đồ án môn học cơ sở thiết kế máytính toán và thiết kế hệ thống

Xác định các thông số của bộ truyềna Xác định đ ờng kính các bánh đaiư+ Đường kính bánh đai nhỏ d1 Từ đó ta xác định được vận tốc của đaiv=π... Chọn vật liệu chế tạo bánh răngVì bộ truyề

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰC

Mã sinh viên: 21810610401

Giảng viên hướng dẫn: ThS Đỗ Trọng Tú

I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

: Hiệu suất truyền động

a) Chọn hiệu suất của hệ thống

- Hiệu suất truyền động

=  ol4 br2 kn = 0,99 0,97 0,99 0,95 = 0,85đ 4 2

Với = 0,99: Hiệu suất một cặp ổ lăn.ol

br = 0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng

kn = 1: Hiệu suất khớp nối

= 0,95: Hiệu suất bộ truyền đai.đ

b) Tính công suất cần thiết

- Công suất tính toán

- Công suất cần thiết

Pct = P t❑=5,8870,859 = 6,853 (KW)

c) Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ

- Tỷ số truyền toàn bộ u của hệ thống dẫn động được tính theo công t

thức:

u = u t hu n

- Theo bảng 2.4 trang 21[1], ta chọn các thông số sau:

uh: tỉ số truyền sơ bộ hộp giảm tốc 2 cấp; chọn [8÷40]; theo đề bài lấy

uh = 14

ud: tỉ số truyền sơ bộ đai; chọn [2÷5]; lấy theo đề bài u = 2.d

→ u = 14x2 = 28t

Số vòng quay sơ bộ của trục máy công tác: n = 40 vg/ph.lv

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ là:

- Tra bảng P1.3 trang 238[1] ta chọn động cơ: 4A132S4Y3

- Động cơ có các thông số kỹ thuật sau:

2 Phân phối tỉ số truyền

- Theo công thức 3.23[1] trang 48, ta có công thức tính tỉ số truyền toàn bộ hệ:

a) Phân phối công suất trên các trục Plv

cơ (vg/ph)

Momen xoắn

T (N.mm)

49226,80 112476,41 549883,15 1531939,51

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY –

A THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI HÌNH THANG

1 Chọn loại đai và tiết diện đai

Đường kính đai d1 tiêu chuẩn (mm) gồm : 63 ,71 ,80 ,90 ,100 ,112 , 125 ,140 , 160 , 180 ,

200 , 224 ,250 ,280 , 315 ,…

2 Xác định các thông số của bộ truyền

a) Xác định đ ờng kính các bánh đai ư

+ Đường kính bánh đai nhỏ d1

Từ đó ta xác định được vận tốc của đai

v= π d1.n

60000 =π 180 1120

60000 =10,5 m/s

thang thường nên có thể chấp nhận kết quả này

+ Đ ờng kính bánh đai lớn d ư 2 ta xác định theo công thức 4.2

Như vậy, tỉ số truyền thực tế

Suy ra tỷ số truyền thực tế bằng tỷ số truyền đã chọn

b, Tính , chọn và kiểm nghiệm chiều dài đai

+ Chọn khoảng cách trục sơ bộ

Số vòng chạy ( số lần va đập ) của dây đai :

i = v l = 10,52,24=0,21 < i max=10

→ chiều dàicủa đai đảm bảo độ bền

Khoảng cách trục tính toán lại là :

Theo bảng 4.13 [I] trang 59 ta lấy a = 560 mm

c, Tính và kiểm nghiệm góc ôm của dây đai ( bảo đảm ma sát )

❑ 1 =180o−(d¿¿2−d1) 57 o

a ¿= 180o− (500 180 − ) 57 o

560 =148o

Vậy 150o> ¿ ❑ 1 =147,4 120o> o

Số đai đ ợc tính theo công thức 4.16z ư

d = d + 2h = 180 + 2 4,2 = 188,4 mma1 1 o

d = d + 2h = 500 + 2 4,2 = 508,4 mma2 2 o

g, Lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục

+ Lực căng đai ban đầu :

Theo công thức 4.19 [1] trang 63, ta có:

F = o

780.P Kd

(V C α z+F v)+ Tính lực ly tâm :

Theo công thức 4.20 [1] trang 63, ta có:

6 Góc ôm α1= 147,4

B THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Vì bộ truyền chịu tải trọng va đập nhẹ và không có yêu cầu gì đặc biệt nên ta

có thể chọn vật liệu 2 cấp bánh răng tra theo bảng 6.1 trang 92[1]

định theo công thức 6.1 và công thức 6.2 trang 91[1] ta có:

HL xH v R H

o H

o F

KxH : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

NHE = 60c(T /T ) ni max iti

Trong đó:

c = 1 : Số lần ăn khớp trong một lần quay

việc ở chế độ i của bánh răng đang xét

H 531 , 8 1 , 25 [ ] 602 , 25

2 8 , 481 8 , 581 2

] [ ] [

1 1 1

] [

) 1 (

ba H

H a

w

i K T i K a

vành răng khi tính về tiếp xúc

a w 1= 43.(4,79 + 1 ) 3

√112476,41.1,1 531,8 2

.4,79 0,3=167,4 (mm)

Theo công thức 6.31, ta có số răng bánh nhỏ

- Góc nghiêng răng trên trục cơ sở :

β b=tan−1(cosα t tanβ)=tan−1(cos(34,50¿.tan 32,9 ( ))= 28,060

đảm bảo khoảng cách trục cho trước, nói khác đi dịch chỉnh bánh răng nghiêng chỉnhằm cải thiện chất lượng ăn khớp

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

2 1

) 1 ( 2

w w

H H

M

H b i d

i K T Z Z



(MPa)Trong đó:

tw b H

Z  2 cos/ sin 2

b - góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở, tính theo công thức 6.35

tgb = cost.tg

Đối với bánh răng nghiêng không dịch chỉnh ta có:

t = tw = arctg(tg /cos) = arctg(tg20/0.95) = 20 0

KH : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

Theo công thức 6.40, ta xác định vận tốc vòng:

v = .d uw1 1/60000 = .2a /(uw1 1 + 1).n1/60000

dw = 2aw1/(u1 + 1) = 2.167/(4,79 + 1) = 57,67 (mm)

Như vậy, < [ ] => Thỏa mãnH H

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo công thức 6.43 và 6.44 ta có

F2 = F1.Y /Y F2 F1 (MPa)Trong đó:

dw1 = 57,67 : Đường kính vòng lăn bánh chủ động, (mm)

Y = 0,97 : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, Y = 1 -  /140

Số răng tương đương:

đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14 với vận tốc

05 , 1 37 , 1 2 , 1 52 , 30787 2

82 , 40 30 77 , 3 1 2 1

H K T d b v K

F1 < [ F1] và F2 < [F2] nên bài toán được thỏa mãn.

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải

Theo công thức 6.49

F1max = F1.Kqt = 113,34.1,4 = 158,68 < [F]1max = 464 (MPa)

F2max = F2.Kqt = 110,28.1,4 = 154,39 < [F]1max = 360 (MPa)Vậy điều kiện về quá tải thỏa mãn Do đó ta chấp nhận kết quả trên

g) Các thông số và kích thước bộ truyền

THÔNG SỐ GIÁ TRỊ

Khoảng cách trục a = 167 mmw1

4 Tính toán bộ truyền cấp chậm (Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng)

a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục

3 2

2 2 2

] [

) 1 (

ba H

H a

w

i K T i K a

vành răng khi tính về tiếp xúc

Theo bảng 6.7 và bd ta chọn theo sơ đồ 3 K = 1,12 H

a w 2 = 49,5 (2.92 + 1) 3

√549883,15 1,12 481,8 2

Theo công thức 6.19, ta có số răng bánh nhỏ

z1= 2a w2

m(i+1) = 3(2,92+1)2.200 = 34,01  lấy z = 341 (răng)

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

2 2

) 1 ( 2

w w H H

M H

d i b i K T Z Z



(MPa)Trong đó:

KH : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

Theo công thức 6.40, ta xác định vận tốc vòng:

theo công thức 6.41

K Hv

= 1 + v H b w d w2 2.T 2 K Hβ H Hα

2.549883,15.1,12 1,13

= 1,01Trong đó: v H = δ H g0.v √a w 2

64 , 442 76

3 8 , 60

) 1 3 ( 3 , 1 97 , 115397 2 86 , 0 76 , 1

) 1 ( 2

w w

H H

M H

d i b i K T Z Z

Như vậy, < [ ] => Thỏa mãnH H

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo công thức 6.43 và 6.44 ta có

Trong đó:

dw2 = 102,55 : Đường kính vòng lăn bánh chủ động, (mm)

Số răng tương đương:

đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14 với vận tốc

Với m = 2 Y = 1,08 - 0,0695ln(3) = 1,003; Y = 1 (bánh răng phay); S RKxF = 1 (d < 400mm)a

Do đó, theo công thức 6.2 và 6.2a ta có:

Như vậy

F1 < [ F1] và F2 < [F2] nên bài toán được thỏa mãn.

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải

Theo công thức 6.49

F1max = F1.Kqt = 168,53.1,4 = 235,94 < [F]1max = 464 (MPa)

F2max = F2.Kqt = 159,66.1,4 = 223,52 < [F]1max = 360 (MPa)Vậy điều kiện về quá tải thỏa mãn Do đó ta chấp nhận kết quả trên

g) Các thông số và kích thước bộ truyền

Đường kính đỉnh răng da1=d1+2m=108mm da2=d +2m=306mm2

PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC –

PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC –

1 Chọn vật liệu chế tạo

Vật liệu dùng để chết tạo trục cần có độ bền cao , ít nhạy cảm với sự tậptrung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng Cho nên thép cacbon vàthép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Việc lựa chọn thép hợpkim hay thép cacbon tùy thuộc điều kiện làm việc trục đó có phải chịu tải trọng lớnhay không Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện chịu tải trọngtrung bình thì ta chọn vật liệu làm trục là thép C45

Chọn vật liệu chế tạo là thép 45 thường hóa như sau [ tra bảng 6.1tr98t1]

σ ch= 340Mpa;

Với độ cứng là 200 HB

→ Lấy d III = 70 ( mm )

- Dựa vào đường kính sơ bộ của các trục vừa tính toán , ta xác định được gần đúng chiều rộng của ổ lăn , theo bảng 10.2 [I] , ta có :

- Với : d sb = 40 ( mm ) → b = 23 ( mm )

- Với : d II = 55 ( mm ) → b0 = 29 ( mm )

- Với : d III = 70 ( mm ) → b0 = 35 ( mm )

c, Xác định các kích thước liên quan đến bộ truyền :

Chiều dài mayơ bánh đai được xác định theo công thức 10.10

Ta xác định các hệ số sau theo bảng 10.3 trang 189- [1]

khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặckhoảng cách giữa các chi tiết quay

khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

khoảng cách từ mặt mút của chi tiết đến nắp ổ

chiều cao nắp ổ và đầu bulông

Chiều dài mayo bánh răng:

;Chọn

;Chọn

Trục I

Dựa vào các công thức ở các chương trước ta xác định các lực đặt lên bánh răng vàkhớp nối.

Lực tác dụng lên bánh răng bộ truyền cấp nhanh:

;

Chọn theo bảng 16.10a – trang 68 – [2], chọn

Chiều được xác định trong các biểu đồ dưới đây:

Vẽ biểu đồ mô men:

EM CHƯA KỊP VẼ Ạ

Tiết diện A-A và D-D:

Tiết diện B-B:

Tiết diện C-C:

Tính điều kiện trục ở tiết diện theo công thức:

Điều kiện trục ở tiết diện A-A :

Chọn Điều kiện trục ở tiết diện B-B:

Chọn Điều kiện trục ở tiết diện C-C:

Chọn Vậy kết cấu ta chọn:

3.1.6.Trục II

Dựa vào số liệu tính toán của các phần trước ta xác định các lực đặt lên bánh răng:

Áp dụng phương trình cân bằng mômen và phương trình cân bằng lực ta xác địnhđược các lực của các ổ tác dụng lên trục

Ta có:

Suy ra:

Chiều được xác định trong các biểu đồ dưới đây:

Vẽ biểu đồ mô men:

EM CHƯA KỊP VẼ Ạ

Tiết diện A-A và D-D:

Tiết diện B-B:

Tiết diện C-C:

Tính điều kiện trục ở tiết diện theo công thức:

Điều kiện trục ở tiết diện A-A :

Chọn Điều kiện trục ở tiết diện B-B:

Chọn Điều kiện trục ở tiết diện C-C:

Chọn Vậy kết cấu ta chọn:

3.1.7.Trục III

Dựa vào số liệu tính toán của các phần trước ta xác định các lực đặt lên bánh răng:

Áp dụng phương trình cân bằng mômen và phương trình cân bằng lực ta xác địnhđược các lực của các ổ tác dụng lên trục

EM CHƯA KỊP VẼ Ạ

Tính điều kiện trục ở tiết diện theo công thức:

(10.17)

Điều kiện trục ở tiết diện A-A:

Điều kiện trục ở tiết diện B-B:

Chọn Điều kiện trục ở tiết diện C-C:

Chọn Điều kiện trục ở tiết diện D-D:

Chọn Vậy kết cấu ta chọn: