Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo bài tập lớn chi tiết máy đại học quốc gia đại học bách khoa TP HCM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI CÁO BÁO BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY GVHD : THẦY BÙI TRỌNG HIẾU LỚP : CK11CD01 NHÓM : 7 ĐỀ 4 PHƯƠNG ÁN: 8. TP.HCM tháng 12 năm 2013 1 Danh sách thành viển và công việc của từng thành viên: Thành viên Mssv Công việc Trương Anh Quốc Khanh 21101571 Phân chia công việc, mô phỏng hoạt động hộp giảm tốc. kiểm tra, tổng kết Huỳnh Hữu Thuận 21103491 Tính toán thiết kê lựa chọn đọng cơ điện, thiết kế hệ thốn đai dẹt Ngô Văn Tuấn 21103992 Tính toán thiết kế hệ thống bánh răng côn Trần Văn Đức 21100887 Tính toán thiết kế hai trục Phan Quốc Hòa 21101289 Tính toán thiết kế lựa chọn ổ lăn Mục lục Trang 2 1. Tính toán chọn động cơ điện 4 2. Tính toán thiết kế hệ thống đai dẹt 7 3. Thiết kế bộ truyền bánh răng côn 10 4. Thiết kế hai trục trong hộp giảm tốc 14 5. Tính toán lựa chọn hai cặp ổ bi 31 PHẦN 1: Chọn động cơ điện, phân phối tỉ số truyền I. TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN. 3 1. Hiệu suất truyền động: Ta có : η η η η η = 2 ñ br kn ol Tra bảng 2.3 [1], ta chọn được các hiệu suất sau: 0,95 ñ η = : Hiệu suất bộ truyền đai dẹt. 0,95 br η = : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng nón. 1 kn η = : Hiệu suất của khớp nối trục đàn hồi. 0,995 ol η = : Hiệu suất của một cặp ổ lăn. Nên : η η η η η = = × × × = 2 2 0,95 0,95 1 0,995 0,89 ñ br kn ol Vậy, hiệu suất truyền động là: 0,893 η = 2. Công suất tính toán: Trường hợp tải trọng thay đổi thì: P t = P tđ (Công suất tương đương) • “Công suất tương đương” được xác định bởi công thức: P tđ = 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 0,7 48 15 4 3,749 48 15 m T T T T t t T T T T P t t + + ÷ ÷ ÷ ÷ = = + + kW = P t Trong đó: T m = T T 1 = T; T 2 = 0,7T; t 1 = 48s và t 2 = 15s Vậy, công suất tính toán là: P t = 3,749 kW 3. Công suất cần thiết trên trục động cơ: Công suất cần thiết trên trục động cơ điện được xác định bởi: 3,749 4,198 0,893 t ct P P η = = = kW Vậy, công suất cần thiết trên trục động cơ là: P ct = 4,198 kW 4. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ: Số vòng quay trên trục thùng trộn : n = 80 vòng/ phút Tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động: = = × = 4 4 16 t ñ br u u u Trong đó, ta chọn: u đ = 4 và u br = 4 Vậy, số vòng quay sơ bộ của động cơ điện là: 1 6 sb n = ×80 = 1280 vòng/phút. 5. Chọn động cơ điện: Ở đây, ta chọn động cơ thõa mãn điều kiện sau: 4 ≥ ≈ ñc ct ñb sb P P n n , tức là ta phải tìm động cơ thỏa mãn ≥ = 4,198 1280 / ñc ñb P kW n vg ph Tra bảng ,ta chọn được động cơ sau: Kiểu động cơ Công suất kW Vận tốc quay, vg/ph 4A112M4Y3 5,5 1425 II. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. 1. Tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động: = = = 1425 17,813 80 ñc t lv n u n Trong đó: n đc = 1425 vòng/phút; n lv = 80 vòng/phút. Chọn u br = 4. Tỉ số truyền của bộ truyền đai thang: = = = 17,813 4,453 4 t ñ br u u u Trong đó: u t = 17,813; u br = 4. III. LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH. 1. Tính toán công suất trên các trục: η = = = max 4 4 1 II kn P P kW η η = = = × 4 4,232 0,95 0,995 II I br ol P P kW η η = = = × 4,232 4,477 0,95 0,995 I dc d ol P P kW 2. Tính toán số vòng quay các trục: Số vòng quay của trục I được xác định bởi: 5 = = = 1425 320,009 4,453 ñc I ñ n n u vòng/phút Số vòng quay của trục II được xác định bởi: = = = 320,009 80 4 I II br n n u vòng/phút Vậy: - Số vòng quay trục I là: n I = 320,009 vòng/phút. - Số vòng quay trục II là: n II = 80 vòng/phút. 3. Tính toán moment xoắn trên các trục: Moment xoắn trên trục động cơ: = = = 6 6 4,477 9,55.10 9,55.10 30003,754 1425 ñc ñc ñc P T n Nmm Trong đó: P đc = 4,477 kW; n đc = 1425 vòng/phút. Moment xoắn trên trục I: = = = 6 6 4,232 9,55.10 9,55.10 126295,198 320,009 I I I P T n Nmm Trong đó: P I = 4,232 kW; n I = 320,009 vòng/phút. Moment xoắn trên trục II: = = = 6 6 4 9,55.10 9,55.10 477500 80 II II II P T n Nmm Trong đó: P II = 4 kW; n II = 80 vòng/phút. 4. Bảng đặc tính: Thông số/Trục Động cơ Trục I Trục II Công suất (kW) 4,477 4,232 4 Tỉ số truyền 4,453 4 Moment xoắn (Nmm) 30003,75 4 126295,198 477500 Số vòng quay (vòng/phút) 1425 320,009 80 PHẦN 2: Thiết kế bộ truyền đai dẹt 6 I. THÔNG SỐ KĨ THUẬT THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT. 1. Công suất bộ truyền: P = 4,477 kW. 2. Số vòng quay bánh dẫn: n 1 = n đc = 1425 vòng/phút. 3. Tỉ số truyền: u đ = 4,453. 4. Moment xoắn: T 1 = 30003,754 Nmm. II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT. 1. Chọn dạng đai: vải cao su 2. Tính đường kính bánh đai nhỏ d 1 : 1 3 3 1 1 4,477 (1100 1300) (1100 1300) 161,1 190, 4 1425 P d n = ÷ = ÷ = ÷ Theo tiêu chuẩn, ta chọn d 1 = 180 mm. 3. Vận tốc đai: π π × × = = = 1 1 1 180 1425 13,43 60000 60000 d n v m/s 4. Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối ξ = 0,02 . Đường kính bánh đai lớn: ( ) ( ) ξ = − = × × − = 2 1 1 4,453 180 1 0,02 785,5d ud mm Theo tiêu chuẩn ta chọn d 2 = 800 mm. Tỷ số truyền thực tế: ( ) ( ) ξ = = = − × − 2 1 800 4,54 1 180 1 0,02 d u d Sai lệch so với giá trị chọn trước 1,95% 5. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức: ( ) ≥ ≥ + = × + = 1 2 15000 2 2 (180 800) 1960a d d ≥ ≥ 15000 1960a mm Ta có thể chọn sơ bộ a = 1960mm. 6. Chiều dài tính toán của đai: ( ) ( ) 2 2 1 2 1 2 2 4 d d d d L a a π + − = + + ( ) ( ) π + − = × + + = × 2 180 800 800 180 2 1960 5507,63 2 4 1960 mm Chọn theo tiêu chuẩn L = 5600 mm = 5,6m. 7. Số vòng chạy của đai trong một giây: = = = 13,43 2,398 5,6 v i L s -1 ; vì [i] = 10s -1 , do đó điều kiện được thỏa. 8. Góc ôm bánh đai nhỏ: 7 α − − = − = − = = 2 1 1 800 180 180 57 180 57 161,97 2,83 1960 o o o d d a rad. 9. Chọn chiều dày đai 6mm δ = thoả 1 25 d ≥ δ 10. Các hệ số sử dụng: - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai: ( ) α α = − − = − − = 1 1 0,003 180 1 0,003(180 161,97 ) 0,9459 o o o C - Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: ( ) ( ) = − − = − × − = 2 2 1 0,01 1 1 0,04 0,01 13,43 1 0,9679 v v C c v - = 1 o C - Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ làm việc và sự thay đổi tải trọng (làm việc hai ca) : C r = 0,6 Tra bảng 4.7 trang 147 với 1 180 30 6 d = = δ => chọn [ ] 2,17 t o MPa σ = Nên ta có: 1 1000 1000 4,477 46,6 [ ] 6 13,43 2,17 0,9459 0,9679 0,6 1 t P b v δ σ × ≥ = = × × × × × × mm Chọn theo tiêu chuẩn b=50 mm 11. Theo bảng 4.5, chọn chiều rộng bánh đai : B= 63mm 12. Lực căng đai ban đầu: σ δ = = × × = 1,8 50 6 540 o o F b N Lực tác dụng lên trục: 1 161,97 3 sin 3 540 sin 1600 2 2 o r o F F N α = = × × = ÷ ÷ 13.Lực vòng có ích: × = = = 1 1 1000 1000 4,477 333,36 13,43 t P F v N 14.Từ điều kiện để không xảy ra trượt trơn α α + ≥ − 1 2 1 f t o f F e F e từ đây suy ra: α + × + = = = − × − 2 1 1 2 540 333,36 ln ln 0,23 2 2,82 2 540 333,36 o t o t F F f F F 15.Ứng suất lớn nhất trong dây đai: 8 max 1 1 1 0,5 v u o t v u σ σ σ σ σ σ σ σ = + + = + + + 2 6 0 max 1 2 .10 2 o t F F y v E A A d σ ρ − = + + + − = + + × + × = × × × 2 6 540 333,36 6 1200 13,43 .10 100 5,42 6 63 2 6 63 180 MPa 16. Tuổi thọ đai xác định theo công thức σ σ ÷ ÷ = = = × × × 5 7 7 max 6 10 10 5,42 962,89 2 3600 2 3600 2, 398 m r h L i giờ 9 Phần 2: Tính toán thiết kế hệ thống bánh răng côn Dữ liệu đầu vào: u br =4 T=126295.198 Nmm n=320vg/ph Vì bộ truyền bánh răng ở đây là bộ truyền kín (hộp giảm tốc) được bôi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng. Do đó, ta tiến hành tính toán thiết kế theo ứng suất tiếp xúc 1. Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn. Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13 độ rắn của thép 40Cr là HB 180 ÷ 350 Để bộ truyền bán răng có khả năng chạy mòn tốt thì độ rắn của bánh dẫn H1 và bánh bị dẫn H2 phải theo quan hệ: H1 ≥ H2 + (10 ÷ 15) HB Do đó, đối với bánh dẫn chọn độ rắn trung bình HB1 = 250, đối với bánh bị dẫn chọn độ rắn trung bình HB2 = 228. 2. Số chu kì làm việc cơ sở N HO1 = 30HB 2,4 = 30.250 2,4 = 1,71.10 7 chu kì N HO2 = 30HB 2,4 = 30.228 2,4 = 1,37.10 7 chu kì 3. Số chu kì cơ sở N FO =N FO1 =N FO2 =5.10 6 chu kì 4. Số chu kì làm việc tương đương N HE1 = 60c.[ ) 3 .n i .t i ] = 60.1.320. Trong đó t 1 = .L h = 0,67L h ; t 2 =0,24L h L h = K ng .24.K n .365.L=24.300.5=12000 (giờ) Từ đây suy ra: N HE1 =60.1.320.(1 3 .0,76 + 0.7 3 .0,24).12000=19,41.10 7 chu kì Suy ra 10 [...]... 1,6.18= 28,8 => chọn Z1 = 29 Khi đó Z2 = Z1.u = 29.4= 116 Môđun vòng chia ngoài: me = = = 4.06 chọn me = 4mm 10.Các thông số chủ yếu của bánh răng + Góc côn chia: = acrtag = arctag = 140 và = 90- = 90-14=760 + Đường kính vòng chia ngoài: de1 = me.Z1 = 4.29 = 116mm, de2 = me.Z2 = 4.116 = 464mm + Chi u dài côn ngoài: Re = 0,5me = = 239,14mm + Chi u dài côn trung bình: Rm = Re (1– 0,5ѱbe )= 239,14(1– 0,5.0,285)... rãnh trên trục : 4 mm + TẠi A1 ( ∅ 28 mm) : b * h = 8 * 7 Với chi u sâu rãnh trên trục : 4 mm - Chọn then cho trục 2 : ( Tra bảng 5.2 trang 104 tài liệu [3] ) + Tại B2 ( ∅ 50 mm) : b * h = 16 * 10 Với chi u sâu rãnh trên trục : 5 mm + Tại D2 (∅ 45 mm) : b * h = 14 * 9 Với chi u sâu rãnh trên trục : 5 mm Với b và h lần lượt là chi u rộng và chi u cao danh nghĩa của then Kết cấu trục khi chế tạo... Tính toán momen tương đương tại các tiết diện : + Tại A : + Tại B : + Tại C : + Tại D: Đường kính trục tại các tiết diện theo momen tương đượng và ứng suất cho phép : 25 Chọn đường kính tại các tiết diện : dA2 = dC2 =45 (mm ) dB2 = 50 ( mm ) dD2 = 45 (mm ) - Chọn then cho trục 1 : ( Tra bảng 5.2 trang 104 tài liệu [3] ) + Tại D1 ( ∅ 28 mm) : b * h = 8 * 7 Với chi u sâu rãnh trên trục : 4 mm + TẠi... thì β = 1,5 Tra bảng 10.4 tài liệu [1] - Hệ số Kσ , Kτ xét đến sự ảnh hưởng của tập trung ứng suất đến độ bền mỏi tra bảng 10.8 - trục có rãnh then Tại Các tiết diện : + Tại A1 , B1 , D2 , và B2 : : Nội suy theo bảng 10.8 tài liệu [1] với σb =785 MPa 30 - Trị số đối với tiết diện trục tại C1 và C2 ta chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi giữa trụ và ổ bi Theo bảng 7.11 tài liệu [2] ta có thể xác định... [C] =16.5 kN > Cd = 15.48 kN Đường kính trong của ổ lăn là: 45 mm Và ta chọn ổ đũa côn nên nên ta chọn hai ổ lăn có ký hiệu là: 7109 để lắp trên trục 2 34 Tài liệu tham khảo - Cơ Sở Thiết Kế Máy - Thiết Kế Chi tiết Máy Công Dụng Chung - Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí Thầy : Nguyễn Hữu Lộc Thầy : Trần Thiên Phúc Thầy : Lê Khánh Điền 35 ... trong của ổ lăn là d = 35 mm nên ta chọn hai ổ lăn có ký hiệu là: 307 để lắp trên trục 1 Thiết kế cặp ổ lăn trên trục 2: F r2 R Ay M a2 M t2 RAx F t2 F a2 B2 A2 Rx C RCy F r D 2 C 2 Theo tính toán ở bài tập lớn số 4 ta có các số liệu: RAy = 695.2 N RAx = 1592.8N RCy = 981.5 N RCx = 1259.8 N Lực dọc trục : Fa2 = 895.9 N Ta có: FrA = = FrC = = = 1737.9 N = 1579 N Ta chọn ổ đũa côn để lắp, ta có lực dọc... diện đều thỏa điều kiện bền theo hệ số an toàn 31 Phần 4 Tính toán lựa chọn ổ lăn Thiết kế cặp ổ lăn trên trục 1: z x Fr Ry C RBy A1 RBx B1 Rx C M a1 F a1 Mt1 C 1 F t1 y F r1 D 1 + Theo tính toán ở bài tập lớn số 4 ta có các số liệu: RBy = 4430.6 N RBx = 2559.8 N RCy = 3276.5 N RCx = 5096.6 N + Lực dọc trục : Fa1 = 223.4 N Ta có: FrB = = FrC = = - Vì FrC > FrB = 5116.9 N = 6058.9 N nên ta chọn ổ lăn... côn trung bình: Rm = Re (1– 0,5ѱbe )= 239,14(1– 0,5.0,285) = 205,06mm + Môđun vòng trung bình: mm= me.(1-0,5 ) = 4.(1-0,5.0,285) = 3,43mm + Đường kính vòng chia trung bình: 12 dm1 = mm.Z1 = 3,43.29 = 99,47mm, dm2 = mm.Z2 = 3,43.130 = 445,9mm + Chi u rộng vành răng: b = ѱbe.Re = 0,285.266,39 = 75,92mm 11.Cấp chính xác bộ truyền Vận tốc vòng theo đường kính trung bình: v = = = 1,67m/s chọn cấp chính... là chi u rộng và chi u cao danh nghĩa của then Kết cấu trục khi chế tạo : B2 D 2 Ø45 C 2 Ø50 Ø 45 A2 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn : - Trục 1 : kiểm nghiệm tại các tiết diện A1 , C1 , D1 - Trục 2 : kiểm nghiệm tại các tiết diện A2, C2 Công thức kiểm nghiệm : 3 Trong đó : s là hệ số an toàn tính toán [s] hệ số an toàn cho phép Lấy [s] = 1,5 sσ , sτ hệ số an toàn chỉ xét cho ứng suất uốn... nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng : σa = σmax = M/W ; σm = 0 ( trên tất cả các tiết diện ) ( M và W lần lượt là momen xoắn và momen cản xoắn ) a Trục 1 : Tại A1 : Tại C1 : Tại D1 : 27 b Trục 2 Tại B2 : Tại C2 : Tại D2 : + Ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động khi trục quay một chi u : Với : T1 = 126295,198 ( Nmm ) - trục 1 T2 =47500 ( Nmm ) - trục 2 W0 là momen cản xoắn . ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM BÀI CÁO BÁO BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY GVHD : THẦY BÙI TRỌNG HIẾU LỚP : CK11CD01 NHÓM : 7 ĐỀ 4 PHƯƠNG ÁN: 8. TP. HCM tháng 12 năm 2013 1 Danh. định chính xác đường kính tại các tiết diện bằng moment tương đương : Chọn sơ bộ [σ] = 70 ( MPa ). Momen tương đương tại các tiết diện : - A : - B : - C : 19 - D : Đường kính tại A1 : Chọn. Môđun vòng chia ngoài: m e = = = 4.06 chọn m e = 4mm 10.Các thông số chủ yếu của bánh răng + Góc côn chia: = acrtag = arctag = 14 0 và = 9 0- = 9 0-1 4=76 0 + Đường kính vòng chia ngoài: d e1