Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập lớn chi tiết máy
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU LỘC ĐỀ TÀI: 11 PHƯƠNG ÁN: TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐỀ TÀI NỘI DUNG Tuần lễ 1-2 3-4 5-6 8-9 10 11 12 13 14 15 Nội dung thực Bài tập lớn số – Thiết kế hệ thống truyền động máy làm chi tiết dập Tìm hiểu truyền động khí máy Xác định công suất động phân phối tỉ số truyền Tính toán truyền đai thang Tính truyền bánh trụ nghiêng Báo cáo kỳ Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên truyền tính giá trị lực Tính toán thiết kế trục Chọn nối trục, then Chọn ổ lăn Chọn dầu bôi trơn Bài tập lớn số - Bộ truyền vít me – đai ốc Bài tập lớn số - Mối ghép ren Báo cáo cuối kỳ SƠ ĐỒ 11.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY LÀM SẠCH CHI TIẾT DẬP Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động điện; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh nghiêng cấp; 4- Nối trục xích; 5- Bộ phận công tác Bảng số liệu Phương án 5 10 Lực vòng thùng F, N 1900 2000 2100 2300 2500 1200 1300 1500 1600 1700 Vận tốc vòng v, m/s 3,00 3,50 2,50 2,50 2,00 3,00 4,00 2,00 3,00 3,50 Đường kính thùng, D mm 650 700 750 800 900 400 450 500 550 600 Thời gian phục vụ L, năm 7 6 (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) 11.2 BỘ TRUYỀN VÍT ME – ĐAI ỐC Tính vít đai ốc cấu tay gạt Tải trọng 2F tác dụng lên đai ốc, chiều dài vít l (giá trị theo bảng) Dựng biểu đồ nội lực mômen xoắn F F l Bảng số liệu PA F, kN l, mm Biên dạng ren 14 500 9,5 500 13 500 Ren hình thang 12 600 11 600 PA 10 F, kN l, mm Biên dạng ren 10 600 700 700 Ren vuông 700 800 11.3 MỐI GHÉP REN Một giá đỡ chịu tác dụng tải trọng F = 8000 N giữ chặt nhóm bulông hình Sử dụng mối ghép bulông có khe hở Vật liệu bulông thép CT3 có giới hạn bền kéo cho phép [σk] = 100 MPa Hệ số ma sát ghép f = 0,20, hệ số an toàn k =1,3 Hãy xác định: a) Tải trọng lớn tác dụng lên bulông b) Xác định lực xiết V c) Xác định đường kính d1 chọn bulông Bảng số liệu PA F, N 4000 5000 5500 6000 7000 7500 8000 8500 4500 10 6500 l,mm 750 650 600 550 500 450 450 400 700 500 b, mm 230 250 270 280 300 320 320 350 250 300 a,mm 400 450 500 500 550 600 600 650 450 550 α, rad π/10 π/6 π/8 π/10 π/6 π/8 π/6 π/9 0 BÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY LÀM SẠCH CHI TIẾT DẬP Hình 1.1 Hệ thống truyền động máy làm chi tiết dập Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động điện; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh nghiêng cấp; 4- Nối trục xích; 5- Bộ phận công tác Số liệu 7: Lực vòng thùng: Vận tốc vòng: Đường kính thùng: Thời gian phục vụ: CHƯƠNG CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN Xác định công suất chọn động điện cho hệ thống dẫn động giai đoạn quan trọng cho trình thiết kế phận khác Chúng ta cần chọn loại động có công suất phù hợp với hệ thống không thừa công suất (đảm bảo tính kinh tế tiết kiệm lượng), không thiếu (đảm bảo an toàn hiệu cho hệ thống) Xác định công suất phận công tác: Hiệu suất chung hệ thống truyền động: Hiệu suất đai, bánh răng, ổ lăng tra, nối trục xích theo bảng 3.3 tài liệu [1], ta chọn: Công suất cần thiết động cơ: Số vòng quay trục phận công tác: Tỷ số truyền chung xác định theo công thức: Tỷ số truyền hộp giảm tốc tiêu chuẩn tỷ số truyền truyền đai xích chọn sơ theo bảng 3.2 tài liệu [1] Ta chọn động có công suất với số vòng quay phân bố tỷ số truyền hệ thống truyền động chọn bảng 1.1 Với số vòng quay tỷ số truyền bảng 1.1 ta chọn động 4A132S4 với số vòng quay ; ; tỷ số truyền chung Bảng 1.1 Động phân phối tỷ số truyền Động Số vòng quay Ti số truyền (vòng/phút) chung, 4A112M 2922 17,21 4A132S4 1455 8,57 4A132M 968 5,70 4A160S8 730 4,30 Bộ truyền đai, 3,44 Bộ truyền bánh răng, 2,14 1,81 3,15 1,72 2,5 Theo thông số vừa chọn ta có đặc tính kỷ thuật sau: Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động Trục Động Trục I Thông số Công suất (kW) 5,82 5,47 Ti số truyền 2,72 Momen xoắn (Nmm) 38172 97650 Số vòng quay 1455 535 (vòng/phút) Trục II 5,2 3,15 292431 170 Sau chọn động phân phối tỉ số truyền, ta tính toán truyền đai bánh 10 Vậy (hướng lên) Phương trình cân lực theo phương y: , hướng hình vẽ - Trong mặt phẳng xz, lực phân bố đối xứng so với hai gối tựa nên ta có: Biểu đồ mômen: Hình 4.7 Biểu đồ mômen trục II Theo biểu đồ tiết diện nguy hiểm vị trí C - Momen uốn C: 24 - Momen xoắn C: Ta bỏ qua ảnh hưởng lực dọc trục nên ứng suất pháp tiết diện thay đổi theo chu kỳ đối xứng biên độ: Trục có then, với đường kính , tra bảng phụ lục 13.1 tài liệu [2], ta chọn then có chiều rộng ;chiều cao ; chiều sâu rãnh then trục ; chiều sâu rãnh then mayơ Khi đó: Do đó: Ứng suất xoắn: momen cản xoắn: Do đó: Khi ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động: Tại tiết diện có tập trung ứng suất rãnh then Theo bảng 10.8 tài liệu [1], ta chọn với Theo bảng 10.3 tài liệu [1], ta chọn Theo hình 2.9 tài liệu [1], ta có hệ số Xác định hệ số an toàn C theo công thức: Thép C35 () - Hệ số an toàn: Do tiết diện C thỏa điều kiện mỏi trục 4.4 KIỂM NGHIỆM THEN TRỤC I 25 Trục có hai then, với đường kính , ta chọn then có bề rộng , chiều cao ; chiều sâu then trục ; chiều sâu then mayơ Chiều dài mayơ ta chọn Chọn vật liệu cho then C35 Chiều dài l then: Kiểm tra độ bền dập theo công thức: Kiểm tra then theo độ bền cắt: Then đạt độ bền theo tính toán TRỤC II Trục có then, với đường kính , ta chọn then có bề rộng , chiều cao ; chiều sâu then trục ; chiều sâu then mayơ Chiều dài mayơ ta chọn Chọn vật liệu cho then C35 Chiều dài l then: Kiểm tra độ bền dập theo công thức: Kiểm tra then theo độ bền cắt: Then đạt độ bền theo tính toán Bảng 4.1 Kiểm nghiệm then trục I trục II: Then (mm) Đường Chiều kính dài then (mm) bxh t1 l, mm Trục I 40 12x8 70 Trục II 45 14x9 5,5 56 Bảng 4.2 Mômen xoắn trục I trục II: Đường kính Mômen chống uốn mm W Trục I 40 5364,4 Nmm Trục II 45 7611,3 Nmm 26 Mômen T, Nmm 97650 292431 26,31 85,96 Mômen cản xoắn Wo 11647,6 Nmm 16557,5 Nmm 7,01 22,10 Bảng 4.3 Kiểm tra hệ số an toàn trục I trục II: Đường kính d, mm Trục I 40 15,52 8,38 Trục II 45 12,08 6,35 27 s 4,8 12,14 15,7 10,39 4,6 7,89 CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ổ LĂN 5.1 CHỌN Ổ LĂN TRỤC I Lực hướng tâm tác dụng ổ A: Lực hướng tâm tác dụng ổ B: Lực dọc trục tác động lên ô lăn A: Ta có ổ A có lực dọc trục nhỏ nên ta chọn ổ bi đỡ Theo phụ lục 9.1 tài liệu [2], chọn sơ ô bi đỡ cỡ trung ký hiệu có: Chọn hệ số: Xác định thành phần lực dọc trục sinh ra, đựa bảng 11.3 tài liệu [1] Ta chọn Vì , tải trọng dọc trục tính toán ổ Blà: Ta chọn ổ theo ổ bên trái (tại A) chịu tải trọng tác dụng lớn Tải trọng động quy ước : Tuổi thọ tính theo triệu vòng: Trong đó: 28 Khả tải động tính toán: Vậy chọn ổ lăn cỡ trung phù hợp Tuổi thọ xác đinh theo công thức sau: 5.2 CHỌN Ổ LĂN TRỤC II Lực hướng tâm tác dụng ổ A: Lực hướng tâm tác dụng ổ B: Lực dọc trục tác động lên ô lăn A: Ta có ổ A có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ Theo phụ lục 9.1 tài liệu [2], chọn sơ ô bi đỡ cỡ nhẹ ký hiệu có: Chọn hệ số: Xác định thành phần lực dọc trục sinh ra, đựa bảng 11.3 tài liệu [1] ta chọn Vì tải trọng dọc trục tính toán ổ là: Ta chọn ổ theo ổ bên trái chịu tải trọng tác dụng lớn 29 Tải trọng động quy ước : Tuổi thọ tính theo triệu vòng: Trong đó: Khả tải động tính toán: Vậy chọn ổ lăn cỡ nhẹ phù hợp Tuổi thọ xác đinh theo công thức sau: 5.3 KẾT LUẬN Bảng 5.1 Kết tính toán chọn ổ lăn: Tải trọng động Trục Ký hiệu I II 208 209 quy ước (N) 2694,8 3036,4 Khả tải tính toán (N) Tuổi thọ (triệu vòng) Tuổi thọ (ngàn giờ) 20836 1271,9 919 383,8 28,6 37,6 30 CHƯƠNG CHỌN DẦU BÔI TRƠN CHO HỘP GIẢM TỐC Vì ta có ứng suất tiếp xúc Vận tốc vòng: Độ rắn bề mặt : Nên ta có: Theo đồ thị hình 13.9 tài liệu [1], ta chọn dầu bôi trơn có Theo bảng 13.1 tài liệu [1], ta chọn dầu bôi trơn 31 BÀI BỘ TRUYỀN VÍT ME – ĐAI ỐC CHƯƠNG TÍNH VÍT VÀ ĐAI ỐC CƠ CẤU TAY GẠT Tính vít đai ốc cấu tay gạt Tải trọng 2F tác dụng lên đai ốc, chiều dài vít l (giá trị theo bảng) Dựng biểu đồ nội lực mômen xoắn F F l Hình 7.1 Cơ cấu tay gạt Bảng số liệu: P.A Biên dạng ren Ren vuông Chọn thép thường hóa C45 Đai ốc, chọn đồng Br Al9Fe3 Ứng suất cho phép: - Đối với vít: Đối với đai ốc: Áp suất cho phép cặp thép – đồng thanh: Ren vuông chọn hệ số Hệ số chiều cao đai ốc, đai ốc nguyên, ta chọn sau: Đường kính trung bình ren: - Ta chọn theo tiêu chuẩn ren hệ mét: Góc nâng ren vít: 32 Góc ma sát qui đổi: Vì , truyền vít me - đai ốc có khả tự hãm Số vòng ren đai ốc: Ta chọn Chiều cao đai ốc: Hiệu suất truyển: Kiểm tra độ bền theo ứng suất cho phép: - Mômen ren: + Ứng suất tiết diện nguy hiểm vít: + Ứng suất pháp tiết diện nguy hiểm vít: + Ứng suất tương đương: => Điều kiện bền thỏa Kiểm tra thân vít theo điều kiện ổn định: Độ mềm vít: Tra bảng 8.4 tài liệu [1] , tải trọng tới hạn xác định theo công thức: Hệ số an toàn: 10 Xác định kích thước đai ốc (với ) 33 Đường kính đai ốc: Đường kính vành đai ốc D1: Chiều cao vành đai ốc : Biểu đồ nội lực mômen tren trục vít: Hình 7.2 Biểu đồ nội lực mômen 34 BÀI MỐI GHÉP REN CHƯƠNG TÍNH TOÁN MỐI GHÉP REN TRÊN GIÁ ĐỠ Một giá đỡ chịu tác dụng tải trọng F = 8000 N giữ chặt nhóm bulông hình Sử dụng mối ghép bulông có khe hở Vật liệu bulông thép CT3 có giới hạn bền kéo cho phép [ k] = 100 MPa Hệ số ma sát ghép f = 0,20, hệ số an toàn k =1,3 Hãy xác định: a) Tải trọng lớn tác dụng lên bulông b) Xác định lực xiết V c) Xác định đường kính d1 chọn bulông Hình 8.3 Kết cấu giá đỡ Bảng số liệu PA F, N 8000 l,mm 450 b, mm 320 a,mm α, rad 600 π/6 Trọng tâm nhóm bulông G hình vẽ Dời lực F trọng tâm G nhóm bulông ta thay lực F đặt G mômen ngẫu lực M = F×c với c khoảng cách từ G tới giá lực F 35 Hình 8.24 Phân tích lực tác dụng Hình 8.35 Điểm đặt lực Tại G có Lực F tác dụng vào bulông Do nhóm có bulông có khoảng cách đến trọng tâm G Nên lực M tác dụng lên bulông: Như hình vẽ bulông chịu lực lớn nhất: 36 Sử dụng phương án bulông lắp có khe hở lỗ bulông → Lực xiết: Với hệ số Tính đường kính bulông Theo bảng 17.7 tài liệu [1], ta chọn bulông M27 có 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2013 [2] Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập Chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2015 [3] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí, NXB Giáo Dục 38 [...]... chi u cao ; chi u sâu then trên trục ; chi u sâu then trên mayơ Chi u dài mayơ ta chọn là Chọn vật liệu cho then là C35 2 Chi u dài l của then: 3 Kiểm tra độ bền dập theo công thức: Kiểm tra then theo độ bền cắt: Then này đạt độ bền theo tính toán TRỤC II 1 Trục có một then, với đường kính , ta chọn then có bề rộng , chi u cao ; chi u sâu then trên trục ; chi u sâu then trên mayơ Chi u dài mayơ... mômen trên trục II 6 Theo biểu đồ thì tiết diện nguy hiểm nhất tại vị trí C - Momen uốn tại C: 24 - Momen xoắn tại C: Ta bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên ứng suất pháp tại tiết diện này thay đổi theo chu kỳ đối xứng biên độ: Trục có một then, với đường kính , tra bảng phụ lục 13.1 tài liệu [2], ta chọn then có chi u rộng ;chi u cao ; chi u sâu rãnh then trên trục ; chi u sâu rãnh then trên mayơ Khi... mômen trên trục I 6 Theo biểu đồ thì tiết diện nguy hiểm nhất tại vị trí D - Mômen uốn tại D: - Mômen xoắn tại D: Ta bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên ứng suất pháp tại tiết diện này thay đổi theo chu kỳ đối xứng biên độ: Trục có một then, với đường kính , tra bảng phụ lục 13.1 tài liệu [2], ta chọn then có chi u rộng ; chi u cao ; chi u sâu rãnh then trên trục ; chi u sâu rãnh then trên mayơ Khi... Tại tiết diện có sự tập trung ứng suất là rãnh then Theo bảng 10.8 tài liệu [1], ta chọn với Theo bảng 10.3 tài liệu [1], ta chọn và Theo hình 2.9 tài liệu [1], ta có hệ số và 7 Xác định hệ số an toàn tại C theo công thức: Thép C35 () - Hệ số an toàn: Do đó tại tiết diện C thỏa điều kiện mỏi của trục 4.4 KIỂM NGHIỆM THEN TRỤC I 25 1 Trục có hai then, với đường kính , ta chọn then có bề rộng , chi u... 16 Ứng suất lớn nhất trong dây đai: 17 Tuổi thọ đai xác định theo công thức: Trong đó: Bảng 2.1 Thông số bộ truyền đai Thông số Giá trị Dạng đai Đai thang loại B Tiết diện đai, mm2 Số dây đai z Khoàng cách trục a, mm Chi u dài đai L, mm Góc ôm đai α, độ Thông số Số vòng chạy đai trong 1 giây, 1/s Giá trị 138 Đường kính bánh dẫn d1,mm 180 2 Đường kính bánh bị dẫn d2, mm 500 697,6 Ứng suất lớn nhất σmax,... cản xoắn: Do đó: Khi ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động: Tại tiết diện có sự tập trung ứng suất là rãnh then Theo bảng 10.8 tài liệu [1], ta chọn với Theo bảng 10.3 tài liệu [1], ta chọn và Theo hình 2.9 tài liệu [1], ta có hệ số và 7 Xác định hệ số an toàn tại C theo công thức: Thép C35 ( ) - Hệ số an toàn: Do đó tại tiết diện D thỏa điều kiện mỏi của trục 4.3 TRỤC II Biết ;, số vòng quay... chọn 3 Vận tốc đai: 4 Giả sử ta chọn hệ thống trượt tương đối với Đường kính bánh đai lớn: Theo tiêu chuẩn ta chọn: Tỷ số truyền khi đó: Sai lệch với giá trị chọn trước 5 Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức: Ta có thể chọn sơ bộ 6 Chi u dài tính toán của đai: Theo bảng 4.3 tài liệu [1], ta chọn đai có chi u dài: 7 Số vòng chạy của đai trong một giây: Thỏa điều kiện 8 Tính toán lại khoảng... hệ số 4 Hệ số chi u cao đai ốc, đai ốc nguyên, ta chọn như sau: 5 Đường kính trung bình của ren: - Ta có thể chọn theo tiêu chuẩn ren hệ mét: 5 Góc nâng ren vít: 32 Góc ma sát qui đổi: Vì , bộ truyền vít me - đai ốc có khả năng tự hãm 6 Số vòng ren trong đai ốc: Ta chọn Chi u cao đai ốc: 7 Hiệu suất bộ truyển: 8 Kiểm tra độ bền theo ứng suất cho phép: - Mômen trên ren: + Ứng suất tại tiết diện nguy... tác dụng lên bộ truyền - Lực tác dụng lên bộ truyền đai: - Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng: 4.2 TRỤC I Biết ;, số vòng quay Vật liệu trục thép C35 ( ) 1 Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay của hệ thống truyền động: 18 Hình 4.2 Phân tích lực trên trục I - Lực tác dụng lên bộ truyền đai: - Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng: 2 Chọn vật liệu trục là thép C35, chọn sơ bộ ứng suất... ra số răng bánh bị dẫn: ta chọn Góc nghiêng răng: 12 Tỷ số truyền sau khi chọn số răng: 13 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng: Đường kính vòng chia: Đường kính vòng đỉnh: Đường kính vòng chân: Tính lại khoảng cách trục: Chi u rộng vành răng: - Bánh bị dẫn: Bánh dẫn: 15 14 Vận tốc vòng bánh răng: 15 Theo bảng 6.3 tài liệu [1], ta chọn cấp chính xác 9 với 16 Hệ số tải trọng động theo ... lăn Chọn dầu bôi trơn Bài tập lớn số - Bộ truyền vít me – đai ốc Bài tập lớn số - Mối ghép ren Báo cáo cuối kỳ SƠ ĐỒ 11.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY LÀM SẠCH CHI TIẾT DẬP Hệ thống dẫn... lễ 1-2 3-4 5-6 8-9 10 11 12 13 14 15 Nội dung thực Bài tập lớn số – Thiết kế hệ thống truyền động máy làm chi tiết dập Tìm hiểu truyền động khí máy Xác định công suất động phân phối tỉ số truyền... 550 α, rad π/10 π/6 π/8 π/10 π/6 π/8 π/6 π/9 0 BÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY LÀM SẠCH CHI TIẾT DẬP Hình 1.1 Hệ thống truyền động máy làm chi tiết dập Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1-