BÀI GIẢI đề THI năm 2015 OLYMPIC cơ học TOÀN QUỐC ỨNG DỤNG TIN học TRONG CHI TIẾT máy

PHẦN 1. TÍNH TỐN CHI TIẾT MÁY
1.1
-

Cơng suất trục cơng tác
P

Fv
10000.15

 2,5kW
1000 1000.60

Chọn hiệu suất các cặp bánh răng như nhau là br  0,97 , hiệu suất mỗi cặp ổ lăn là
ol  0,99
3
5
3
5
Hiệu suất chung của hệ thống c  br . ol  0,97 .0, 99  0,8679

Pct 

Công suất cần thiết của động cơ
P
2, 5

 2,88kW
c 0,8679

Số vịng quay trục cơng tác

n

60000v 60000.0, 25

 24, 49
D
 .195
vịng/phút

Chọn động cơ MTKF có P=4,1kW, n=850 vịng/phút
Tỷ số truyền chung
uc 

ndc
850

 34
nct 24, 49

Chọn u1=4,39; u2=3,31; u3=2,34
Cơng thức tính momen xoắn
T=9,55.1000.P/n
-

Lập bảng thơng số kỹ thuật
Trục
đc

TST u
Số vịng quay,

n
Momen xoắn
T, Nm
Công suất P

Trục I
1

Trục II

Trục III

4,39
3,31
193,622
58,496

Trục IV
2,34
25

Trục ct
1
25

850

850

32,36

32,36

136,62

434,27

974,1

P1/kn
=

P2/ol.br
=

P3/ol.bt=
2,77

P4/ol.br=
2,66

2,52/ol.kn= Pct/ol=2,5
2,55
2

955


2,88
2,88

1.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
- Cặp bánh răng 1-2
Thơng số kỹ thuật
TST u
Số vịng quay, n
Momen xoắn T, Nm
Công suất P
Số giờ làm việc

Trục I
4,39
850
32,36
P1/kn=
2,88
6.250.8=1200
0 giờ

Thông số trong tab Design


Thông số trong tab Calculation


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

Bánh chủ
động

Bánh bị động

Số răng

z

21

90

Khoảng dịch chỉnh

x

0

0,413


Đường kính vịng chia

d

37,571 mm

161,019 mm

Đường kính vịng đỉnh

da

41,036 mm

165,929 mm

Đường kính vịng đáy

df

33,196 mm

158,089 mm

Bề rộng vành răng

b

28,000 mm

26,250 mm

Hệ số an toàn độ bền tiếp xúc SH

1,404

1,532

Hệ số an tồn độ bền uốn

3,600

3,097

SF

Tỷ số truyền

u

4,39

Modun

mn 1,750 mm

Góc nghiêng
răng

β

12 độ

Góc ăn khớp

α

20 độ

Khoảng cách trục aw 100,000 mm

Lực hướng tâm

Fr 672,624 N

Lực tiếp tuyến

Ft 1710,193 N

Lực dọc trục

Fa 363,513 N

Lực pháp tuyến

Fn 1874,095 N

Vận tốc vòng

v

1,672 mps


Cặp bánh răng 1-2 được thiết kế

***Thiết kế cặp bánh răng 3-4
Thơng số kỹ thuật
TST u
Số vịng quay, n
Momen xoắn T, Nm

Công suất P
Số giờ làm việc

Trục II
3,31
193,622
136,62
2,77
6.250.8=1200
0 giờ


Thông số trong tab Design


Thông số trong tab Calculation


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

Bánh dẫn Bánh bị dẫn

Số răng

z

21

70

Khoảng dịch chỉnh

x

0

-0,0453

Đường kính vịng chia

d

57,750 mm 192,500 mm


Đường kính vịng đỉnh

da 63.249 mm 197.750 mm

Đường kính vịng đáy

df 50,875 mm 185,376 mm

Bề rộng vành răng

b

44,000 mm 41,250 mm

Hệ số an toàn độ bền tiếp xúc SH 1,278 ul

1,394 ul

Hệ số an toàn độ bền uốn

2,761 ul

SF

Tỷ số truyền

u

3,31

Modun

m

2,750 mm

Góc nghiêng
răng

β

0 độ

Góc ăn khớp

α

20 độ

Khoảng cách trục aw 125,000 mm
Lực hướng tâm

Fr 1709,044 N

Lực tiếp tuyến

Ft 4736,160 N

Lực dọc trục

Fa

Lực pháp tuyến

Fn 5035,081 N

Vận tốc vòng

v

0,000 N
0,585 mps

3,210 ul


Cặp bánh răng 3-4 được thiết kế
***Cặp bánh răng 5-6
Thông số kỹ thuật
TST u
Số vịng quay,
n
Momen xoắn
T, Nm
Cơng suất P
Số giờ làm
việc

Trục III
2,34
58,496
434,27
2,66
12000 giờ


Thông số trong tab Design


Thông số trong tab Calculation


Các hệ số trong tab Factors

Kết quả tính tốn trên Autodesk Inventor
Thơng số

Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Số răng

z

24

56

Khoảng dịch chỉnh

x

0

0

Đường kính vòng chia

d

96,000 mm

224,000 mm

Đường kính vịng đỉnh

da

104,000 mm

232,000 mm

Đường kính vịng đáy

df

86,000 mm

214,000 mm

Bề rộng vành răng

b

64,000 mm

60,000 mm

Hệ số an toàn độ bền tiếp xúc

SH

1,371

1,496

Hệ số an toàn độ bền uốn

SF

3,555

3,058

Tỷ số truyền

u

2,3400

Modun

m

4,000 mm

Góc nghiêng
răng

β

0 độ

Góc ăn khớp

α

20 độ

Khoảng cách trục aw 160,000 mm
Lực hướng tâm

Fr 3292,945 N

Lực tiếp tuyến

Ft 9047,292 N

Lực dọc trục

Fa

Lực pháp tuyến

Fn 9627,927 N

Vận tốc vòng

v

0,000 N
0,294 mps

Cặp bánh răng 5-6 được thiết kế
1.3 THIẾT KẾ CÁC TRỤC VÀ CHỌN THEN


Sơ đồ phân tích lực của bộ truyền
1.3.1 Thiết kế và chọn then cho trục I
Số vòng quay, n
Momen xoắn T, Nm
Cơng suất P

850
32,36
2,88

Lực tác dụng tại vị trí lắp bánh răng nghiêng
Lực hướng
Fr 672,624 N
tâm
Lực tiếp tuyến Ft 1710,193 N
Lực dọc trục Fa 363,513 N
Momen uốn
Ma 6,829Nm
Lực tác dụng tại vị trí lắp khớp nối
Fkn=0,2.2T/D0=0,2.2.32,36/0,058=223N
Đường kính sơ bộ tại vị trí lắp khớp nối
d �10 3

16T

16.32,36
 10 3
 17, 64mm
 .[ ]
 .30

Theo tiêu chuẩn chọn d0=18mm
Các kích thước khác được phác thảo như hình


Kích thước các đoạn trục


Thông số trong tab Calculation


Lực tác dụng tại vị trí lắp bánh răng nghiêng 1

Lực tác dụng tại vị trí lắp khớp nối
Kết quả tính tốn


Biểu đồ nội lực trong mặt phẳng YZ

Biểu đồ nội lực trong mặt phẳng XZ


Biểu đồ momen uốn trong mặt phẳng YZ

Biểu đồ momen uốn trong mặt phẳng XZ

Biểu đồ ứng suất uốn trong mặt phẳng YZ

Biểu đồ ứng suất uốn trong mặt phẳng YZ


ứng suất xoắn

ứng suất tương đương


Đương kính lớn nhất

Chọn then cho trục I
-

Tại vị trí lắp bánh răng