BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Giáo viên hướng dẫn TRẦN TRỌNG TUẤN Sinh viên thực hiện PHẠM ĐÌNH HUY Lớp 70DCOT23 Hà Nội, ngày 30 tháng 07 năm 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2 1 Xác định công suất động cơ 3 2 Xác định số vòng quay sơ bộ 4 3 Lập bảng 5 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 7 1 Chọn đai 7 2 Chọn khoảng cách trục và chiều dài đai 8 3 Xác định số đai 9 4 Lực tác dụng lê.
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
Xác định công suất động cơ
1.1 Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức
Theo chế độ tải có P = T
Mà vận tốc góc không đổi P tỉ lệ với T (momen quay)
1.2 Tính hiệu suất truyền động
-Hiệu suất của bộ truyền đai(để hở): đ = 0,95
-Hiệu suất nối trục di động: k = 0,99
-Hiệu suất 1 cặp ổ lăn: ol = 0,99
-Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ: br = 0,97
Xác định số vòng quay sơ bộ
2.1 Số vòng quay sơ bộ của động cơ được tính theo công thức nsb = nlv.uc (1.4) nlv : Số vòng quay của trục máy công tác uc : tỷ số truyền toàn bộ của hệ thống
+ uđ 2 4 là tỉ số truyền của truyền động đai lấy uđ = 2
+ uh 8 40 là tỉ số truyền bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp lấy uh=8
⟹ uc = un.ut = uđ.uh = 2.8 = 16 (1.6)
Thay (1.5),(1.6) vào (1.4) ta có: nsb = 190,9.16 055 v/p
Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ nsb = 3000 v/p
Với điều kiện chọn động cơ là :
Từ Pct = 9,1 kW và nsb = 3000 v/p
Kiểu động cơ Công suất p (kw)
2.3 Tính lại tỉ số truyền chung
Theo công thức: uc = nđc/nlv = 2907/190,9 ,2
-Tính tỉ số truyền cấp nhanh (u1)và tỉ số truyền cấp chậm (u2) : + Chọn uđ = 2 (1.7)
+ Tỉ số truyền của hộp giảm tốc(uh) tính theo công thức : uh = = = 7,6
Dựa vào công thức (tr 43) ta có
Trong đó: u1 và u2 lần lượt là tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm
Lập bảng
3.1.Tính công suất trên các trục.
3.2 Tính số vòng quay trên các trục.
3.3 Tính mômen xoắn trên các trục.
Thông số Trục động cơ Trục I Trục II Trục III Trục làm việc
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
Chọn đai
1.1 Thiết kế bộ truyền đai cần phải xác định được loại đai, kích thước đai và bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L và lực tác dụng lên trục.
Do công suất trục I Pđc = 9,0 (kw)và uđ= 2 và yêu cầu làm việc êm nên ta có thể chọn đai thang.
Với công suất trên bánh đai chủ động: P3= 9,0 (kW) và n3= 2907(vòng/phút)
Chọn tiết diện đai B theo tiêu chuẩn DIN với các thông số sau : Bảng 2.1
Loại đai Kích thước mặt cắt
A () Đường kính bánh đai nhỏ d1
Chiều dài giới hạn l (mm)
1.3 Chọn đường kính đai nhỏ d1 = (140 280)
Chọn d1 0 (mm) theo tiêu chuẩn (2.1)
-Từ đường kính bánh đai, xác định vận tốc đai v = = = 21,3 m/s (2.2)
-Vận tốc của đai nhỏ hơn vận tốc cho phép: v< v max = 25m/s
1.4 Chọn đường kính đai lớn
Theo công thức ta có:
Theo bảng chọn đường kính tiêu chuẩn : d2 = 280 mm (2.3)
Vậy tỷ số truyền thực tế : uc = = 2,04
Sai lệch tỷ số truyền : = 2% < 4% thỏa mãn điều kiện
Chọn khoảng cách trục và chiều dài đai
2.1 Theo bảng chọn khoảng cách trục dựa theo tỉ số truyền u và đường kính đai d2.
2.2 Chiều dài đai được xác định
Từ khoảng cách trục a đã chọn: l = 2.a + 0,5 (d1 + d2 ) +
Theo bảng , chọn chiều dài đai tiêu chuẩn : l = 2240(mm) (2.5)
- Ta kiểm nghiệm đai về tuổi thọ.
2.3 Xác định lại khoảng cách trục a: mm a = = (2.6)
-Tính góc ôm đai nhỏ
(2.7) α1 > αmin = 120 0 thỏa mãn điều kiện không trượt trơn.
P1 : Công suất trên trục bánh đai chủ động P= 9,0 kW
[Po] : Công suất cho phép tra bảng 4.19 ta có [Po] = 5,34 kW
Cα : Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của góc ôm α1
Cu : Hệ số tính đến ảnh hưởng của tỷ số truyền
Cz : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên các dây đai: Z’= = = 1,68 => Cz = 0,95 ( tra bảng 4.18 )
Kđ : Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng
Tra bảng ta có Kđ = 1,25
Cl : Hệ số ảnh hưởng đến chiều dài đai
Ta có = = 1,0 => Cl = 1,0 (bảng 4.25) -Vậy :
B = (2 – 1) 19 + 2.12,5 = 44 mm (2.9) 3.2 Đường kính ngoài hai bánh đai
-Bánh dẫn da1 = d1 + 2ho = 140 + 2.4,2 = 148,4 mm (2.10) -Bánh bị dẫn da2 = d2 + 2ho = 280 + 2.4,2 = 288,4 mm (2.11)
4 Lực tác dụng lên trục F r , lực căng ban đầu F o
Fv: là lực căng do lực li tâm sinh ra.
Fv = qmv 2 qm : khối lượng trên 1m chiều dài đai (tra bảng 4.22) ta có : qm = 0,178 kg/m v : vận tốc vòng (m/s)
4.2 Lực tác dụng lên trục:
Lực tác dụng lên trục F r , lực căng ban đầu F o
Loại Đai Đai hình thang thường loại A Đường kính bánh đai nhỏ d1 140mm Đường kính bánh đai lớn d2 280mm
Chiều rộng đai B 44 mm Đường kính ngoài hai bánh đai da1 , da2 da1 = 148,4mm ; da2 = 288,4 mm
Lực tác dụng lên trục Fr 1163,55 N
Thiết kế bộ truyền cấp nhanh(Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng)
1.1 Các thông số đã tính:
Theo bảng do không có yêu cầu đặc biệt nào, chúng ta có thể lựa chọn vật liệu cho cả hai bánh răng là thép 45 tôi cải thiện, phù hợp với quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế.
Loại bánh Nhãn hiệu thép
S, mm, không lớn hơn Độ rắn Giới hạn bền σb,
Bánh lớn (1) 45 Tôi cải thiện
Bánh nhỏ(2) 45 Tôi cải thiện
1.2 Xác định ứng suất cho phép. Ứng suất tiếp xúc cho phép được tính theo công thức :
ZR :Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
ZV :Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
( Độ rắn mặt răng HB < 350, ZV=0,85.v 0,1 )
KxH:Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
KHL:Hệ số tuổi thọ
SH ; SF : Hệ số an toàn khi tính tiếp xúc bền uốn.
:Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
Trong bước tính thiết kế, sơ bộ lấy ZR.ZV.KxH = 1 do đó công thức trên trở thành:
Dựa vào bảng với thép tôi cải thiện ta có : σ 0 Hlim = 2HB +70 , σ 0Hlim : Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kì cơ sở.
Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc: SH =1,1 (3.2)
+Bánh lớn 220 HB σ 0 Hlim1=2.250+70 W0 Mpa (3.3) σ 0 Hlim2= 2.220 +70 Q0 Mpa (3.4)
KHL - là hệ số tuổi thọ xác định theo công thức
(3.5) mH - là bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc, do HB = 15,10 (3.29)
: Hệ số trùng khớp dọc:
+>bω : Chiều rộng vành răng bω1 = ψba.aω = 0,3.120 = 36 (3.32)
Zε = = = 0,77 (3.34) : Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng.
+dω1 đường kính vòng lăn bánh nhỏ. dω1 = 58(mm) (3.35) dω2 đường kính vòng lăn bánh lớn dW2 = 182(mm) (3.36)
Theo Vận tốc vòng của bánh răng là :
Với v = 4,4 m/s theo bảng dùng cấp chính xác 8 v < 10 m/s
KHv: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp Theo :
Theo ta có: KH =1,13 dω1 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ. bω Chiều rộng vành răng
Theo : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
: là hệ số kể đến sự phân bố không đều trên chiều rộng vành răng.
: là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp.
Xác định ứng suất cho phép:
Theo tiêu chuẩn 6.1, với vận tốc v = 4,4 < 10 (m/s) và hệ số Zv = 1, yêu cầu cấp chính xác động học là 8 Cấp chính xác về mức tiếp xúc cũng được chọn là 8, do đó cần gia công để đạt độ nhám Ra1,25 0,63 Kết quả là ZR = 1 với da Yβ = 1 - = 0,88 : Hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2
KF :Hệ số tải trọng khi tính về uốn KF (3.47) (3.48)
Theo công thức tài liệu (*):
Cặp bánh răng trụ - răng thẳng cấp chậm
Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng):
Tỉ Tỷ số truyền(u 2 ) 2,42 số Số vòng quay (n 2 ) 462,9
2.1Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng:
Giống như bộ truyền cấp nhanh
2.2Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:
2.2.1 Khoảng cách sơ bộ trục.
(3.50) Theo bảng ta chọn kaI,5 (răng thẳng)
Theo bảng ta chọn ψba=0,3
KHβ: Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Theo ta có: Ψbd = (u2 + 1).0,5.ψba = (2,42+ 1).0,5.0,3 = 0.54
T1: Ứng suất xoắn trên trục chủ động.
2.2.2 Xác định các thông số ăn khớp
-Chọn modun pháp theo công thức m = (0,01 ÷ 0,02).aw = (0,01 ÷ 0,02).180 = (1,8÷3,6) mm
Theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, Chọn modun tiêu chuẩn của bánh rngw cấp chậm bằng môdun ở cấp nhanh m = 2 mm
Theo công thức ta có z1 = = = 52,63
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là: um = = 2,4 (thỏa mãn) aw = m.(z1+z2)/2 = 2.(52+125)/2 = 177
Lấy aw2 = 180 mm, do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 177 lên
Tính hệ số dịch tâm theo (6.22) y = aw2/m - 0,5.(Z1 + Z2 ) = 180/2 – 0,5.(52+125) = 1,5
Tra bảng [6.10a] ta được kx =0,445, do đó theo (6.24) hệ số giảm đỉnh răng ∆y = kx.zt/1000
Theo (6.25) tổng hệ số dịch chỉnh xt = y + ∆y = 1,57
Theo (6.26), hệ số dịch chỉnh bánh 1: x1 = 0,5.[xt – (z2 – z1).y/zt] = 0,47
⇒ hệ số dịch chỉnh bánh 2: x2 = xt – x1 = 1,1
Từ công thức (6.27) góc ăn khớp
Cosαtw = zt.m.cosα/(2aw2) = 0,92
2.2.3 Thông số hình học và kích thước bộ truyền
- Khoảng cách trục: aw2 = 180mm
- Đường kính lăn: dw3 = 105mm ; dw4 = 254 mm
2.3Tính kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ
2.3.1 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Theo công thức , ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
ZM –Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Tra bảng ta có ZM = 274 (Mpa) 1/3
ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
ZH ở đây : -góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
: Hệ số trùng khớp ngang
Zε = = = 0,75 : Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng
+>bω : Chiều rộng vành răng bω2 = ψba.aω = 0,3.180 = 54
+dω2 đường kính vòng lăn bánh nhỏ. dω2 = 2aw2/(um+1) = 105 (mm)
Theo Vận tốc vòng của bánh răng là :
Với v = 2,54 m/s theo bảng dùng cấp chính xác 8 v < 6 m/s
KHv: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
Theo ta có: KH =1,09 dω1 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ. bω Chiều rộng vành răng
Theo : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
: là hệ số kể đến sự phân bố không đều trên chiều rộng vành răng.
: là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp.
Xác định ứng suất cho phép:
Theo tiêu chuẩn 6.1, với vận tốc v = 2,54
