BTL chi tiết máy Nguyễn Văn Thạnh Bách Khoa tp Hcm

24 239 0
  • Loading ...
Loading...
1/24 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 29/04/2017, 09:33

Bài Tập Lớn Chi Tiết máy Đề 5 thầy Nguyễn Văn Thạnh Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. Thiết kế Hộp giảm tốc bao gồm: Bánh răng trụ răng thẳng 12, Trục vít bánh vít 34, Bộ truyền xích 56, Thiết kế trục chịu tải 1,2,3,4 và chọn ổ lăn tương ứng cho từng trục. 1.Thiết kế bánh trụ thẳng 12: Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Thép 40Cr Thường hóa cải thiện Bánh dẫn: σb = 930 MPa ; σch = 690 MPa ; HB = 260…280 Bánh bị dẫn: σb = 830MPa ; σch = 540 MPa ; HB = 240…260 Số chu kỳ làm việc sở NHO = 30HB2,4 = 30.2702,4 = 2,05.107 chu kỳ Và: NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kỳ Xác định ứng suất tiếp làm việc cho phép: Số chu kỳ làm việc tương đương: Bánh làm việc với chế độ tải trọng không đổi: NHE = 60cnLh = 60.1.1500.19800 = 1,782.109 chu kỳ Với c = 1; n = 1500; Lh = 10.300.0,66 = 19800 h Vì NHE > NHO nên NHE = NHO Và lấy giá trị KHL = Theo bảng 6.13, Ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc cho phép sH cho bánh dẫn : Vì chọn thép 40Cr thường hóa cải thiện nên: σ OH lim = 2HB + 70 = 610; sH = 1,1 Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH ] = σ OH lim 0,9 K HL sH = = 499,1 MPa Theo bảng 6.13, Ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc cho phép sH cho bánh bị dẫn : Vì chọn thép 40Cr thường hóa cải thiện nên: σ OH lim = 2HB + 70 = 570; sH = 1,1 Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH ] = σ OH lim 0,9 K HL sH = = 466,4 MPa Vì bánh trụ thẳng nên chọn [σH] = 466,4 MPa Xác định ứng suất uốn cho phép: Số chu kỳ làm việc tương đương NFE = 60cnLh = 1,782.109 chu kỳ Vì NFE > NFO ta lấy NFE = NFO nên KFL = Theo bảng 6.13, Ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc cho phép sH cho bánh bị dẫn : Vì chọn thép 40Cr thường hóa cải thiện nên: σ OH lim = 1,8.HB = 450; sH = 1,75 Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σF ] = σ OF lim K FL sF = = 257 MPa Theo bảng 6.13, Ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc cho phép sH cho bánh dẫn : Vì chọn thép 40Cr thường hóa cải thiện nên: σ OH lim = 1,8.HB = 486; sH = 1,75 Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σF ] = σ OF lim K FL sF = = 277.71 MPa Vậy chọn [σF] = 257 MPa Xét truyền bôi trơn tốt (hộp giảm tốc kín), tính toán thiết kế theo độ bền tiếp xúc: Vì bánh xếp đối xứng trục có HB < 350HB, nên chọn ψba = 0,3~0,5 lấy ψba =0,4 ψ bd = Vậy: ψ ba (u + 1) = = 1,4 Theo ψbd ta KH = KHβ = 1,07 Tính toán khoảng cách trục aω: aw = 50(u ± 1) T1 K H β ψ ba [ σ H ] u = =131,76 Với T1 = = 47750 N.mm Theo dãy ta chọn aω = 160 mm Vì HB1 ,HB2 < 350HB nên m = (0,01~0,02).160 = 1,6 ~ 3,2 Theo dãy ta chọn m = 2,5 mm Xác định số : z1.(1+6) = = 18  z2 = 108 Thông số hình học truyền : Đường kính vòng chia : d1 = 18.2,5 = 45 mm d2 = 108.2,5 = 270 mm Đường kính vòng đỉnh : dω1 = d1 + 2.m = 50 mm dω2 = d2 + 2.m = 275 mm Đường kính vòng đáy : df1 = d1 - 2.m = 40 mm df2 = d2 - 2.m = 265 mm Chiều rộng vành răng: Bánh bị dẫn: b2 = ψba.a = 64 mm Bánh dẫn: b1 = b1 + = 71 mm Tính vận tốc vòng bánh răng: v = = 3,53429 (m/s) Vậy cấp xác truyền Xác định lực tác dụng lên truyền: Ft = Ft1 = Lực vòng : Lực hướng tâm: 2T1 d1 = 2122,2 N Fr = Fr1 = Ft1tgα nw =772,418 N Chọn hệ số tải trọng động KHV KFV: Dựa vào cấp xác, vận tốc vòng bánh độ cứng bánh ta chọn hệ số tải trọng động KHV = 1,199 ;KFV = 1,395 Dựa vào cấp xác vận tốc vòng bánh ta chọn hệ số phân bố tải trọng không KHα = 1,142 Vì cấp xác = nên ta lấy KFα =  KH = KHβ.KHVKHα = 1,3692 Ta có ZM = 275 MPa1/2 vật liệu thép ZH = = 1,764 MPa1/2 Zε = = 0,7732 MPa1/2 Với εα = [1,88 – 3,2()] =1,673 Xác định ứng suất tính toán σH : σH = Z M Z H Zε d w1 2T1 K H (u + 1) ≤ [σ H ] bwu σH = =403,32 Mpa < [σH] Vậy thiết kế thỏa mãn điều kiện ứng suất tiếp xúc YF = 3, 47 + Xác định hệ số 13, 27,9 x − + 0, 092 x zv zv Cho hệ số dịch chỉnh x = YF = 3,3592 σF =  YF Ft K F ≤ [σ F ] bw m σF = 71 < [σF] Vậy ứng suất uốn thỏa mãn điều kiện cho phép 2 Thiết kế trục vít bánh vít 34: Dự đoán vận tốc trượt vs: vs ≈ 0, 02 ÷ 0, 05)ω1 ≈ (3, ÷ 4, 6) n1 T2 105 = 1,655 ~2,058 m/s Chọn vật liệu làm bánh vít trục vít Đồng BrSnP10-1 σb = 260 MPa, σch = 150 MPa Vít thép C45 σb = 700 MPa, σch = 350 MPa, HB = 250…300 HB Được mài bóng, hệ số tải trọng tĩnh K = 1,3 MoMen tải lớn = 2.T2 max Chọn mối ren z1 = u = 20 z2 = 40 => q = 10 Hiệu suất truyền động : η = 0,9(1 – u/200) = 0,81 Số chu kỳ ứng suất tương đương : NHE = 60ncLh = 1,485.106 chu kỳ [σH] = 0.76σb.=250,8 MPa Tính khoảng cách trục aω theo độ bền tiếp xúc : Với tỷ số truyền u = 20, hiệu suất chuyền động η= 0,81 => T2 = 4641300 Nmm 2  q   170  T2 K H aw =  + ÷  ÷  z2   [σ H ]  ( q / z2 ) = 278,744 mm m = (2.aω)/(z2 + q) =11,14 Vậy chọn m = 12,5 Tính lại aω = 312,5 mm lấy aω = 315 mm Hệ số dịch chỉnh x : x = aω/m – 0,5.(q + z2) = 0,2 -0,7 < x < 0,7 Vậy giá trị dịch chỉnh thỏa mãn yêu cầu Kiểm tra độ bền uốn: σF = Với F12 = (2T2max)/(m.z2) = 18565,2 N = 0,2 => γ = 11,31o Số tương đương : zv2 = z2/cos3γ = 42,42 Hệ số dạng phụ thuộc YF2 = 1,516 NFE = 60.c.n2.Lh = 1485000 h Ứng suất uốn cho phép [σF] : [σF] = (0,25σch + 0,08σb) = 53,396 MPa σF = = 18,013 MPa < [σF] Vậy độ bền uốn thỏa mãn Kích thước trục vít: Đường kính vòng chia : d1 = mq = 12,5.10= 125 mm Đường kính vòng đỉnh : da1 = d1 + 2m = 150 mm Đường kính vòng đáy : df1 = d1 – 2,4m = 95 mm Đường kính vòng lăn : dω1 = m(q + 2x) = 130 mm Chiều dài phần cắt ren trục vít b >= (11 + 0,06z2)m + 25 = 192,5 mm Bước ren bước xoắn ốc : p = π.m = 39,27 mm pz = pz1 = 78,54 mm Kích thước bánh vít : Đường kính vòng chia : d2 = mz2 = 500mm Đường kính vòng đỉnh : da2 = m(z2 + + 2x) = 530 mm Đường kính vòng đáy : df2 = m(z2 – 2,4 + 2x) = 475 mm Khoảng cách trục : aω = 0,5m(q + z2 + 2x) = 315 mm Đường kính lớn bánh vít daM2 thỏa mãn Xác định lực Ft = Fa1 = 2T2 d2 = 17419,2 N Ft1 = Fa = Ft 2tg (γ + ρ ') Fr1 = Fr = Ft 2tgα = 4217,366 N = 6340,07 N Kiểm tra độ cứng trục vít: f = l Fr21 + Ft12 ≤[ f ] 48 EI e Với E = 2,1.105 (Trục vít thép) Ie = 261355903,7 mm4 f = 0,0173 thỏa mãn Thiết kế truyền xích 56: Chọn loại xích lăn z1 = 29 – 2u = 25,5 => z1 = 25 z2 = 43 => u ≈ 1,72 Tính toán hệ số điều kiện sử dụng xích: Xích nằm ngang, khoảng cách xích a = 40pc, trục không điều chỉnh được, bôi trơn nhỏ giọt, truyền êm, làm việc ca  K = 1,25 Pt = KK z K n P1 ≤ [ P] Kx Kz = 1, Kn = 4, Kx = 2,5 ( dãy xích) Pt = 11,4 KW Chọn bước xích pc =50,8 mm; d0 =14,29 mm; b0 = 45,21 mm có công suất cho phép 22,9 KW tốc độ quay tối đa 50 vg/ph a = 40pc = 2032 mm Vận tốc trung bình v xích: v= n1 pc Z1 60000 Lực vòng có ích = 0,232 m/s Ft = 1000 P v = 24568,966 N Kiểm nghiệm bước xích pc ≥ 2,82 T1K P1 K = 600 z1[ p0 ]K x z1n1[ p0 ]K x =44,144 mm Vậy độ dài bước xích thỏa mãn X= 2a Z1 + Z  Z − Z1  pc + + ÷ pc  2π  a = 114 bước Chiều dài xích L = Xpc = 5791,2 mm Tính lại khoảng cách trục a:    Z − Z1   Z1 + Z Z1 + Z    a = 0, 25 pc X − + X − ÷ ÷ − 8  2  2π       Tính độ chùng xích delta a = 0,004a = 8,1 mm Vậy khoảng cách trục a là: a = 2019 mm Lực tác dụng lên xích Lực tác dụng lên trục: Fr = Km.Ft Ft = 1000P1/v = 24568,966 N  Fr = 6555 N = 2026,77511 mm Thiết kế trục ổ đỡ Chọn vật liệu làm trục thép 40Cr, ứng suất xoắn cho phép [τ] = 10MPa Trục 1: Chọn đường kính sơ trục: d ≥ = 28,795 mm Ứng suất uốn cho phép: [σF] = Với đường kính phôi 28,795 mm < 60 mm σ-1 = 451 MPa; σb = 883 MPa; σch = 736 MPa Hệ số an toàn [s] = làm việc không đảo chiều εσ = 0,83 30 ≥ d ≥ 20 mm thép hợp kim β = 0,9 hệ số tăng bền bề mặt phương pháp gia công mài tinh σb = 883 MPa Kσ = 2,15 phay rãnh then dao phay đĩa Chỉ số mũ đường cong mỏi với thép hợp kim C = 20 30 m = = 6,94 10,46 Ta chọn m = 10 KL = NLE = 60cnLh = 1,782.109 chu kỳ Vì NLE > 5.106 nên KL =  [σF] = 78,348 MPa Cân lực: RBy + RAy – Fr1 = Ft1 - RAx - RBx = RBy.2 = Fr1 RBx.2 = Ft1   RBy = RAy = Fr1/2 = 363,371 N RBx = RAx = Ft1/2 = 1061,1 N Mx = 18168,55 Nmm My = 106110 Nmm Độ dài trục nối AB: 100 mm ( chiều rộng vành bánh 71 mm) Trục có momen tương đương lớn C Mc = Mc = 115323,1953 Nmm Xác định đường kính tiết diện nguy hiểm σF = MC/W = 32MC/πd3 ≤ [σF] d ≥ = 24,507 mm Vì C lắp trục có rãnh then nên ta tăng đường kính d lên 5% => d ≥ 25,733 mm ta chọn d = 26 mm Lựa chọn ổ lăn trục 1: Q = (VXFr + ỲFa)KσKt Fr = = 1121,59 N Do lực dọc trục nên X = Y = Các hệ số V, Kσ, Kt chọn vòng quay Q = (1.1121,59 + 0.0).1.1 = 1121,59 N Thời gian làm việc theo triệu vòng quay L = =1782 triệu vòng quay Khả tải động tính toán: Ctt = Q=11653,21N=11,65 kN Chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ mã 206 với khả tải tĩnh C = 15,3kN khả tải động C0= 10,2 kN Trục 2: Chọn đường kính sơ trục: d ≥ = 52,32 mm Ứng suất uốn cho phép: [σF] = Với đường kính phôi 52,32 mm < 60 mm σ-1 = 451 MPa; σb = 883 MPa; σch = 736 MPa Hệ số an toàn [s] = làm việc không đảo chiều εσ = 0,70 60 ≥ d ≥ 50 mm thép hợp kim β = 0,9 hệ số tăng bền bề mặt phương pháp gia công mài tinh σb = 883 MPa Kσ = 2,15 phay rãnh then dao phay đĩa Chỉ số mũ đường cong mỏi với thép hợp kim C = 20 30 m = = 6,94 10,46 Ta chọn m = 10 KL = NLE = 60cnLh = 2,97.108 chu kỳ Vì NLE > 5.106 nên KL =  [σF] = 66,077 MPa Cân lực: RBy + RAy – Fr2 – Fr3= -Ft2 - RAx - RBx + Ft3= -200.RAy + 250Fr2 + 100Fr3 –62,5Fa3= -250Ft2 - 200RAx + 100Ft3= RBy = 8420,4305N RAy = -1307,9425 N RBx = 2639,233 N RAx = -544,067 N MDx = 263923,3 Nmm MDy = 842043,05 Nmm Độ dài trục nối AC: 100 mm , CB: 200 mm Trục có momen tương đương lớn D Mc = Mc = 916652,8266 Nmm Xác định đường kính tiết diện nguy hiểm σF = MC/W = 32MC/πd3 ≤ [σF] d ≥ = 51,767 mm Vì C lắp trục có rãnh then nên ta tăng đường kính d lên 5% => d ≥ 54,355 mm ta chọn d = 55 mm Lựa chọn ổ lăn trục 2: Q = (VXFr + ỲFa)KσKt Fr = = 8824,35 N Chọn ổ bi đỡ chặn cỡ trung ký hiệu 46311 có tải trọng tĩnh C = 68900N tải trọng động C0 = 57400 N  Fa/C0 = 0,3 => e = 0,52 S = 0,52.Fr = 0,52.8824,35 = 4588,662 N Với e = 0,34 tỷ số Fa/(VFr) > e ,ta có X = 0,45 Y =1,04 Các hệ số V, Kσ, Kt chọn vòng quay Q = (0,45.8824,35 + 1,04.17419,2).1.1 = 22881,12 N Thời gian làm việc theo triệu vòng quay L = =297 triệu vòng quay Khả tải động tính toán: Với thời gian làm việc giảm 1/2 Ctt = Q=121167,49N = 121,17 kN Ta Chọn ổ bi đỡ chặn cỡ trung ký hiệu 46311 có tải trọng tĩnh C = 68900N tải trọng động C0 = 57400 N sử dụng ổ gối đỡ Trục 3: Chọn đường kính sơ trục: d ≥ = 129,61 mm Ứng suất uốn cho phép: [σF] = Với đường kính phôi 129,61 mm < 300 mm σ-1 = 392 MPa; σb = 785 MPa; σch = 569 MPa Hệ số an toàn [s] = làm việc không đảo chiều εσ = 0,6 140 ≥ d ≥ 120 mm thép hợp kim β = 0,9 hệ số tăng bền bề mặt phương pháp gia công mài tinh σb = 883 MPa Kσ = 2,15 phay rãnh then dao phay đĩa Chỉ số mũ đường cong mỏi với thép hợp kim C = 20 30 m = = 6,94 10,46 Ta chọn m = 10 KL = NLE = 60cnLh = 1,485.107 chu kỳ Vì NLE > 5.106 nên KL =  [σF] = 49,23 MPa Cân lực: -RBy - RAy + Fr4 = -Ft4 + RAx + RBx – Fr5= -150RBy + 75Fr4 +500Fa4= -75Ft4 + 150RBx – 175Fr5= RBy = 17227,92 N RAy = -10887,85 N RBx = 16357,1 N RAx = 7617,1 N MCx = 571282,5 Nmm MCy = 1292094,25 Nmm Độ dài trục nối AB: 150 mm; BD: 50mm Trục có momen tương đương lớn C Mc = Mc = 4027255,351 Nmm Xác định đường kính tiết diện nguy hiểm σF = MC/W = 32MC/πd3 ≤ [σF] d ≥ = 93,52 mm Vì C lắp trục có rãnh then nên ta tăng đường kính d lên 5% => d ≥ 98,2 mm ta chọn d = 100 mm Lựa chọn ổ lăn trục 2: Q = (VXFr + ỲFa)KσKt Fr = = 23756,28 N Chọn ổ bi đỡ chặn cỡ siêu nhẹ ký hiệu 46120 có tải trọng tĩnh C = 50200 tải trọng động C0 = 48500 N  Fa/C0 = 0,086 => e = 0,41 S = 0,41.Fr = 0,41.8824,35 = 3617,98N Với e = 0,34 tỷ số Fa/(VFr) > e ,ta có X = 0,45 Y =1,34 Các hệ số V, Kσ, Kt chọn vòng quay Q = (0,45.23759,28 + 1,34.4217,37).1.1 = 16342,95 N Thời gian làm việc theo triệu vòng quay L = =14,85 triệu vòng quay Khả tải động tính toán: Ctt = Q =40170,38N (Thỏa mãn) Vậy ta chọn ổ bi đỡ chặn cỡ siêu nhẹ ký hiệu 46120 có tải trọng tĩnh C = 50200 tải trọng động C0 = 48500 N Trục 4: Chọn đường kính sơ trục: d ≥ = 155,29 mm Ứng suất uốn cho phép: [σF] = Với đường kính phôi 155,29 mm < 300 mm σ-1 = 392 MPa; σb = 785 MPa; σch = 569 MPa Hệ số an toàn [s] = làm việc không đảo chiều εσ = 0,55 d = 155,29 mm thép hợp kim β = 0,9 hệ số tăng bền bề mặt phương pháp gia công mài tinh σb = 883 MPa Kσ = 2,15 phay rãnh then dao phay đĩa Chỉ số mũ đường cong mỏi với thép hợp kim C = 20 30 m = = 6,94 10,46 Ta chọn m = 10 KL = NLE = 60cnLh = 8,63.106 chu kỳ Vì NLE > 5.106 nên KL =  [σF] = 45,13 MPa Cân lực: RBy + RAy – Fr1 = RBy.2 = Fr1 RBy = RAy = Fr1/2 = 3277.5 N My = 81937,5 Nmm Độ dài trục nối AB: 50 mm Trục có momen tương đương lớn C Mc = Mc = 6487201,54 Nmm Xác định đường kính tiết diện nguy hiểm σF = MC/W = 32MC/πd3 ≤ [σF] d ≥ = 112,86 mm Vì C lắp trục có rãnh then nên ta tăng đường kính d lên 5% => d ≥ 118,5 mm ta chọn d = 120 mm Các đường kính khác chọn hình Lựa chọn ổ lăn trục 1: Q = (VXFr + ỲFa)KσKt Fr = = 3277.5N Do lực dọc trục nên X = Y = Các hệ số V, Kσ, Kt chọn vòng quay Q = (1 3277.5+ 0.0).1.1 = 3277.5N Thời gian làm việc theo triệu vòng quay L = =8,6 triệu vòng quay Khả tải động tính toán: Ctt = Q=84046,32N=84,05 kN Vậy ta chọn ổ bi đỡ chặn Ký hiệu 46224 có Tải trọng tĩnh C = 148000 N tải trọng động C0 = 153000N
- Xem thêm -

Xem thêm: BTL chi tiết máy Nguyễn Văn Thạnh Bách Khoa tp Hcm, BTL chi tiết máy Nguyễn Văn Thạnh Bách Khoa tp Hcm, BTL chi tiết máy Nguyễn Văn Thạnh Bách Khoa tp Hcm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay
Nạp tiền Tải lên
Đăng ký
Đăng nhập