Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập lớn thiết kế hệ thống dẫn động môn chi tiết máy. Gồm bộ truyền xích, hộp giảm tốc bánh răng thẳng, bộ truyền đai, và 2 bài tập về vít đai ốc và mối ghép ren. Các số liệu có thể có nhầm lẫn, chủ yếu tham khảo quy trình tính toán.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY -oOo - BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc Nhóm: Phương án: – SVTH: TP HỒ CHÍ MINH, ngày 25 tháng năm 2018 Phạm Đăng Duy Vũ 1614174 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 SVTH: Phạm Đăng Duy Vũ 1614174 Bài tập lớn CHI TIẾT MÁY Nhận xét giảng viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………… (Ghi nhận xét giảng viên hướng dẫn môn, GVHD ghi điểm ký tên xác nhận) BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH ii Bài 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY THÙNG TREO Tính tốn chọn động Thiết kế truyền xích Thiết kế truyền bánh Thiết kế trục Ổ lăn 10 20 Bài VÍT ME – ĐAI ỐC 22 Bài MỐI GHÉP REN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 Nội dung Chọn động Đặc tính kĩ thuật Thơng số truyền xích Thơng số truyền bánh Thông số ren Trang 10 22 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.2 3.1 Nội dung Hệ thống truyền động thang máy thùng treo Sơ đồ trục I Kích thước trục I Lực tác dụng lên trục I Biểu đồ nội lực trục I Sơ đồ trục II Kích thước trục II Lực tác dụng lên trục II Biểu đồ nội lực trục II Cái căng vít Biểu đồ nội lực trục vít Mối ghép ren lưỡi cưa Trang 10 11 12 13 15 16 17 18 22 23 24 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 BÀI 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY THÙNG TREO Thiết kế hệ thống truyền động thang máy thùng treo: Hình 1.1 Hệ thống truyền động thang máy thùng treo Hệ thống dẫn động thang máy gồm: 1- Động điện; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc bánh nghiêng cấp; 4- Bộ truyền xích; 5- Xích; 6- Bộ phận căng xích; 7- Thùng treo; 8- Vật tải Số liệu đầu vào: Phương án Lực vòng xích tải (Ft , N) Vận tốc vòng (v , m/s) Bước xích (p,mm) Số đĩa xích (Z) Thời gian phục vụ (L,năm) 8-6 2200 0,9 80 Quay chiều, làm việc hai ca (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) BTL Chi tiết máy I Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Tính tốn chọn động cơ: Cơng suất phận cơng tác xích tải: Pct Ft v = 1000 = 1,98 kW Hiệu suất chung hệ thống truyền động: Trong đó: Hiệu suất nối trục : Hiệu suất ổ lăn : Hiệu suất bánh răng: Hiệu suất truyền xích: Do đó, ta có: Cơng suất cần thiết động cơ: = 2,31 kW Số vòng quay trục cơng tác: = 96,43 (vòng/phút) Tỷ số truyền : n uch = u x u br = dc nct Mô men xoắn: Chọn động cơ: Bảng 1.1: Chọn động Động Số vòng quay Tỷ số truyền chung Tỷ số truyền Bánh Tỷ số truyền Xích 2838 29,43 5,886 1420 14,73 3,68 945 9,79 3,15 3,107 701 7,27 2,5 2,908 Chọn động thứ Bảng đặc tính kỹ thuật: BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Bảng 1.2 : Đặc tính kỹ thuật Thông số trục Công suất (kW) Tỷ số truyền Momen xoắn (Nm) Số vòng quay (vòng/phút) Động 2,31 23,34 945 I 2,241 II 2,152 3,15 22,647 945 68,51 300 III 1,981 3,107 195,93 96,56 Thiết kế truyền xích: II Tỷ số truyền u Cơng suất (P1,kW) 3,107 2,152 Số vòng quay khâu dẫn (n, vòng /phút) 300 Chế độ làm việc Quay chiều, làm việc hai ca Chọn loại xích ống lăn Chọn số đĩa xích: Chọn Z1= 23 Z2= 73 Xác định hệ số K: Trong đó: Kr: hệ số tải trọng động: dẫn động điện tải trọng tác động lên truyền tương đối êm Kr= Ka: hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục a = (30 ÷ 50) pc Ka=1 Ko:hệ số xét đến ảnh hưởng cách bố trí truyền, đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường nằm ngang góc nhỏ 60o Ko=1 Kdc: hệ số xét đến ảnh hưởng khả điều chỉnh lực căng xích.Trục điều chỉnh nên Kdc=1 Kb: hệ số xét đến điều kiện bôi trơn Bôi trơn nhỏ giọt Kb= Klv: hệ số xét đến chế độ làm việc Làm hai ca Klv=1,12 Hệ số Kn= ; hệ số Kz= Chọn xích lăn dãy, Kx=1 Cơng suất tính tốn: = 3,558 kW BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Từ chọn bước xích theo bảng 5.4, pc= 15,875 mm Kiểm tra số vòng quay tới hạn tương ứng bước xích theo bảng 5.2: Số vòng quay tới hạn nth (vòng/phút) 1000 Vận tốc trung bình v xích: Số vòng quay khâu dẫn n1 (vòng/phút) 300 = 1,825 m/s Lực vòng có ích: =1179,18 N Tính tốn kiểm nghiệm bước xích pc: Do Pc = 15,875 nên thỏa điều kiện Chọn sơ khoảng cách trục a= (30÷50)pc= 40.15,875= 635 mm Số mắt xích X: Chọn X= 130 mắt xích Tính chiều dài xích L= pcX= 25,4 130= 2064,8 mm Tính xác khoảng cách trục 638,4 mm Chọn a= 638 mm Số lần va đập xích giây: Kiểm tra theo hệ số an tồn Trong đó, 10 Lực tác dụng lên trục: 11 Đường kính đĩa xích: BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 = 116,223 mm = 368,881 mm Đường kính vòng đỉnh: = 127,336 mm = 379,994 mm Bảng 1.3: Thông số truyền xích Z1 (răng) d1 (mm) da1 (mm) a (mm) X (mắt xích) III 23 116,223 127,336 Z2 (răng) d2 (mm) da2 (mm) 638 130 73 368,881 379,994 Bộ truyền bánh răng: Chọn vật liệu thép 40Cr thể tích HB1= 425 HB2= 375 Số chu kỳ làm việc sở a Từ có: Chu kỳ Chu kỳ b c Chu kỳ Từ có: Chu kỳ Chu kỳ Vì Nên ta suy : Tính giới hạn mỏi: Suy ra: BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Suy ra: Ứng suất tiếp xúc cho phép: = Suy ra: Suy ra: Ứng suất uốn cho phép: Suy ra: Theo bảng 6.15 bánh nằm đối xứng ổ trục nên ѱ ba = 0,25 ÷0,3 theo tiêu chuẩn chọn ѱba = 0,25 Chọn: KHβ=1,02 ; KFβ=1,04 Tính tốn khoảng cách trục: Suy ra: = 68,95 mm Chọn theo tiêu chuẩn aw= 80 mm Môđun m= (0,0125÷ 0,025)aw= 1÷2 chọn m= 1,5 Từ điều kiện: 20o ≥ β ≥ 8o Suy Suy 10 BTL Chi tiết máy • • • • • • • • Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Chọn sơ theo tiêu chuẩn Đường kính trục ổ lăn : d= 20 mm Đường kính trục nối trục : do= 19 mm Đường kính trục bánh răng: d1= 22 mm x = 8mm, mm mm mm Chọn nối trục vòng đàn hồi D =68 mm 133,217 N Biểu đồ Mô men uốn xoắn: Hình 1.4: Lực tác dụng lên trục I Xét mặt phẳng Oyz : Có Suy RCy=268,13 N; RAy=160,51 N Xét mặt phẳng Ozx: Có Suy RAx= 338 N; RCx= 706,46 N 14 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Từ ta suy biều đồ nội lực cho trục I sau: Hình 1.5: Biểu đồ nội lực trục I 15 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Kiểm tra hệ số an toàn: 16 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Chọn mặt cắt nguy hiểm B: TB= 22,647 Nm Chọn sơ then cho trục I: Thông số Then nối trục Then bánh b (mm) h (mm) t (mm) 3,5 t1 (mm) 2,8 3,3 Bỏ qua tác động lực dọc trục ta có: Trong : Ứng suất xoắn Trong đó: Từ suy Chọn hệ số : Tính hệ số an toàn: Nhận xét trục I thỏa điều kiện hệ số an toàn Trục II: T2=68,51 Nm; P1= 2,152 Kw; n1= 300 vòng /phút 17 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Tính lực: Fr2=Fr1= 428,64 N Ft2=Ft1= 1177,69 N Fa2=Fa1= 268,43 N Fx N Hình 1.6: Sơ đồ trục II Chọn sơ kích thước dài đường kính trục: Hình 1.7: Kích thước trục II 18 BTL Chi tiết máy • • • • • • Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Chọn sơ theo tiêu chuẩn Đường kính trục ổ lăn : d = 30 mm Đường kính trục nối xích : do= 28 mm Đường kính trục bánh răng: d1= 32 mm x = 8mm, mm mm mm Biểu đồ Mô men uốn xoắn: Hình 1.8: Lực tác dụng lên trục II Xét mặt phẳng Oyz : Có Suy REy = 444,073 N; RGy= 15,433 N Xét mặt phẳng Ozx: Có Suy REx= 1448,32 N; RGx = 1626,68 N Từ ta suy biều đồ nội lực cho trục I sau: 19 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Hình 1.9: Biểu đồ nội lực trục II 20 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 21 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Kiểm tra hệ số an toàn: Chọn mặt cắt nguy hiểm F: TG = 71,568 Nm Chọn sơ then cho trục I: Thơng số Then bánh xích Then bánh b (mm) h (mm) t (mm) t1 (mm) 3,3 10 3,3 Bỏ qua tác động lực dọc trục ta có: Trong : Ứng suất xoắn Trong đó: Từ suy Chọn hệ số : Tính hệ số an tồn: Nhận xét trục II thỏa điều kiện hệ số an toàn V Chọn ổ lăn: Trục I: n (vòng /phút) 945 d (mm) 20 Lh (giờ) 24000 Fa (N) 268,43 22 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Chọn ổ bi đỡ d = 20 mm Tải trọng hướng tâm vị trí lắp ổ bi A C : Chọn ổ bi C để tính tốn Chọn sơ ổ bi cỡ trung ký hiệu 304 C = 12500 N Co = 7940 N Chọn e =0,24 Suy ra: X=0,56 Y= 1,85 Tải trọng quy ước: Thời gian làm việc tính triệu vòng quay: (triệu vòng) Khả tải động tính tốn: Nhận xét: Ct < C =22500 N nên chọn cỡ trung hợp lý Trục II n (vòng /phút) d (mm) Lh (giờ) 300 30 24000 Chọn ổ bi đỡ d=30mm Tải trọng hướng tâm vị trí lắp ổ bi E G : Fa (N) 268,43 Chọn ổ bi G để tính tốn Chọn sơ ổ bi cỡ trung ký hiệu 306 C = 22000 N Co = 15100 N Chọn e =0,21 Suy ra: X = Y = Tải trọng quy ước: Thời gian làm việc tính triệu vòng quay: 23 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 (triệu vòng) Khả tải động tính tốn: Nhận xét: Ct < C = 22000 N nên chọn cỡ trung hợp lý BÀI 2: VÍT ME – ĐAI ỐC Cái căng vít kéo căng nhờ vít tạo lực kéo F Xác định kích thước vít, đai ốc chiều dài tay quay Tải trọng tác dụng lên tay quay Ft = 200 N Dựng biểu đồ lực mơmen xoắn Hình 2.1 Cái căng vít F (N) Ft (N) Loại ren 17000 200 Hình thang cân Chọn vật liệu thép – đồng [p] =13 Mpa Định đường kính trung bình: Số mối ren Trong đó: (Vì đai ốc ngun) (Vì ren hình thang cân) Từ đó, ta chọn ren sau: Bảng 2.1: Thông số ren d2 (mm) 21,5 d1 (mm) 19 d (mm) 24 ps (mm) 24 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 Chiều cao đai ốc: Số ren: Tính tốn mô men ren: Suy mô men ren: Hình 2.2: Biều đồ nội lực trục vít Tính đai ốc : Chọn D = 38 mm Chọn D1 =44 mm Chiều dài đai ốc: Chọn a = 12 mm Chiều dài tay quay: Cân Mô men vít me ta có : Ttq= Tr= 32,684 Nm Từ suy : Chọn Ltq= 170 mm 25 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 BÀI 3: MỐI GHÉP REN Xác định đường kính phần có ren trục Cho biết lực cản cắt Fc có phương tiếp tuyến lưỡi cưa, đường kính lưỡi cưa D1, mm đường kính miếng đệm D2, mm, f = 0,25, [σ] = 80 MPa Hình 3.1 Mối ghép ren lưỡi cưa Fc, kN 40 D1, mm 650 D2, mm 130 Đưa lực cản Fc trọng tâm lưỡi cưa, thêm momen cản M Lực cản Fc tác dụng lên trục Momen cản M có xu hướng khiến lưỡi cưa bị trượt bề mặt miếng đệm Ta xét điều kiện mối ghép ren để lười cưa khơng bị xoay trượt Tính tốn lực xiết V Để lưỡi cưa không bị trượt momen M: Tính tốn đường kính phần có ren trục theo công thức: Chọn ren M64 theo bảng 17.7, với thông số sau: d = 64 mm; d1= 57,505 mm d2= 60,103mm 26 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 TÀI LIỆU THAM THẢO [1] Nguyễn Hữu Lộc (2016), Giáo trình Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM [2] Nguyễn Hữu Lộc (2016), Bài tập Chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM Bài Chương Bảng 3.3 Phụ lục 15.1 5.3 5.4 5.6 Nội dung Hiệu suất truyền chủ yếu Động điện 4A Đ theo tiêu chuẩn GOST Áp lực cho phép Lựa chọn bước xích pc theo cơng suất Số lần va đập cho phép xích Trang 96 552 (SBT) 201 202 203 27 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 5.7 Phụ lục 4.1 10 6.2 6.3 6.4 6.5 6.11 10.1 10.2 10.3 10.4 10.9 Phụ lục 13.3 11.3 11 17 giây Hệ số an tồn cho phép Đặc tính kích thước (mm) xích ống xích lăn theo GOST Các thơng số hình học Chọn cấp xác theo vận tốc vòng Hệ số KHB , KFB Hệ số KHv, KFv bánh trụ nghiêng Hệ số KHa Cơ tính vật liệu chế tạo trục Ứng suất uốn cho phép Thông số xác định khoảng cách dọc trục Hệ số , Hệ số , trục có rãnh then, then hoa, ren Then Phụ lục 9.1 Hệ số X, Y cho loại ổ lăn dãy theo TCVN 4173: 2008 Ổ bi đỡ dãy 8.1 8.2 Phụ lục 7.1 Hệ số ma sát f góc ma sát p’ Giá trị áp xuất cho phép Ren hình thang mối ren, mm 17.7 Các kích thước chủ yếu ren hệ mét 204 489 (SBT) 221 230 237 239 241 392 403 406 411 413 545 (SBT) 445 505 (SBT) 344 348 496 (SBT) 663 28 ... 24 BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 BÀI 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY THÙNG TREO Thiết kế hệ thống truyền động thang máy thùng treo: Hình 1.1 Hệ thống truyền động thang... THÙNG TREO Tính tốn chọn động Thiết kế truyền xích Thiết kế truyền bánh Thiết kế trục Ổ lăn 10 20 Bài VÍT ME – ĐAI ỐC 22 Bài MỐI GHÉP REN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ -... hướng dẫn môn, GVHD ghi điểm ký tên xác nhận) BTL Chi tiết máy Phạm Đăng Duy Vũ - MSSV:1614174 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH ii Bài 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY THÙNG