Ứng dụng tin học trong tính toán đồ án chi tiết máy

BÀI THÍ NGHI M S 05

NG D NG TIN H C TRONG TÍNH TỐN CHI TI T MÁY
Ng

i so n: Nguy n H u L c, Thân Tr ng Khánh

t.

I. M c tiêu thí nghi m
Giúp sinh viên n m đ c ph
chi ti t máy công d ng chung.

ng pháp, cách s d ng các ph n m m thi t k đ tính ch n, ki m tra các

II. Yêu c u
Ph n m m yêu c u:
Autodesk Inventor 2012 tr v sau
Autodesk Autocad Mechanical
C u hình:
•

H H: Windowsđ 7 (32-bit minimum, 64-bit) tr v sau

ã

CPU: Intelđ Pentiumđ 4, AMD Athlon™ 64 v i công ngh SSE2, 3 GHz ho c h n, ho c AMD 2
nhân v i công ngh SSE2, 2 GHz ho c h n, ho c Intel® Xeon® E3 ho c Core i7 ho c t ng đ ng
v i công ngh SSE2, 3.0 GHz ho c cao h n

•

RAM: 4 GB RAM t i thi u v i s chi ti t nh h n 500 (khuy n ngh ram 8 GB)

•

a c ng: tr ng 15 GB ho c h n

III. C s lý thuy t
Sinh viên tham kh o tài li u h

ng d n đính kèm

IV. Mơ t thí nghi m
Cho mơ hình truy n đ ng nh hình 1, v i các thông s k thu t đ

c cho trong b ng. 1 [1].

1
2
5
1.
2.
3.
4.
5.

3

I
4

Hình. 1 Mơ hình bài tốn

1

ng c
B truy n đai thang
H p gi m t c
B truy n xích
Thùng tr n


B ng. 1 Thông s k thu t c a h th ng
Tr c

ng c

Thông s
Công su t P, kW

4,9

T s truy n u

II

III

4,654

4,423

4,16

3,2

S vịng quay n, vg/ph
Mơmen xo n T, Nm
 S li
-

I

2,5

2,5

960

300

120

48

48,745

148,153

351,997

827,667

u ban đ u:
Công su t c a thùng tr n: P = 4,16 (kW)
S vòng quay c a thùng tr n: n = 48 (vòng/phút)
Th i gian ph c v : a = 6 (n m)
Quay 1 chi u, làm vi c 2 ca, t i tr ng t nh (1 n m làm vi c 300 ngày, 1 ca làm vi c 8 gi )
Hi u su t:
+ Hi u su t b truy n đai thang

đ

= 0,95.

+ Hi u su t c p bánh r ng tr r ng th ng
+ Hi u su t c p l n

ol

br

= 0,96.

= 0,99.

+ Hi u su t b truy n xích

x

= 0,95.

1. Thi t k b truy n bánh r ng
Cho tr

c: T s truy n u, cơng su t P, s vịng quay n.

u c u: Tính theo tiêu chu n ISO, ch n v t li u (theo tiêu chu n ISO gi i h n m i ti p xúc sHlim ≈
570MPa), tính kho ng cách tr c, môđun m, s r ng, đ ng kính vịng chia, chi u r ng vành r ng, v n t c vòng
c a bánh r ng, l c h ng tâm, l c ti p tuy n. Mơ hình 3D c p bánh r ng.
L u ý: Các h s KA = 1; KHv = 1; KH = 1,2; KH = 1 khi nh p trong Autodesk Inventor.
2. Thi t k tr c và ch n then
+ Tính b ng tay: Xác đ nh đ

ng kính s b , phác th o s b k t c u tr c .

+ Tính b ng Autodesk Inventor: nh kích th c các đo n tr c, ch n v t li u v i Sy = 400MPa, nh p
giá tr các l c tác d ng lên tr c, các bi u đ mômen u n, ng su t….
a các k t qu vào thuy t minh. Mơ
hình 3D các đo n tr c.
+ Ch n then theo ph n m m.
3. Ch n l n
+ Ch n l n trong Autodesk Inventor theo tiêu chu n.
4. Thi t k b truy n đai
Ch n tr
chi u dài đai.

c: Ch n ký hi u đai, đ

ng kính các bánh đai (ch n d1 =180mm), kho ng cách tr c (a =d2),

Yêu c u:
Ch n ký hi u đai theo tiêu chu n DIN 2215, nh p các thông s d1, d2, L.

2


Tính b ng Autodesk Inventor: S dây đai z và các thông s b truy n: v n t c, l c c ng đai ban đ u,
l c vòng có ích, l c c ng trên nhánh đai ch đ ng và b đ ng, l c tác d ng lên tr c, góc ơm đai, b r ng bánh
đai, kho ng cách tr c... b ng Autodesk Inventor. Mơ hình 3D b truy n đai.
L u ý: Ch n các h s PRB = 3.8 kW, k1 = 1.2.
5. Thi t k b truy n xích
Ch n tr

c: S dãy xích k, s r ng z1 và z2.

Yêu c u: Ch n xích theo tiêu chu n ISO 606:2004 (EU), s r ng z1, z2, công su t P, s vịng quay n.
Tính b ng Autodesk Inventor: B c xích, s m t xích, chi u dài xích, kho ng cách tr c, đ ng kính
các đ a xích, v n t c trung bình, l c trên nhánh c ng (chùng) F1 (F2), l c tác d ng lên tr c. Mơ hình 3D b
truy n xích.
V. Trình t th c hi n
1. Thi t k b truy n bánh r ng
+ Công su t P = 4,654kW;
+ T s truy n ubr = 2,5.
+ S vòng quay n = 300 vòng/phút.
+ Lh  LK nam K n  6.300.16  28800 gi .

Hình. 2 Các thơng s trong tab Calculation

3

Hình. 3 Các h s nh p theo yêu c u c a đ

Hình. 4 Các thơng s trong tab Design

Hình. 5 Mơ hình 3D b truy n bánh r ng
+ K t qu tính trong Autodesk Inventor:

4


B ng. 2 Các thông s b truy n bánh r ng
STT

THÔNG S

K t qu

1

Ch n v t li u

EN C60

2

Tính kho ng cách tr c

160mm

3

Module m

4

4

S r ng z1

23

5

S r ng z2

57

6

ng kính vịng chia d1

92

7

ng kính vịng chia d2

228

8

Chi u r ng vành r ng b1

64

9

Chi u r ng vành r ng b2

60

10

L ch

11

L c ti p tuy n Ft

3220,466N

12

V n t c vòng c a bánh r ng

1,445 m/s

ng tâm Fr

1172,154 N

2. Thi t k tr c và ch n then
a. Tr c I và then
+ Công su t P1  4, 654kW .
+ Mômen xo n: T1  148,141Nm
+ S vòng quay: n  300vg / ph.
+ L c tác d ng lên tr c t k t qu tính b truy n đai: Fr  849, 96N
+ L c tác d ng lên b truy n bánh r ng (s li u b ng 2): Ft 1  3220, 466N ; Fr 1  1172,154N

+

ng kính tr c v trí l p bánh đai: d  10 3

+ Ch n s b kích th

16.T
16.148,141
3
 33, 3mm ch n d0 = 35mm


.20
   

c d c tr c:

lm12 = 50; lm13 = 70; k2 = 5; k3 = 15; k1 = 10; hn = 20; bo = 25;l13 = 0,5(lm13 + bo)+ k1 + k2 = 62,5
l11 = 2l13 = 2x62,5 = 125; l12 = lc2 = 0,5(lm12 + bo)+ k3 + hn = 72,5

5


Hình. 6 Phác th o k t c u tr c 1

Hình. 7 Tab Design cho tr c 1

Hình. 8 Tab Calculation các thông s cho tr c 1
6


Hình. 9 Bi u đ moment u n

7


Hình. 10 Bi u đ

ng su t u n

Ch n then:

Hình. 11 Thơng s trong tab Design

8


Hình. 12 Thơng s trong tab Calculation

Hình. 13 Mơ hình 3D tr c 1

Tr c II và then:
+ Công su t P1  4, 423kW .
+ Mômen xo n: T1  351, 997Nm
+ S vòng quay: n  120vg / ph.
+ L c tác dung lên tr c t b truy n xích:

Fr  3633,236N

+ L c tác d ng lên b truy n bánh r ng: Ft 2  3220, 466N và Fr 2  1172,154N

+

ng kính tr c v trí l p bánh đ a xích: d  10 3

16 T
16  351, 997
3
 38, 8mm ch n
  30
    

d0 = 40mm.
(l u ý ta ch n    = 20 MPa – tr c đ u vào;    = 30 MPa – tr c đ u ra)
 
 
9


+ Các tr s kho ng cách đ

c ch n nh sau:

lm12 = 60; lm13 = 66; k2 = 5; k3 = 17,5; k1 = 10; hn = 20; bo = 25; l13 = 0,5(lm13 + bo)+ k1 + k2 = 62,5; l11 =
2l13 = 2x62,5 = 125; l12 = lc2 = 0,5(lm12 + bo)+ k3 + hn = 80

Hình. 14 Phác th o k t c u c a tr c 2

Hình. 15 Kích th

c tr c trong tab Design

10


Hình. 16 Thơng s tính tốn tr c trong tab Calculation

Hình. 17 Moment u n tr c 2

11


Hình. 18

ng su t u n tr c 2

12


•

Thi t k then cho tr c 2:

Hình. 19 Thơng s then trong tab Design

Hình. 20 Tính tốn và ch n then trong tab Calculation

Hình. 21 Mơ hình 3D tr c v i rãnh then
13


3. Ch n l n
Tính tốn l n cho tr c I
Theo hình 10, ta có k t qu các l c tác d ng lên
T i tr ng h

ng tâm tác d ng lên A:

2
FRA  RAX
 R AY2  1055, 5072  1571, 5872  1893,14N

T i tr ng h

ng tâm tác d ng lên B:

2
FRB  RBX
 R BY2  753,2392  1648, 8792  1812, 78N

Vì FRA  FRB , nên ta tính tốn theo A: FR  FRA  1893,14N

S vòng quay n = 300 vg/ph; L = 28800 gi ,

bi đ

(Deep Groove Ball Bearing)

Hình. 22 Tab Design cho tr c 1

Hình. 23 Tab Calculation cho tr c 1
14


Hình. 24 Mơ hình 3D l n cho tr c 1
Tính tốn l n cho tr c II:
Theo hình 17, ta có k t qu các l c tác d ng lên .
T i tr ng h

ng tâm tác d ng lên A:

2
FRA  RAX
 R AY2  6726, 8042  1497, 7282  6891, 52N

T i tr ng h

ng tâm tác d ng lên B:

2
FRB  RBX
 R BY2  1897,1982  1722, 7382  2562, 65N

Vì FRA  FRB , nên ta tính tốn theo A: FR  FRA  6891, 5N
S vòng quay n = 120 vg/ph. L = 14400 gi ,

bi đ

(Deep Groove Ball Bearing)

Hình. 25 Tab Design cho tr c II

15


Hình. 26 Tab Calculation cho tr c 2

Hình. 27 Mơ h nh 3D l n cho tr c 2
4. Thi t k b truy n đai
+ Công su t P = 4,9 kW.
+ S vòng quay n = 960 vòng/phút.
Ch n:
+ Ch n đai thang lo i B d a trên cơng su t P và s vịng quay n.
+

ng kính bánh đai nh d1 = 180 mm.

+

ng kính bánh đai l n: d2 = u d1(1 -  ) = 3,2.180.(1-0,01) = 570,24 mm ta ch n d2 =560 mm theo

tiêu chu n.

+ Kho ng cách tr c nh nh t a = d2 = 560mm.
+ Chi u dài tính tốn c a đai:

L  2.560 

(560  180) (560  180)2

 2346, 9 (mm ) ch n tiêu chu n L = 2500 mm
2
4.560

16


Hình. 28 Các thơng s trong tab Design

Hình. 29 Các thơng s trong tab Calculation
+ K t qu tính trong Autodesk Inventor:
B ng. 3 Các thơng s tính t Autodesk Inventor
STT

THÔNG S

K t qu

1

Lo i đai

V-Belt DIN 2215 17x2457

2

S dây đai z

2
17


3

V nt c

9,048 m/s

4

L c c ng đai ban đ u

414 N

5

L c c ng trên m i nhánh đai

218,5 N

6

L c c ng trên nhánh c ng

707,778 N

7

L c c ng trên nhánh chùng

166,21 N

8

L c vịng có ích

541,569 N

9

L c tác d ng lên tr c Fr

849,96 N

10

Góc ôm đai

145,48 đ & 214,52 đ

11

Chi u dài dây đai

2500

12

B r ng bánh đai

44 mm

13

Kho ng cách tr c

640,408 mm

Hình. 30 Mơ hình 3D b truy n đai
5. Thi t k b truy n xích
+ Cơng su t truy n P  PII  4, 423kW
+ S vòng quay đ a nh n  nII  120 vg/ph; T s truy n u  ux  2, 5
+ Ch n xích con l n 2 dãy
+ Ch n s r ng c a đ a xích: z 1  29  2ux  29  2.2, 5  24 r ng

z 2  ux .z 1  2, 5.24  60 r ng
+ Ch n b
Ch n b

c xích:
c xích pc  25, 4mm .

18

Hình. 31 Ch n xích con l n 2 dãy trên tab Design

Hình. 32 Các thơng s trong tab Design

19


Hình. 33 Các thơng s trong tab Calculation
+ K t qu tính trong Autodesk Inventor:
B ng. 4 Thơng s b truy n xích
STT

THƠNG S

K t qu

1

Lo i xích

Roller chain 16B-2-124

2

S dãy xích

2

3

S m t xích

124

4

L c vịng có ích

3617,437 N

5

L c c ng trên nhánh ch đ ng

3625,5 N

6

L c c ng trên nhánh b đ ng

8,1N

7

L c tác d ng lên tr c Fr

3633,236 N

8

Góc ơm

163,79 đ & 196,21 đ

9

Kho ng cách tr c

1031 mm

10

ng kính đ a xích d1, d2

194,597mm & 485,326

Hình. 34 B truy n xích đ

c thi t k

Tài li u tham kh o
[1]. Nguy n H u L c, Lê V n Uy n, Chi ti t máy và ng d ng tin h c trong chi ti t máy, NXB
Qu c gia TP H Chí Minh, ISBN 2016978-604-73-2421-7, 2014
20

ih c

M U BÁO CÁO THÍ NGHI M
TR

NG

I H C BÁCH KHOA

KHOA C KHÍ
B mơn Thi t k máy

BÀI THÍ NGHI M S 05

NG D NG TIN H C TRONG TÍNH TỐN CHI TI T MÁY

Sinh viên th c hi n:
Nhóm:
L p:
Giáo viên h

ng d n:

21


I. M c tiêu thí nghi m
Giúp sinh viên n m đ c ph
chi ti t máy công d ng chung.

ng pháp, cách s d ng các ph n m m thi t k đ tính ch n, ki m tra các

II. Các quy t c và k thu t an toàn
Sinh viên tuân th các quy t t an tồn c a phịng thí nghi m.
III. Báo cáo thí nghi m
1.

bài
H th ng truy n đ ng nh hình d

i.

1
2
5
1.
2.
3.
4.
5.

3

ng c
B truy n đai thang
H p gi m t c
B truy n xích
Thùng tr n

I
4
B ng phân ph i t s truy n c a h th ng

Tr c

ng c

Thông s
Công su t P, kW

-

T s truy n u

I

II

III

-

-

P3

u1

u3

u2

S vịng quay n, vg/ph

-

-

-

-

Mơmen xo n T, Nmm

-

-

-

-

 S li u ban đ u:
-

Công su t c a thùng tr n: P3(kW)

-

S vòng quay c a thùng tr n: n3(vòng/phút)

-

Th i gian ph c v : a=8 (n m)

-

Quay 1 chi u, làm vi c 2 ca, t i tr ng t nh (1 n m làm vi c 300 ngày, 1 ca làm vi c 8 gi )

-

ng c có s vịng quay: nđc=1420 (vịng/phút).
Hi u su t:
+ Hi u su t b truy n đai thang

đ

= 0,95.

+ Hi u su t c p bánh r ng tr r ng th ng

br

= 0,96.

22


+ Hi u su t c p l n

ol

= 0,99.

+ Hi u su t b truy n xích

x

= 0,95.

-

Bánh r ng tính theo tiêu chu n ISO, ch n v t li u ENC60, các h s KA = 1; KHv = 1; KH = 1,2; KH =
1 khi nh p trong Autodesk Inventor.

-

B truy n đai tính theo tiêu chu n DIN 2215, ch n tr c d1 =180mm, kho ng cách tr c (a =d2), chi u
dài đai, lo i đai DIN . Ch n các h s PRB = 3,8 kW, k1 = 1,2.

-

Ch n xích theo tiêu chu n ISO 606:2004 (EU).
B ng. 5 Ph
PA
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

P3
u1
(kW)
2,5
2
2,5
2

2,5
4
3,0
2
3,0
2
3,0
4
3,0
2
3,0
4
3,5
3
3,5
4
3,5
3
3,5
3
4,0
4
4,0
3
4,0
3
4,0
4
4,0
3

4,0
3
4,0
4
4,0
4
4,5
3
4,5
3
5,5
4
5,5
2
6,0
3
6,0
2
6,0
4
6,0
4
6,0
4
6,5
2

u2
2
2,24

2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4

u3 PA

3
4
4
3
3
2
3
3
2
2
2
4
3
3
4
2
3
2
3
3
2
3
4
3
4
4
4
3
3
3

31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59

60

ng án th c hi n

P3
u1
(kW)
6,5
4
7,0
3
7,0
4
7,0
3
7,0
2
7,0
3
7,5
4
7,5
4
7,5
4
8,0
4
8,0
4
8,0

4
8,0
2
8,5
2
8,5
2
8,5
3
8,5
2
8,5
4
9,5
2
9,5
4
10,0 4
10,0 4
10,5 4
10,5 2
10,5 2
10,5 2
10,5 2
11,0 4
11,0 3
11,5 2

u2
2

2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4

u3 PA
3
3
4
4
3
4
2
3
3
3
2
3
3
2
3
2
2
3
3
4
4
3
4
4
4
2
2
3
3

4

61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88

89
90

L u ý: M i nhóm sinh viên g m 05 thành viên, m i nhóm ch n 01 ph
trên.

23

P3
u1
(kW)
12,0 3
12,0 4
12,5 3
12,5 3
12,5 4
12,5 3
12,5 4
12,5 4
13,0 4
13,0 3
13,0 2
13,0 3
13,0 4
13,0 3
13,0 2
13,0 4
13,5 4
14,0 3
14,0 2

14,0 3
14,0 3
14,5 4
14,5 3
15,0 3
15,0 2
15,0 4
15,5 3
15,5 3
16,0 4
16,0 4

u2

u3

2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24

2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4
2
2,24
2,5
3,15
3,55
4

4
2
3
4
2
4
3
2
4
4
2
2
3

3
4
4
4
2
4
2
4
4
4
2
3
3
3
4
2
3

ng án ng u nhiên theo b ng 5


2. K t qu th c hi n:

K t qu Ph

ng án ….

a. B ng phân ph i t s truy n
Tr c
Thông s

Công su t P, kW

ng c
-

T s truy n u

I

II

III

-

-

P3

u1

u3

u2

S vịng quay n, vg/ph

-

-

-

-

Mơmen xo n T, Nmm

-

-

-

-

b. B ng thông s b truy n bánh r ng
STT

THƠNG S

1

Ch n v t li u

2

Tính kho ng cách tr c

3

Module m

4

S r ng z1

5

S r ng z2

6

ng kính vịng chia d1

7

ng kính vịng chia d2

8

Chi u r ng vành r ng b1

9

Chi u r ng vành r ng b2

10

L ch

11

L c ti p tuy n Ft

12

V n t c vòng c a bánh r ng

K t qu

ng tâm Fr

Hình ch p k t qu trong ph n m m Inventor
c. B ng thơng s b truy n đai
STT

THƠNG S

1

Lo i đai

2

S dây đai z

3

V nt c

4

L c c ng đai ban đ u

5

L c c ng trên m i nhánh đai

6

L c c ng trên nhánh c ng

7

L c c ng trên nhánh chùng

8

L c vịng có ích

9

L c tác d ng lên tr c Fr

10

Góc ơm đai

11

Chi u dài dây đai

K t qu

24


12

B r ng bánh đai

13

Kho ng cách tr c

Hình ch p k t qu trong ph n m m Inventor
d. B ng thơng s b truy n xích
STT

THƠNG S

K t qu

1

Lo i xích

2

S dãy xích

3

S m t xích

4

L c vịng có ích

5

L c c ng trên nhánh ch đ ng

6

L c c ng trên nhánh b đ ng

7

L c tác d ng lên tr c Fr

8

Góc ơm

9

Kho ng cách tr c

10

ng kính đ a xích d1, d2

Hình ch p k t qu trong ph n m m Inventor
V. Nh n xét k t qu và k t lu n
Sinh viên hãy so sánh k t qu tính tốn b ng ph n m m Autodesk Inventor và k t qu tính tốn theo lý
thuy t. T đó rút ra k t lu n khi s d ng ph n m m Autodesk Invenor
VI. Câu h i ôn t p

25