trí truyền; K dc =1 –trục đĩa xích điều chỉnh được; K b =1,5 –hệ số xét ảnh hưởng bôi trơn, trường hợp bôi trơn định kì; K lv =1 –hệ số xét ảnh hưởng chế độ làm việc, làm việc ca Từ đó, ta có: K=1.1.1.1,5.1.1,2=1,8 Thay hệ số giá trị vào công thức Pt ta thu được: Pt = 2,29.1,8.1,04.0,86 = 3,68 kW 2.4 Theo bảng 5.4.Chương tương ứng Pt =4,49 kW số vòng quay n01 =200 P� (vg/ph) ta chọn pc =19,05 mm với � � �=4,8 kW �Pt =3,68 kW 2.5 Khoảng cách trục: a= 40 pc =762 mm 2.6 Số mắc xích xác định theo công thức: 2 2a Z  Z �Z  Z � p 2.762 66  24 �66  24 � 19,05  � X=   � � c = =126,12 � pc 2 � 2 � 762 � 2 � a 19,05 Chọn X= 128, chiều dài dây xích L=X pc =2438,4 mm Tính lại khoảng cách trục a: 2� � � � � � � � Z  Z Z  Z Z  Z 6 � X a=0,25 pc � � �X  � 8.� ��=775,8 mm � � 2  � � � � � � � � Ta cần phải chùng xích đoạn  a=(0,002 0,004)a=1,55…3,1 mm Do đó, cuối ta chọn a= 774 mm 2.7 Xác định vận tốc trung bình v xích theo cơng thức(5.10): v= nz pc 6.10  233.24.19,05 =1,78 m/s 6.104 Lực vịng có ích: 1000.P 1000.2,29  Ft = v 1,78 =1286,52N 2.8 Lực tác dụng lên trục: Fr  K m.Ft =1286,52 N Trong đó: K m =1 hệ số trọng lượng xích Ft -lực vịng có ích, xác định cơng thức: 2.9 Số lần va đập xích giây: i= Z5.n5 24.233 i� = =2,9 � � � �=25 15.X 15.128 i� Theo bảng (5.6) với bước xích pc = 19,05 mm ta chọn � � �=25 Kiểm xích theo hệ số an tồn theo cơng thức(5.28): `` Q 29000 s =(7,6 �8,9) s= F  F  F = =22,37 � �� �� 1286,52  1,04  8,73 v o Tải trọng phá hủy Q= 29000 N (Tra phụ lục 4.1 SBT với bước sóng pc = 19,05mm) Lực nhánh căng: F1 �Ft =1286,52 N Lực căng lực ly tâm gây nên xác định theo công thức(5.16): Fv = qm v2 =1,15 1,782 =3,64N Lực căng ban đầu xích Fo = K f a.qm.g =1.0,774.1,15.9,81=8,73 N 2.10 Đường kính đĩa xích : p z 19,05.24 p z 19,05.66 d5 � c  =145,53m ; d6 � c  =400,21 mm     da5 = d5  0,7pc  158,87 mm ; da6  d6  0,7pc =413,55 mm (Đặc tính kích thước xích lăn theo GOST (TCVN 6374:1998-TCVN 6376:1998) PHẦN TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ BÁNH RĂNG I Bánh trụ nghiêng: Các thông số ban đầu: + Công suất ban đầu vào: P1 =2,53 kW + Moment xoắn: T=8389,41 Nmm + Tỉ số truyền: u=4 + Số vòng quay: n=2880 (vg/ph) 1.1)Chọn vật liệu: Ta chọn vật liệ u cho cặp bánh trụ nghiêng sau:(theo bảng 6.13)  Bánh dẫn:Thép 45 tơi cải thiện độ rắn trung bình HB1 =260  Bánh bị dẫn :thép 45 cải thiện độ rắn trung bình HB2 =235 1.2) Số chu kì làm việc : NHO1 =30 HB12,4  30.2602,4 =1,88 107 chu kì NHO2 = 30.HB22,4  30.2352,4 =1,47 107 chu kì 1.3)Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi tiếp xúc uốn bánh xác định sau:  OH lim =2.HB+70,suy  OH lim1 =2.260+70=590 (MPa)  OH lim2 =2.235+70=540 (MPa)  OF lim =1,8.HB, suy  OF lim1 =1,8.260=468 MPa  OF lim2 =1,8.235=423 Mpa 1.4 Ứng suất tiếp xúc cho phép: `` � H � � �=  H lim.0,9 K HL sH �  H1� � � ( Khi cải thiện sH  1,1 ) 590.0,9 =482,7 MPa 1,1 �  H2� � �= 540.0,9  441,8 MPa 1,1 Ứng suất tiếp xúc chi tính tốn : � H �  H2� � �= � � �=441,8 MPa  OF lim F � 1.5 Ứng suất uốn cho phép: � � � s K FL F Chọn sF =1,75, ta có: 468.1 423.1 �  F 1�  F2� � � 1,75  267,4 MPa; � � � 1,75  241,7 MPa 1.6 Theo bảng 6.15 bánh nằm đối xứng ổ trục nên  bd = 0,3�0,5 chọn  ba =0,4 theo tiêu chuẩn :  bd   ba (u  1)  Theo bảng 6.4 , ta chọn K H   1,04; K F   1,08 1.7 Khoảng cách trục truyền bánh nghiêng xác định theo công thức: a  430.(u  1)3 T1.K H   ba � H � � �.u = 430.(4  1)3 8,389.1,04  65,24 mm 0,4.441,82.4 Chọn a  80 mm 1.8 Modun mn = (0,01�0,02) a =0,8 �1,6mm Theo tiêu chuẩn, ta chọn mn =1,5 mm Từ điều kiện 80 � �200 suy 2a cos200 2a cos80 �Z1 �  m.(u �1) m.(u �1) 2.80.cos200 2.80.cos80 �Z1 � 1,5.(4  1) 1,5.(4 1) 2.4 Tổng số : Z3  Z4  Số bánh dẫn : Z3 = 2a 2.125  125 = m Z3  Z4 �30,49 u Chọn Z3 =31 Z4 =94 Z4 2.5 Tỷ số truyền sau chọn số răng:u= Z =3,03 2.6 Đường kính vịng chia: d3  Z3 m=31.2=62 mm d4  Z4 m=94.2=188 mm 2.7 Đường kính vịng đỉnh : da3  d3  2.m 62  2.2  66 mm da4  d4  2.m 188 2.2  192 mm Chiều rộng vành : -Bánh bị dẫn: b4   ba.a =0,4.125=50 mm -Bánh dẫn: b3  b4  =50+5=55 mm 2.8 Vận tốc vòng bánh răng: v  d3.n3  62.720  2,38 m/s = 6.104 6.104 2.9Hệ số dạng YF : 13,2 13,2 -Đối với bánh dẫn: YF =3,47+ Z =3,47+ =4,1 31 13,2 -Đối với bánh bị dẫn: YF =3,47+ =3,68 63 Đặc tính �  F � 267,4 -Bánh dẫn: � �= =65,22 YF 4,1 `` �  F � 241,7 -Bánh bị dẫn: � �= =66,68 YF 3,68 -Ứng suất uốn tính tốn theo cơng thức(6.78): F  2.T2.YF 2.K F  K FV d3.b m = 2.32231,25.3,68.25.1,04.1,08  212,24 �241,7 MPa 192.55.2 Độ bền uốn thỏa Bảng kết tính Thơng số hình học Răng trụ nghiêng Răng trụ thẳng 1,5 Khoảng cách trục,mm 80 125 Số răng, Z1  21 Z3  31 Z2  84 Z4  94 Mơdun m,mm Góc nghiêng ,độ 10,140 Đường kính vòng chia,mm d1  32 d3  62 d2  128 d4  188 Đường kính vịng đỉnh, mm da1  35 ; da2  131 da3  66 ; da4  192 Chiều rộng vành răng,mm b1  37 ; b2  32 b3  55; b4  50 4,83 2,38 Vận tốc vịng, m/s CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC I,II,III 3.1 THIẾT KẾ TRỤC I: -Monent xoắn: T1 =8389,41 Nmm -Số vòng quay:2880 (vg/ph) aAB  w b  5  38,5 mm; aOA =50 mm 2 aBC  96 mm 3.2Thiết kế: Phân tích lực : Ft1  Ft2 = 2T1 2.8389,41   524,34 N d1 32 Fr1  Fr  Ft1.tan200.cos  524,34.tan200.cos10,140  187,86 N Fa1  Fa2  Ft1.tan   524,34.tan10,140  93,78 N M= Fa1 d1 32 =93,78  1500,5 Nmm 2 Hình minh họa Với moment xoắn :T=8389,41 Nmm Tra bảng 10.3 ta w=30mm 2.T X=5 mm bề rộng b1 =37 mm D0 =80 mm FKN  0,2 D  0,2 Xét mp(oyz): � �M / C :  RAY 134,5 Fr1.96  M  � �F / Y :  RAY  Fr1  RCY  � �R  145,24N  RAY 134,5 187,86.96  1500,5  � � � � AY �  RAY  187,86 RCY  � �RCY  42,62N ( MX ) Xét mp(0xz): ( MY ) 2.8389,41  41,95 N 80 � �M / CX : FKN 184,5 RAX 134,5 Ft1.96  � �F / X : FKN  RAX  Ft1  RCX  `` � �M / CX : 41,95.184,5 RAX 134,5 524,34.96  � �F / X : 41,95 RAX  524,34  RCX  � �RAX  316,71N � �RCX  165,68N � Moment tương đương tiết diện: MtdB  M 2X  MY  0,75.T  5592,022  159052  0,75.8389,412  18358 N.mm M 18358 3  15,23 Đường kính đoạn trục: dB �3 0,1 �  � 0,1.50 �� dB �15,23.1,05  dB 15,99 Chọn đường kính đoạn trục theo tiêu chuẩn: dB  16 mm dA  12 mm dC  12 mm dkn  10 mm 3.2 :THIẾT KẾ TRỤC 2: Mooment xoắn T2 =32231,25 N.mm Moment uốn: M=1500,5 N Số vòng quay n=720 vg/phút Hình minh họa Phân tích lực : Ft1  Ft2  524,34 N Fr1  Fr  187,86 N Fa1  Fa2  93,78 N Ft3  Ft4  2.T2 2.32231,25   1039,72 N d3 62 Fr  Fr  Ft3.tan200  378,43 N � � �M / G :  RDY 134,5 Fr 2.96 M  Fr3.47,5  �F / Y :  RDY  Fr  Fr  RGY  Xét mp(Oyz): � � � �M / G : RDY 134,5 187,86.96 1500,5 378,43.47,5  � � �F / Y :  RDY  187,86  378,43 RGY  � Xét mp (0xz): � �RDY  10,72N � �RGY  179N `` � � �M / G : RDX 134,5 Ft2.96  Ft3.47,5  � �F / Y :  RDX  Ft2  Ft3  RGX  � � �M / G :  RDX 134,5 524,34.96 1039,72.47,5  �� �F / Y :  RDX  524,34  1039,72  RGX  � �R  741,44N � � DX �RGX  822,62N +Moment tương đương Mtd tiết diện: MtdE  M 2xE  M 2yE  0,75.T  1087,782  28545,442  0,75.32231,252  39939,52 (N mm) MtdF  M 2xF  M 2yF  0,75.T  8543,352  39074,452  0,75.32231,252  48774,40 (Nmm) +Tính đường kính đoạn trục:  dE �3 ۳  dE  MtdE  dE 0,1.50 1,05.19,99 dE dF �3 MtdF  d 0,1.50 ۳  dF 1,05.21,37 39939,52 19,99 (1) 0,1.50 20,99 mm 48774,40 0,1.50 dF 21,37 (2) 22,44 Từ (1) (2) chọn đường kính theo tiêu chuẩn : dF  24mm ; dE  21mm ; dG  20 mm; dD  20 mm dV  29 mm 3.3 THIẾT KẾ TRỤC 3: + Moment xoắn T=93860,52 N.mm + Số vòng quay n=233 vg/phut + FrX  1286,52N Tra bảng 5.3 với bước xích pc  19,05 mm ta chọn bề rộng b xích b=20 mm `` Phân tích lực : Ft4  Ft3  1039,72N Fr  Fr  378,43N Xét mặt phẳng(Oyz): � � �M / J  0: RHY 134,5 Fr 4.47,5 Fr 5.55  � �F / Y : RHY  Fr  RJ Y  FrX  � � �R 134,5 378,43.47,5 1286,52.55  �R  659,73N � � HY � � HY �RHY  378,43 RJ Y  1286,52  �RJ Y  1567,82N Xét mặt phẳng (Oxz): � � �M / J  0: RHX 134,5 Ft4.47,5  � �F / Y : RHX  Ft4  RJ X  � � �M / J  0: RHX 134,5 1039,72.47,5  �� �F / Y : RHX  1039,72  RJ X  � �R  367,18N � � HX �RJ X  672,54N Moment tương đương tiết diện : MtdI  M 2IX  M 2IY  0,75.T � MtdI  57396,512  31944,662  0,75.93860,522 � MtdI =104509,18 N.mm Tính đường kính trục I: dI �3  dI MtdI  � 0,1 �  �� 104509,18 ۳ dI 0,1.50 27,546.1,05 ۳ dI 27,546 28,92 Chọn dI =30 mm suy dH  25mm dJ  25mm dK  20 mm CH ƯƠNG :KIỂM NGHIỆM THEN 4.1 Chọn kích thước then theo tiêu chuẩn: -Theo phụ lục 13.1 ta kích thước cần tìm bảng sau Trục Vị trí tiết diện Then b �h � t2 I B(d=16) II E(d=21) F(d=24) III �5�2,3 c  c 16,28 6�6�2,8 32 34,26 15,98 8�7�3,3 36 22,6 9,32 45 42,14  Kiểm tra độ bền dập điều kiện bền cắt : d  d 28 10�8�3,3 I(d=30) Lt 2T ��  � 150 MPa d.L t t2 �d � 2T ��  � 60 MPa d.L t b �c � Vậy then thỏa điều kiện cho phép  Kiểm tra trục độ bền tĩnh Công thức thực nghiệm để tính sau: �  td    3. �� � � 280 MPa 7,49 13,9 ``  Với Mmax 0,1.d ;  Tmax 0,2�d3 Trục I:   14070,9 8389,41 �  34,35 ;    10,24  td  34,352  3.10,242  38,66 �� � � 0,1.16 0,2.163 Trục II:   39997,22 32231,25 �  28,93    11,66  td  28,932  11,662  31,19 �� � � 0,1.24 0,2.243 Trục III:   65687,29 93860,52 �  24,33;    17,38  td  24,332  17,382  29,9 �� � � 0,1.30 0,2.303 Vậy trục thoả điều kiện bền tĩnh CHƯƠNG 5:CHỌN Ổ LĂN 5.1 TRỤC I: Thông số ban đầu: -đường kính vịng trong: d=12 mm -Số vịng quay trục I:n=2880vg/phutsx -Tuổi thọ Lh =1000 *Tính tốn phản lực trục I: Xét mp(oyz): �M / C :  RAY 134,5 Fr1.96  M  � � �F / Y :  RAY  Fr1  RCY  � �  RAY 134,5 187,86.96  1500,5  � �R  145,24N � � AY �  RAY  187,86 RCY  � �RCY  42,62N ( MX ) Xét mp(0xz): �M / CX :  FKN 184,5 RAX 134,5 Ft1.96  � � �F / X :  FKN  RAX  Ft1  RCX  ( MY ) � �M / CX : 41,95.184,5 RAX 134,5 524,34.96  � �F / X : 41,95 RAX  524,34  RCX  � �RAX  431,79N � �RCX  134,5N � Lực hướng tâm vị trí ổ đũa: FRA  R2AY  R2AX  145,242  431,792  455,56 N FRC  R2CY  R2CX  42,622  134,52  141,09 N F 93,78 a Ta có: F  455,56  0,2 �0,3 r Với d=12 mm ta chọn Co  1,38 kN F 93,78 a �e Khi ta có: C  1,38.103 o Tra bảng 11.4 ta X=1;Y=0 Thời gian làm việc tính triệu vòng quay : L 60.nL h 10  60.2880.1000  172,8 triệu vòng 106 Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ: Q=(X.V Fr +Y Fa ) K K =455,56 N (Với V=1; K  K  ) Khả tải động tính tốn: Ctt  Q.3 L  455,56.3 172,8  2,53 kN `` � d  12mm Chọn ổ bi đỡ số kí hiệu ổ :1000901 Ctt  2,66kN � Vậy với � Kí hiệu ổ d,mm D,mm B,mm r,mm C,kN C0 ,kN 1000901 24 0,5 2,66 1,38 12 Hình minh họa:Vị trí đặt ổ bi đỡ 5.2 TRỤC II Thơng số ban đầu: -đường kính vịng trong: d=20 mm -Số vịng quay trục I:n=720vg/phu -Tuổi thọ Lh =1000 Lực hướng tâm vị trí ổ đũa: FRG  R2GY  R2GX  822,622  1792  841,9 N FRD  R2DY  R2DX  10,722  741,442  741,52 N F 93,78 a Ta có: F  841,9  0,11�0,3 r Với d=20 mm ta chọn Co  7,94 kN F 93,78 a �e Khi ta có: C  7,94.103 o Tra bảng 11.4 ta X=1;Y=0 Thời gian làm việc tính triệu vịng quay : L 60.nL h 10  60.720.1000  43,2 triệu vòng 106 Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ: Q=(X.V Fr +Y Fa ) K K =841,9 N (Với V=1; K  K  ) Khả tải động tính tốn: Ctt  Q.3 L  841,9.3 43,2  2,95 kN d  20mm � Chọn ổ bi đỡ số kí hiệu ổ :1000904 Ctt  5,14kN � Vậy với � Kí hiệu ổ d,mm D,mm B,mm r,mm C,kN C0 ,kN 1000904 37 0,5 5,14 3,12 20 ... triển khoa học kĩ thuật cách nghiêm túc từ trường đại học Đồ án môn học Chi Tiết Máy môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà người kĩ sư... mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… với kiến thức môn học tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai Kĩ thuật đo Do thiết kế kĩ thuật mà chúng em thực nên chắn mắc phải thiếu xót,... xót, sai lầm Em mong nhận góp ý chân thành từ phía thầy cô Em xin chân thành cảm ơn NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN: Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động khí, bao gồm nội dung lịch trình sau: TUẦN THỨ 3,4