BÀI GIẢI đề THI năm 2014 OLYMPIC cơ học TOÀN QUỐC ỨNG DỤNG TIN học TRONG CHI TIẾT máy

Phần 1: TÍNH TỐN CHI TIẾT MÁY
1.1
- cơng suất một xích tải

P

Fv
6000.0,5

 3kW
1000
1000

n

- số vịng quay mỗi trục cơng tác

60000v 60000.0,5

 37,5
pc z
100.8
vòng/phút

- Chọn hiệu suất các bộ truyền
+Hiệu suất cặp bánh răng nghiêng brn  0,97
+Hiệu suất cặp bánh răng côn brc  0,97
+Hiệu suất mỗi cặp ổ lăn ol  0,99
+Hiệu suất bộ truyền đai d  0,95
-

-

3
3
Hiệu suất chung của bộ truyền c  brt .brc .ol .d  0, 97.0,97.0,99 .0, 95  0,8673
2P
2.3
Pdc  ct 
 6,92kW

0,8673
c
Cơng suất cần thiết để chọn động cơ
(vì động cơ

truyền cho 2 xích tải)
Số vịng quay đồng bộ 1000 nên chọn được động cơ có số vịng quay làm việc 970
vịng/phút và cơng suất P=7,5kW
n
970
uc  dc 
 25,87  ubrt .u brc .ud  5.2,5.ud
n
37,5
ct
Tỷ số truyền chung
. Suy ra u =2 (nằm
d

trong sai số cho phép)

Lập bảng thơng số kỹ thuật
Tỷ số truyền u
Số vịng quay
n, vịng/phút
Cơng suất P,
Kw
Momen xoắn,
T, Nm

Trục động cơ
2
970

Trục I

Trục II
5

Trục công tác
2,5
38,8

485

97

6,92

6,5

3,12

3

68,130

127,99

307,175

738,402

1.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng


Thơng số kỹ thuật
Tỷ số truyền u
Số vịng quay
n, vịng/phút
Cơng suất P,
Kw
Momen xoắn,
T, Nm
Số giờ làm việc

5
485
6,5
127,99
18144

Chọn vật liệu


Thông số trong tab Design


Thông số trong tab Calculation


Các hệ số trong tab Factors
Kết quả tính tốn bằng phần mềm Autodesk Inventor
Thông số

Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Số răng

z

20 ul

101 ul

Khoảng dịch chỉnh

x

0,0000 ul

0,3785 ul

Đường kính vịng chia

d

46,005 mm 232,327 mm


Đường kính vịng đỉnh

da

50,470 mm 238,495 mm

Đường kính vịng đáy

df

40,380 mm 228,405 mm

Bề rộng vánh răng

b

36 mm

33,75 mm

Hệ số độ bền mỏi tiếp xúc SH

1,314

1,433

Hệ số độ bền mỏi uốn

SF

3,767

3,240

Tỷ số truyền

u

5

Module

mn

2,250 mm

Góc nghiêng răng

β

12 độ

Góc ăn khớp

α

20 độ

Khoảng cách trục

aw

140,000 mm

Lực hướng tâm

Fr

1078,617 N

Lực tiếp tuyến

Ft

2765,288 N

Lực dọc trục

Fa

587,780 N

Lực pháp tuyến

Fn

3026,905 N

Vận tốc vịng

v

1,168 m/s

Mơ hình 3D bộ truyền bánh răng nghiêng


1.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn
Thông số kỹ thuật
Tỷ số truyền u
Số vịng quay
n, vịng/phút
Cơng suất P,
Kw
Momen xoắn,
T, Nm
Số giờ làm việc

2,5

97
3,12
307,175
18144 giờ

Tính tốn theo độ bền uốn do bộ truyền bánh răng côn để hở. Giả sử sF>1,4

Chọn vật liệu


Thông số tab Design


Thông số trong tab Calculation


Các hệ số trong tab Factors
Kết quả tính tốn trên Autodesk Inventor
Thông số
Số răng

z

Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

23

57

Khoảng dịch chỉnh

x

0

0

Đường kính vịng chia ngồi

de

115,000 mm

285,000 mm

Đường kính vịng chia trung
bình

dm

103,774 mm

257,179 mm

Đường kính vịng đỉnh

dae

124,274 mm

288,742 mm

Đường kính vịng đáy

dfe

103,872 mm

280,510 mm

Bề rộng vành răng

b

30mm

Modun

me

5,000 mm

Góc nghiêng răng

β

0,00 độ

Góc ăn khớp

α

20,0000 độ

Chiều dài cơn ngồi

Re

153,664 mm

Góc cơn chia

δ

Lực tiếp tuyến

Ft

5919,635 N

Lực pháp tuyến

Fn

6299,544 N

Lực hướng tâm

Fr1

1998,042 N

806,228 N

Lực dọc trục

Fa2

806,228 N

1998,042 N

Vận tốc vòng

v

Hệ số độ bền mỏi uốn

SF

21,9745 độ

68,0255 độ

0,527 m/s
2,226>1,4

Mơ hình 3D bộ truyền bánh răng côn

2,339 >1,4


1.3 Thiết kế bộ truyền đai thang
Thông số kỹ thuật
Tỷ số truyền u
2
Số vịng quay
970
n, vịng/phút
Cơng suất P,
6,92
Kw
Momen xoắn,
68,130
T, Nm
Với cơng suất và số vịng quay như trên, chọn đai loại B
Đường kính bánh đai dẫn d1=180mm, suy ra d2=2.180=360mm
Chiều dài dây đai
L 2a 

(d1  d 2 )
( d  d1 ) 2
(180  360)
(360  180) 2
 2
 2.360 


 1590, 73mm
2
4a
2
4.360

Với a=d2=360mm

Chọn đai loại B


Thông số trong tab Design


Thông số tab Calculation


Thơng số hình học bánh dẫn


Thơng số bánh bi dẫn
Kết quả tính tốn
Loại đai

V-Belt DIN 2215

Ký hiệu

17 x 1600

Số dây đai
Vận tốc
Lực vịng có ích Fp
Lực tác dụng lên mỗi nhánh đai Ft
Lực căng ban đầu

3
9,142 m/s
757N
203,191N
z.Ft=609,573N

Lực căng trên nhánh chủ động F1

988,074N

Lực căng trên nhánh bị động F2

231,074N

Lực tác dụng lên trục Fr

1198,706N

Góc ơm đai trên bánh dẫn
Bề rộng bánh đai

153,1 độ
40mm

Khoảng cách trục

386,92mm

Chiều dài dây đai

1643mm

Mơ hình 3D bộ truyền đai
1.5 THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN


Sơ đồ phân tích lực của bộ truyền
**Trục I
Thơng số kỹ thuật
Số vịng quay n, vịng/phút
Cơng suất P, Kw
Momen xoắn, T, Nm

485
6,5
127,9
9
Lực tác dụng tại vị trí lắp bánh răng nghiêng
Lực hướng tâm

Fr

1078,617 N

Lực tiếp tuyến

Ft

2765,288 N

Lực dọc trục

Fa

587,780 N

Momen uốn
Ma
Lực tác dụng tại vị trí lắp bánh đai
Fr=1198,706N
Đường kính sơ bộ tại vị trí lắp bánh đai

13,52Nm


d �10 3

16T
16.127,99
 10 3
 27,9mm
 [ ]
 .30

Chọn d0=28mm
Các kích thước khác được phác thảo như hình


Thông số trong tab Design


Đặt lực, gán gối đỡ trong tab Calculation

Lực tác dụng tại vị trí lắp bánh răng


Lực tác dụng tại vị trí lắp bánh đai
Kết quả tính tốn được


Biểu đồ nội lực trong mặt phẳng YZ

Biểu đồ nội lực trong mặt phẳng XZ


Biểu đồ momen trong mặt phẳng YZ

Biểu đồ momen trong mặt phẳng XZ


Biểu đồ ứng suất uốn trong mặt phẳng YZ

Biểu đồ ứng suất uốn trong mặt phẳng XZ