Báo cáo bài tập lớn chi tiết máy Đề bài thiết kế các bộ truyền của hệ thống truyền Động

Xáe định các thông số hình học ca bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng .... LOI MỞ DAU Hệ thống truyền động là một phần quan trọng trong ngành cơ khí, đóng vai trò quan trọng trong việc

DAI HOC QUOC GIA THÀNH PHÓ HỎ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BK TP.HCM

BAO CAO BAI TAP LON CHI TIET MAY

DE BAI: THIET KE CAC BO TRUYEN CUA HE THONG TRUYEN DONG

LO] MO DAU ou Ố.ố.ố aaiilặăặä a 5

1

Lập bảng thông s6 cia hé thong truyén dONG cece cccecescecscscsetecseecseseeetecaeseees 8

Tý số truyền trên CÁC TPAC ecccccccssseecsccscssecsecscsseecsssusessecatsssesstcassssnssteneasinesteneatineass 8

Số chu kì làm Việc cơ §ở: c1 1S ThS T TH TH TH TT Hàng Hàn rưết 14

Số chu kì làm Việc fưØng ẨWØHg à ST TH HH HH nu 14

Tính giới hạn mi tiếp xúc và uấn của các bánh răng: 15 Tính ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ ST SA TH HH Hye 15 Tính ứng suất uấn cho phép sơ bộ ST HH TH HH ưu 15 Chøn hệ số chiều rộng vành răng Wfoe =0,285 à ninh 16 Tính góc mặt côn chỉa - ch TH HH KH KHE 17

Các thông số chz yếu của bộ truyền bảnh răng: ẶcccSceceieieierkeo 17

Tính lực tác dựng lên bộ trUyển -::Sc St v21 211 1232111118111 181.111 re 18

m Tiếp tực kiểm nghiệm £reo độ bến uấn: -cScScccc St Skesrsrrersee 20 4 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng -. - 23 E0) (0/00 0riiidddd 23 b Số chu kì làm Việc cø sớ: tt 21131 E1 EHxTT TH TH TH nhiệt 23

c Số chu kì làm Việc Ø#ơng đẩw0ïg ST n St SH HH HH ưyt 23

d Tính giới hạn mái tiếp xúc và uấn của các bánh răng ằ co cccccecce2 24

e Tính ứng suát tiếp xúc cho phép sơ bộ S S St Sn SH TH HH Hới 24

f Tính ứng suất uấn cho phép ¿- 12:2: S21 121921 1815111211181112111 01111111 te 25 g._ Chọn hệ số chiêu rộng vành khăng WPbd: à c ST nhe hiè 25 h Tính toán và chọn khoảng cách †rựụC âw và rHÖ HH Hm: tee 26

¡ Tính toán số răng Z:, Z2 và góc nghiêng răng j ác cceieeiieererree 26

| Xáe định các thông số hình học ca bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 27

k Xde định các lực tác dựng lên bộ †ruyển c2: St S2x x22 ket errerereee 28

| Tính vận tốc vòng bánh răng và chọn các hệ Sé tdi trong dong KHv va KFV, hé

so phan bé tai trang khéng déu giita Cac banh rang KHa và KFda 29

m — Kiém tra theo wg SUAt tiED XUC cccceeeseseseseseesesessssesessssseessssseeseseeeneeees 29

n Tiếp tực kiếm nghiget theo dO DEN USN .c.ccccccccscscccseseetscessessseecseecsesetecstasseeeaney 31

5 Thiết kế trục và then trên các trục 2, 3, 4 :-¿- :c:cc tk 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 22223 E3332323432E2E2321515E2E1311 121111111 xcrrree 81

LOI MỞ DAU

Hệ thống truyền động là một phần quan trọng trong ngành cơ khí, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động năng lượng từ động cơ đến các thiết bị khác nhau Hệ thông này bao gồm các bộ phận như bánh răng, dây đai, ỗ đỡ, vòng bi và hộp số, có khả năng chuyền động từ động cơ sang các thiết bị khác như máy móc, bơm, máy nén, v.v Hệ thống truyền động cơ khí sẽ giúp điều khiến và điều chỉnh tốc độ của động co thong qua sử dung các bộ phận như hộp số và bánh răng Điều này rất quan trọng để đảm bảo tốc độ phù hợp cho các yêu cầu khác nhau của các ứng dụng và giảm thiêu sự mài mòn và hao mòn của

các bộ phận truyền động Do đó với việc thực hiện tính toán thiết kế những bộ truyền động

trong hệ thống truyền động trong Bài tập lớn môn học Chi tiết máy có vai trò rat quan trọng trong việc nâng cao khả năng áp dụng những kiến thức đã được học vào thực hành bên cạnh đó là những nhận thức rõ ràng hơn về lĩnh vực Cơ khí

Với bản thân em, sau khi thực hiện hoàn thành Bài tập lớn môn học Chì tiết máy đã

giúp em hiệu rõ hơn những kiến thức khi thiết kế một bộ truyền động trong Cơ khí và đồng thời đã giúp em ôn tập phần lớn những kiến thức mấu chốt trong quá trình học môn học Chỉ tiết máy Em nghĩ rằng đây sẽ là tiền đề để giúp em có một bước đệm vững chức để sau này thực hiện Đồ án Thiết kế máy trong học kì kế tiếp

Trong quá trình làm Bài tập lớn mặc dù đã rất cô gắng đề hoàn thiện một cách đầy

đủ và chính xác nhất Tuy nhiên, với lượng kiến thức còn hạn hẹp nên việc gặp phải các

thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, nên em rất mong nhận được nhận xét cũng như sự

gop y cua thay a

Em xin phép được cảm ơn thầy đã giảng dạy môn học Chi tiết máy cho lớp chúng

em trong thời gian qua Nhờ sự giảng dạy nhiệt huyết và gần gũi của thầy đã giúp em trang

bị được một lượng kiến thức đầy đủ và cần thiết trong việc làm Bài tập lớn này và trong cả quá trình học tập môn học Chi tiết máy của em Em rất mong sẽ tiếp tục được thầy giảng dạy những khoảng thời gian kế tiếp ạ

Ghi chú:

- _ 1: Động cơ điện 3 pha không đồng bộ

- 2: Bộ truyền đai thang

- _ 3: Hộp giảm tốc 2 cấp, bao gồm:

o_ Cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thăng

o_ Cấp chậm: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

- _ 4: Khối nốp(đĩa) đàn hồi

Yêu cầu:

Lập bảng thông số của hệ thống truyền động

Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang

Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng côn răng thăng ._ Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ._ Tính toán thiết kế trục và then trên các trục 2,3,4

._ Tính toán lựa chọn các cặp ô lăn cho các trục 2,3,4

1 Lập bảng thông số của hệ thống truyền động

2 Tính toán toán thiết kế bộ truyền đai thang

a Chọn loại đi

* OO Ứng với Pì = 5 kW và nị = 1500 vòng/phút thì theo như hình 4.22 a) trang 167

sách Cơ sở thiết kế máy của thầy Nguyễn Hữu Lộc ta có thể chọn được đai dùng trong trường hợp này là đai loại B

b Chọn đường kính bánh đại nhỏ dì

“+ Theo bang 4.3 trang 137 tài liệu [1] với đai loại B ta chọn được dimïa = 125 mm

“+ Tur do, ta tinh duoc: di = 1,2 x dmin= 1,2 x 125 = 150 mm ta chon dị = 160 mm

c Chọn hệ số trượt tương đi và tính đường kính d›

4% Chọn hệ số trượt tương đối c=0,01

+ Đường kính d; của bánh đai lớn: đạ = x đ;(1 — ÿ) = 2,038 x 150(1 — 0,01) = 302,643 mm theo tiêu chuẩn ta chọn dạ = 315 mm

d Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai L

s* Trước tiên, ta cần chọn khoảng cách trục a sơ bộ cho bánh đai Vì tỉ 36 truyền u12 = 2,038 xap xi bang 2 nén ta có thể chọn as = 1,2d2 = I,2 x 315 = 378 mm

“+ Sau do, ta tinh L theo a, chon duoc ở trên:

A

Điều kiện của khoảng cách trục a

2(dị + dạ) > a > 0,55(d + d;)+h

2(160 + 315) > a > 0,55(160 + 315) + 10,5

950 > a> 271,75

> Gia tri a vẫn nằm trong khoảng điều kiện cho phép

e Tinh van toc vị và kiêm tra so vòng chạy dai

mdyny _ 160 x1500

“+ Van toc cua dai: vi = 0000 = 60000 12,57 m/s

«+ So vong chay cua đai trong một giây: í = - === 7,85 st< Ũ =

10 s~1 ¬ thỏa điều kiện

s* Hệ sô xét đến ảnh hưởng chê độ tải trọng:

Œ„ = 1— 0,1 = 0,9 (vi tải trọng tĩnh và làm việc 2 ca)

+* Hệ sô xét đên ảnh hưởng chiêu dài đai:

“ Theo bang 4.8 trang 163 tai liéu [1] dựa vào các yếu tổ như đai loại B,

Lo=2240, đường kính nhỏ nhất dị=160 và vận tốc là 12,57 m/s ta chon duge [Po] =4,13 kw

4 Số đai được xác định theo công thức:

_ 1000x; _ 1000x 5 hị,=————————— -2397,/7^N

e Đối với đai thang ta chon o,=9 MPa trang 156 tài liệu [I]

e_ Đối với đai thang ta chon m=8.

9

- " x 107 (rz) x 107

h^ˆ2x3600xí 2x3600x7/85 = 837,9 (giờ)

3 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng côn răng thắng

- Dữ liệu đầu vào: u,, = 3,505 ; T, =61633,832 N.mm, no= 736 vg/phut

- Vì bộ truyền bánh răng ở đây là bộ truyền kín (hộp giảm tốc) được bôi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng Do đó, ta tiền hành tinh todn thiét kế theo ứng suát tiêp xúc

Chọn thép 40Cr duoc tôi cải thiện

Theo bảng 6 L3 trang 249 tài liệu [I] độ rắn của thép 40Cr là HB 180350

Để bộ truyền bánh răng có khả năng chạy mòn tốt thì độ rắn của bánh dẫn Hạ

Ngọi = Ngọ; = 5 x 105 chủ kì (thường lấy 5 x 105 với các vat liệu thép)

Số chu kì làm việc trơng đương

Nụpgị = 60 x e x nạ x L„ = 60 x 1x 736 x 24000 = 1059840000 chư kì

— Nggị _— 1059840000

Nugg = = = 302379457,9 chứ Kì

Neg, = 60 X ¢ XN XL; = 1059840000 chu ki

VÌ Nhgị > Nhọi, Nhgạ > Nuọa, Nggị > Ngọt, Nggạ > Ngọ; nên Ky =

Khia = Kpii = Kpi; = 1

Tinh giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của các bảnh răng:

Theo bang 6.13 trang 249 tai liéu [I], ta co:

Son tim = 2HB +70

OoF lim = 1,8HB

Con timy = 2HB,+ 70 = 2 x 250+ 70 = 570 MPa

Oon tim2 = 2HBz + 70 = 2 x 228 + 70 = 526 MPa

OoF limi = 1,8 x HB, = 1,8 x 250 = 450 MPa

OoF lim2 = 1,8 x HB, = 1,8 x 228 = 410,4 MPa

Tinh ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ

0,9 x Ky,

lou] = 90H lim X

Sy Tra bang 6.13 trang 249 tài liệu [I], khi t6i cai thién Sp =1,1, do do:

,3XKHL1

On1) = Son tim * = 570 x 1,1 = 466,364 MPa

1 = Gon ing XE = 526 x AE = 430,364 MPa

> Ung suat tiép xtc tinh toán cho phép sơ bộ a, | = ñ = 430,364 MPa

Tinh ứng suất uỗn cho phép sơ bộ

o |øs| = Gor ima X “+ = 450 x ——= 257,143 MPa

1

> Chon m = 3 theo tiéu chuan

Tinh goc mat con chia

6, = arctan ( = arctan ( rae) = 15,924

5, = 90° — 6, = 74,076°

Các thông số chủ yếu của bộ truyền bánh răng:

Đường kính vòng chia ngoài

Chiều dài côn ngoài:

o R, =0,5m,vVz? + 23 = 0,5 x 3 x ¥302 + 1052 = 163,802 mm

Theo bảng 6.3 trang 230 tài liệu [I] chọn cấp chính xác 8

Theo bang 6.18 trang 286 tai liéu [I] ta cé Kyy = Kry = 1,08

I Kiểm tra theo ứng suất tiếp xúc:

* Ứng suất tiếp xúc tính toán:

Vi Eñ > on nén ta chon a, | = or = 458,816 MPa

Ta thay rang 0, < ñ (437,987 MPa < 458,816 MPa)

— Vậy bộ truyền bánh răng thỏa mãn điều kiện tiếp xúc

ru Tiếp tục kiểm nghiệm theo độ bền uốn:

s* Số răng tương đương:

s* Hệ số dạng răng Yz:

*® Vậy ta sẽ kiểm nghiệm bánh dẫn vì bánh dẫn có độ bên thấp hơn

“* Ung suât uôn tính toán:

._ Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Dữ liệu đầu vào: uy= L4 ; T;s=203142143Nmm ; nạ=210 vong/phut

Vì bộ truyền bánh răng ở đây là bộ truyền kín (hộp giảm tốc) được bôi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng Do đó, ta tiến hành tính toán thiệt kê theo ứng suât tiệp xúc

Chọn vật liệu

Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện

Theo bảng 6.13 trang 249 tải liệu [I] độ rắn của thép 40Cr là HB 180+350

Đề bộ truyền bánh răng có khả năng chạy mòn tốt thì độ rắn của bánh dẫn H¡

va banh bi dan H2 phai thoa: Hi > H2+(10+15) HB

Đối với bánh dẫn trọn độ rắn trung bình HB¡=250, đối với bánh bị dẫn chọn độ

VÌ Nhgị > Nhọi, Nhgạ > Nuọa, Nggị > Ngọt, Nggạ > Ngọ; nên Ky =

Khia = Kpii = Kpi; = 1

Tính giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của các bảnh răng

Theo bang 6.13 trang 249 tai liéu [I], ta co:

OonH lim = 2HB + 70

Oor lim = 18HB

> OoH lim1 = 2HB, + 70 = 2 x 250 + 70 = 570 MPa

> Oon timg = 2HB, +70 = 2 x 228+ 70 = 526 MPa

> Oor imi = 1,8HB, = 1,8 x 250 = 450 MPa

_ 0/9xKpji _— 570x0/9x1 _ 5130 —

ñ = Øgh tư na X Sy m1 a 430,364 MPa

Ta thay rang: ñ < || — nên l|Zu | = Eñ = 430,364 MPa

“* Ưng suât tiếp xúc sơ bộ:

“+ Tra bang 6.13 trang 249 tài liệu [I], khi tôi cải thiện Sg = 1,75, do do:

ñ = Oop tiại X “aL = 450 x zm = St ~ 257,143 MPa

ar.| = Oop time X “ee = 410,4 x ie <= ~ 234,514 Mpa

g Chon hé sé chiéu réng vanh khang ¥ 44:

s* Theo bảng 6.15 trang 260 tài liệu [I] với vị trí bánh răng không đối xứng và độ

cimg HB,, HB, < 350HB ta chon Y,, = (0,25 + 0,4) > chon Wy, = 0,4 theo

tiêu chuẩn

— Wya(uyr +1) _ 0,4(1,4 + 1)

s* Theo bang 6.4 trang 237 tai ligu [I], ta chon Kyg = 1,02 , Keg = 1,04

h Tinh toan va chon khoang cach truc ay va médun mn:

“ Theo tiêu chuẩn ưu tiên, ta chọn a, = 140mm

Vì Hị, Hạ < 350HB nên môđun răng: m„ = (0,01 + 0,02)ø„ = 1,4 + 2,8 Theo tiêu chuẩn ta chọn môđun rang m, = 2,5

i Tinh todn sé rang Z1, Z2 và góc nghiêng răng PB

— cos(8°) < cos() < cos(20°)

> cos(8°) < mZ (u + 1) < cos(20°)

2Qy 2ay cos(8 ) ¬ 2a cos(20”)

> 242 —

mn (uor + 1) my(up, + 1)

} Xác định các thông số hình học của bộ truyền banh răng trụ răng nghiêng

«+ Duong kinh vong chia:

o Banh bi dan: d, = đ; + 2m„ = 163,333 + 2 x 2,5 = 168,333 mm

“+ Duong kinh vong day:

o Banh dan: dy, = dy — 2,5m,, = 116,667 — 2,5 x 2,5 = 110,417 mm

Tinh van toc vong banh rang va chon cac hé so tai trọng động Ky, va Kyy,

hé so phan bo tai trong khong déu giita cac banh rang Kyg va Keg

Theo bảng 6.3 trang 230 tài liệu [I] chọn cấp chính xác 9

Theo bảng 6.6 trang 239 tai ligu [I] ta co Ky, = 1,02, Kz, = 1,04

Theo bang 6.11 trang 241 tai liéu [I] ta chon Ky, = 1,13

Vi cap chính xac n,, > 9 nén Keg = 1

Kiểm tra theo ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc:

2T;Ku(u„„ + 1)

On = ZuZnZ.V Tp nạ Ế ñ

— hệ số kê đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, Z„ = 196 MPal/?

— hệ số kế đến hình dang bé mat tiếp xuc:

Feos(B)

4cos(8)

Zy = H sin(2aty) =

v sin(2xarctan(“27)9)

4cos (15,359) — sin (2 x arctan ( tan(20)

cos( 15,359 i)

2,416

Z, — hệ số kê đến sự trùng khớp của răng, Z¿ = V—

Ta lấy: e„ = [1.88 -3,4(—+ 5| x cos(Ø)

K, — hé sé tải trọng khi tính về tiếp xúc

Ky = Kug Ku„ < Kuy = 1,02 x 1,13 x 1,02 = 1,176

+o, = Ley ey LN øy = 196 x 2,416 x 0,77 x

= 436,916 MPa Trong đó: Z„ = 0,95; Kị = 1

o Vi [on] khong hoa diéu lên lo, |» < 2i < 125] un

nên †a sẽ chon BE lo, min = [ar] = 402,398 MPa

“ Số răng tương đương

Zy1

13,2 Yoo = 3,47 + = 3,658

5 Thiết kế trục và then trên các trục 2, 3, 4

5.1 Chọn vật liệu

+ Mômen xoắn T, = 61633,832 N.mm,T; = 203142,143 N.mm,T, =

273130 N.mm

Vì chưa biết chiều dài trục nên ta thiết kế trục sơ bộ dé xác định đường kính

trục theo moment xoắn

s* Dựa theo bang 10.2 trang 403 tai liéu [I] ta chon | = 63 MPa

5.2 Xúc định đường kính trục sơ bộ

s* Chọn ứng suất uốn cho phép | = 20 MPa

s* Đường kính sơ bộ trên đoạn trục chịu momen xoắn

Luc tac dung lén truc

- Lực đo bộ truyền đai thang tác dụng lên trục theo kết quả phân 2:

F„¡ = 814,073 N

- Lực do bộ truyền bánh răng côn răng thăng:

5.4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và trục

s* Theo bang 10.2 trang 189 tài liệu [H], ta chọn chiều rộng ổ lăn bọ

o d3=40 mm > bạ; = 23 mm

+s* Theo tài liệu [2] trang 189, ta có

o_ Chiều đài mayơ của bánh đai trên trục 2:

s* Theo bang 10.3 trang 189 tài liệu [HH] ta có:

o_ Khoảng cách từ mặt mút của chỉ tiết quay đến thành trong của hộp: R¡ = 10

o_ Khoáng cách từ mặt mút ô đến thành trong của hộp: k; = 10 o_ Khoảng cách từ mặt mút của chỉ tiết quay đến nắp ô: kạ = 15

Chiều cao nắp ô và đầu bulông: h„ = 15

s* Sơ dé tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc bánh răng côn

203142,143 N.mm

Lb» = 40mm L3 = 75 mm

5.5

5.5.1 Truc 2:

a Tinh phan lyc tai cac gồi

Tinh toan chọn đường kính và chọn then cho các đoạn trục