đồ án nguyên lý chi tiết máy spkt Văn hữu thịnh

ibc iđ : tỉ số truyền của bộ truyền đai .Chọn iđ =2,5 ibn : tỉ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp nhanh ibc : tỉ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng nghiêng cấp chậm 

§Bài 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ

* Theo sơ đồ tải trọng ta chọn động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

_Chọn thời gian làm việc thực tế bằng thời gian làm việc tiêu chuẩn :

t lv = t 1 + t 2 = 0,7t ck + 0,3t ck = 1 t ck = 10 phút

_ Công suất định mức : N đm

N đm ≥

2 1

2 2 2 1 2

t t

t N t N





=

ck ck

ck ck

t t

t M t

M

3,07,0

3,0.)8,0(7,0

2 V P

=

1000 3 , 1 4800

= 6,24 (KW)

Với N : là công suất trên băng tải (KW)

P : là lực vòng trên xích (N)

V : là vận tốc xích tải ( m s)

 N đm ≥

3 , 0 7 , 0

3 , 0 ) 6,24 8 , 0 ( 7 , 0

1  . .



 

với : 1 = 0,94 : hiệu suất bộ truyền đai

2= 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng  3= 0,995 : h hiệu suất của 1 cặp ổ lăn

4 = 1 : hiệu suất khớp nối trục

V = 60Z.1000 n t. n Z t V

1000 60

_ Vậy ta chọn đông cơ : A02-51-4

Công suất động cơ : N đc =7,5 (KW)

Số vòng quay động cơ : nđc = 1460 (vòng/ phút)

§Bài 2 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN _ Tỷ số truyền chung :

 i =

ct dc n n

=

71 1460

= 20,56

Ta có i = iđ ibn ibc

iđ : tỉ số truyền của bộ truyền đai Chọn iđ =2,5

ibn : tỉ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp nhanh

ibc : tỉ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng nghiêng cấp chậm

 ibn ibc =

d

i i

= 202,,556= 8,22 Chọn ibn =1,2 ibc

§Bài 3 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

1 Chọn loại đai:

Giả thiết vận tốc của đai v>5(m/s) có thể dùng lọai đai A hoặc B

Theo bảng (5-13), ta tính cả 2 phương án và chọn phương án có lợi hơn

2 Định đường kính đai nhỏ

Kiểm nghiệm vận tốc đai

V =

1000

60

.1460



V < Vmax = (30  40) (m/s)

3 Tính đường kính D 2 của bánh lớn

Hệ số trượt của đai thang Chọn   0 , 02

Với : Trục dẫn : n1=1460 (vòng/phút)

Trục bị dẫn : n2= 584 (vòng/phút)

Số vòng quay thực n,

2 của trục bị dẫn

n’2 = (1-0,02).1460

2 1

D D

= 1431

2 1

D D

n,

1 sai lệch rất ít so với yêu cầu

Tỷ số truyền =

2 1'

n n

4)

1

2 

Kiểm nghiệm số vòng chạy trong 1s

8 )]

( 2 [ ) (

1 2 2

1 2 1

Khoảng cách cần thiết cần thiết để mắc đai

góc ôm thỏa mãn điều kiện 1 120 0

8 Xác định số đai Z cần thiết

Chọn ứng suất căng đai ban đầu  0=1,2N mm2

Theo trị số D1 tra bảng (5-17), ta tìm được ứng suất có ích

p

dc

] [

1000

9 Định kích thước chủ yếu của bánh đai

Tra bảng (10-3) t 16 20

h0 3,5 5

S 10 12,5 Đường kính vùng ngoài của bánh đai dẫn

 (N) 1823 1551

Kết luận : Chọn phương án đai loại B

§Bài 4 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG

CẤP NHANH

1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

* Bánh nhỏ : Thép 45 thường hóa b= 600 N mm2

ch= 300N mm2 , HB = 200 Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 ÷300 mm

* Bánh lớn : Thép 35 thường hóa b= 500 N mm2

ch= 260N mm2 , HB = 170

2 Định ứng suất cho phép :

- Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :

Ntd2 = 5.300.2.6.60.186.(0,7.13+0,83.0,3) =171.106 >N0 = 107

Trong đó : n2= 1 3584,14

i n

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ : [tx1]= 2,6 200 = 520 N mm2

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn :[tx2] = 2,6 170 = 442 N mm2

* Để xác định ứng suất cho phép, ta lấy n = 1,5 và  1 , 8

- Giới hạn mỏi của thép 45 là :  1 = 0,43.600 =258 N mm2

- Giới hạn mỏi của thép 35 là :  1 = 0,43.500 =215 N mm2

- Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ, bánh răng làm việc một mặt nên :

+ Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ :

K N u

]

'' 1 1



 = 2701,5..11,8,5=150N mm2 + Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn :

K N u

]

'' 1 1

6

) ] [ 10 05 , 1 (

n N K

mm

6 Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng :

Vận tốc vòng : V =

1000.60 d1n1



=60.10002. . .(. 1 1)



i n A



= 60.21000..170.(3.,584141) = 2,5

s

m

Với vận tốc này có thể chế tạo bánh răng theo cấp chính xác 9

7 Định chính xác hệ số tải trọng K :

_ Chiều rộng bánh răng : b =  A = 0,4.170 = 68 (mm)

_ Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ :

d1= 2. 1



i A

=32,14.1701= 82 (mm)

Do đó : d1=

1

d b

=

82 65



tb K

=1,2221= 1,1_ Tra bảng (3-14)  Kđ= 1,2

 K = Kt t+Kđ = 1,1.1,2 = 1,32

  K=

K K

32 , 1 3

=170 mm  Lấy A = 170 mm

8 Xác định mođun, số răng, chiều rộng bánh răng :

2

=

3 170 2

=111

_ Số răng bánh nhỏ : Z1 = m 2(.i A1)

n = 3.(23,.141701)= 27 _ Số răng bánh lớn : Z2 = i.Z1 = 3,14.27 = 84

_ Tính lại chiều rộng bánh răng : b = A.A= 0,4.170 = 68

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng :

_ Hệ số dạng răng của bánh nhỏ : y1 = 0,476

_ Hệ số dạng răng của bánh lớn : y2 = 0,517

_ Lấy hệ số :  " = 1,5

* Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng :

_ Ưùng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ :

 1=

b Z y

m 10.1,19

1 1 2

6

n N K.

=

68 584 27 476 , 0 3

98 , 6 32 , 1 10 1 , 19

y y

_ góc ăn khớp :  = 200

_ Đường kính vòng chia : d1 = mn Z1 = 3.27 = 81 (mm)

d2 = mn Z2 = 3.84 = 252 (mm)

_ Khoảng cách trục A : A =

22

1 d

d 

=

2 252 81

=166 (mm)

_ Chiều rộng bánh răng : b= 68(mm)

_ Đường kính vòng đỉnh răng : De1 = d1 + 2.mn =81 + 2.3 = 87 (mm)

10 55 , 9 2

n d

N

=

584 81

98 , 6 10 55 , 9

§Bài 5 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NGHIÊNG CẤP

CHẬM

1 Chọn vật liệu chế tạo :

* Bánh nhỏ : Thép 45 thường hóa b= 580 N mm2

ch= 290N mm2 , HB = 190 Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 300 (mm)

ch= 240N mm2 , HB = 160 Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 300500 mm

2 Định ứng suất cho phép :

_ Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :

Ntd2 = 5.300.2.6.60.71[13.0,7 + (0,8)3.0,3] = 60.106 > N0 = 107

Trong đó : n3=

bc i

_ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ : [tx1] = 2,6 190 = 494 N mm2

_ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn : [tx1] = 2,6 160 = 416 N mm2

* Ứng suất uốn cho phép :

_ Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn :

Ntd2 = 5.300.2.6.60.71.[16.0,7 + (0,8)6.0,3] = 55.106

_ Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ :

Ntd1 = i Ntd2 = 2,62 55.106 = 144 106

_ Giới hạn mỏi của thép 45 là :  1 = 0,43.580 =249,4 N mm2

_Giới hạn mỏi của thép 35 là :  1 = 0,45.480 =206,4 N mm2

_ Hệ số an toàn : n = 1,5

_ Hệ số tập trung ứng suất :  1 , 8



K

_ Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ, bánh răng làm việc 1 mặt

+ Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ :

K K

n

u

5,1

1

"

0 1

+ Ứng uất uốn cho phép của bánh lớn :

5 , 1

1

"

0 2

2 6

' ) ] [ 10 05 , 1 (





N K

6

71 25 , 1 4 , 0 2

74 , 6 3 , 1 ) 62 , 2 416 10 05 , 1

176 (mm)

6 Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng :

_ Vận tốc vòng : V = 60.21000. . .(. 2 1)



i n A



= 60.21000..176.(2.,186621)= 1 m s Với vận tốc này có thể chế tạo bánh răng theo cấp chính xác 9

7 Định chính xác hệ số tải trọng K :

_Chiều rộng bánh răng : b =  A = 0,4.176 = 70 (mm)

_ Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ :

d1=

1 2



i A

= 22,62.1761= 97 (mm)

Do đó : d1=

1

d b

=

97 70



tb K

=

2 1 2 ,

K sobo

3 , 1 3 , 1 32 ,

_ Môđun pháp : mn = (0,010,02)A = (1,76 3,52) (mm)  Lấy mn = 3 (mm)

_ Chọn sơ bộ góc nghiêng :  = 100

 Tính chính xác góc nghiêng  :

_ cos =

A m

Z t n

.2

=

176 2 3 115

2 m n

2611sin3.5,2

= 38 (mm)

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng :

1)(cos 

Z

= 0 , 9801 3

83

= 84

_ Hệ số dạng răng của bánh nhỏ : y1 = 0,476

_ Hệ số dạng răng của bánh lớn : y2 = 0,511

_ Lấy hệ số :  " = 1,5

 Kiểm nghiệm ứng suất uốn :

_ Bánh răng nhỏ :

 1=

2

"

10.1,19

1 1 2

1

6



b n Z m y

N K

td n

=

2 5 , 1 70 186 32 3 476 , 0

74 , 6 32 , 1 10 1 , 19

2 6

y y

10 05 ,

2

)1(

' 3 3





n b

N K

i 

=1761,05..210,626

2 25 , 1 71 70

74 , 6 8 , 1 ) 1 62 , 2

* Kiệm ứng suất uốn :

_ Bánh nhỏ : uqt1= K. 1= 1,8.32 = 58 N mm2

m n

= 0,39801.83 = 254 (mm) _ Khoảng cách trục A : A = 176 (mm)

n d

N

=

2 186 98

74 , 6 10 55 , 9

=3531 (N)

_ Lực hướng tâm : Pr = 0 0'

2611cos20

.tg

P = 35310,9801.0,364 = 1311 (N)

_ Lực dọc trục : Pa = P tg11 0 26 ' = 3531.0,2025 = 715 (N)

§Bài 6 THIẾT KẾ TRỤC – TÍNH THEN – CHỌN Ổ

1 Tính đường kính sơ bộ của các trục

d C3

n

N , Chọn : C = 130

Trong đó : d : là đường kính trục

C :là hệ số tính toán

N :là công suất truyền

n : là số vòng quay trong 1 phút của trục

+ Đối với trục I : N = 6,98 ( KW)

n = 584 (vòng/phút)  dI = 1303

584 98 ,

+ Đối với trục II : N = 6,74 (KW)

n = 199 (vòng phút)  dII = 1303

186 74 ,

n = 71 (vòng/phút)  dIII = 1303

71 50 , 6

= 60 (mm)

* Trong 3 trị số dI, dII, dIII ta lấy trị số dII = 45 (mm) để chọn lọai ổ bi đỡ chặn trung bình, tra bảng 14P ta có chiều rộng của ổ bi : B = 25 (mm)

 Tính gần đúng :

- Khoảng cách giữa các chi tiết quay: 10 mm

- Khe hở giữa các bánh răng và thành trong củahộp: 10 mm

- Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên của ổ lănlà : 10mm

- Đường kính bulông cạnh ổ đếp ghép nắp vào thân hộp: d1= 16 mm

- Chiều dài bulông: l1=40 mm

- Chiều rộng bánh răng cấp chậm: bc = 65 mm

l

+ 10 + 10 +

2 71

= 68 mm

b1= b2 =

2

n b

+ bc2 + 10 = 702 + 702 + 10 =80 mm a+ b = 74+80 = 154 mm

b a P l

 RAy = Rd-Pr1+ RBy = 1551 – 1025 + 885 = 1411 N

 RBx = 21(( ))

b a b a P





=

21

P

+ RAx – P1 + RBx = 0

 RAx = P1- RBx =2817 – 1409 = 1409 N

* Tính momen uốn tại những mặt cắt nguy hiểm :

+ ở tiết diện n-n : Mun-n= 2 2

Mu = 173280 N.mm

Mux = 240008 N.mm

) 240008 (

) 173280

* Tính đường kính 2 tiết diện n-n , m-m theo công thức :

d ≥ 3

] [

1 ,

= 114089 N.mm  Mtd = ( 171644 ) 2  0 , 75 ( 132636 ) 2 = 206533 N.mm

 dn-n = 3

50 1 , 0 206533

= 35 mm

75 ,

75 , 0 ) 296023

 dm-m = 3

50 1 , 0 317528

= 40 N.mm

 Lấy đường kính ở tiết diện n-n : dn-n = 35 mm

Lấy đừờng kính ở tiết diện m-m : dm-m = 40 mm

Truïc II :

P1 = P2 =2535 N P3 = P4 =3127 N d3 = d4 = 93 mm

- Pr2.(a+b) – Pa3

23

d

+Pr3.(a+2b) – RDy2(a+b) = 0

 RDy =

)(2

)2(2

.)(2

3 2

4 4 4

b a

b a P d P b a P d P a

93 422 5 , 138 923 2

93 422 64

b a P b a P a P

, 138 2535 64

*Tính momen uốn tại những mặt cắt nguy hiểm:

+Ở tiết diện 1-1 và 3-3 giống nhau nên : Mu1-1= Mu3-3 = 2 2

1 ,

d

= 203619 N.mm  Mtd = ( 383459 ) 2  0 , 75 ( 203619 ) 2 = 422062 N.mm

 d 3

50 1 , 0 422062

= 44 mm

75 ,

= 48 mm

 Lấy đường kính ở tiết diện 1-1 & 3-3 : d= 45 mm

Lấy đường kính ở tiết diện 2-2 : d= 50 mm

Lớn hơn giá trị tính được vì trục có rãnh then

- Pr5(a+2b) – Pa5.

25

d

+ 2RFy(a+b) = 0

 RFy =

)(2

2.)2(2

5 5

6 6 6

b a

d P b a P d P a

50350

= 1149 N

+ REy – Pr6 – Pr5 + RFy = 0  REy = Pr6+Pr5-RFy

= 2.1149-1149=1149 N m Ex= - P6a – P5(a+2b) + RFx2(a+b) = 0  RFx = 6. 2( 5( ) 2 )

b a

b a P a P







= 269730 277910095 = 3127 N +REx – P6 – P5 + RFx = 0

 REx =P6+P5-RFx=2.3881 – 3881 = 3127 N

*Tính momen uốn tại những mặt cắt nguy hiểm:

+Ở tiết diện 4-4 và 5-5 giống nhau nên: Mu4-4 = Mu5-5 = 2 2

*Tính đường kính ở tiết diện 4-4 và 5-5 theo công thức :

d3

] [ 1 ,

75 , 0 ) 281165

 d3

50 1 , 0 526669

= 46 mm +Đường kính ở tiết diện 5-5 : Mtd = Mu2 M2x

75 , 0



Mu = 281165 N.mm

Mx = 1028466 N.mm  Mtd = ( 281165 ) 2  0 , 75 ( 1028466 ) 2 = 934002 N.mm  d 9340020,1.50 = 55 mm

 Lấy đường kính ở tiết diện 4-4 là : d4-4 = 50 mm

Lấy đường kính ở tiết diện 5-5 là : d5-5 = 60 mm

Lớn hơn giá trị tính được vì trục có rãnh then

*Tính chính xác trục:

+ Tại mặt cắt 2-2 : d= 55 mm

Hệ số an toàn được tính theo công thức:

.

n n n n

Trong đó : n =

m a





,

m K

W M

2 203619

Ta chọn hệ số   và   theo vật liệu đối,với thép các bon trung bình:   = 0,05

  = 0,1

Hệ số tăng bền:  = 1

Chọn các hệ số k , k ,   ,   :

Theo bảng 7-4 Lấy   = 0,78 ;   = 0,67

Theo bảng 7-8, tập trung ứng suất do rãnh then k =1,63 ; k = 1,5

ghép  30 N mm2 , tra bảng 7-10 ta có: 





k

= 3,3

 n =

m a

.

n n

n n

Hệ số an toàn cho phép thường bằng 1,5 đến 2,5

+ Tại mặt cắt 1-1 : d = 50 mm

Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng:

a=  max= min=

u u

W M





Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

 1 = 0,45 600 = 270 N mm2 (Trục bằng thép 45 : b=600 N mm2 )  1= 0,25.600 = 150 N mm2

Hệ số tăng bền:  = 1

Chọn các hệ số k , k ,   ,   :

Theo bảng 7-4   = 0,82 ;   = 0,7

Theo bảng 7-8, tập trung ứng suất do rãnh then k =1,63 ; k = 1,5

mặt ghép  30 N mm2 , tra bảng 7-10 ta có: 

 n =

m a

.

n n n n

Hệ số an toàn cho phép thường bằng 1,5 đến 2,5

§Bài 8 : TÍNH THEN

* Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến, nói cách khác là để truyền momen xoắn và chuyển động từ trục đến bánh răng hoặc ngược lại ta dùng then

+ Đối với trục I để lắp then là: d= 29 mm

- Tra bảng 7-23 ta chọn then có: b=8 ; h = 7 ; t = 4 ; t1= 3,1 ; k = 3,5

- Chiều dài then : l = 0,8lm = 0,8.1,3d = 0,8.1,3.29 = 30 mm

Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức:

d =

l k d

M x

2

M x

2

2

= 8,96 N mm2

+Đối với trục II: Có thể chọn then cùng kích thước

- Đường kính trục để lắp then : d = 40 mm

- Tra bảng 7-23 ta chọn then co ù: b = 16 ; h = 10 ; t = 5 ; t1 = 5,1 ; k=6,2

- Chiều dài then : l =0,8lm = 0,8.1,3d = 0,8.1,3.55 = 57 mm

- Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức:

Bánh dẫn : d=

l k d

M x

2

Bánh bị dẫn : d =

l k d

M x

2

M x

2

2

= 9,79 N mm2

+ Đối với truc III :

- Đường kính trục III để lắp then là : d = 60 mm

- Tra bảng 7-23 ta chọn then co ù: b = 18 ; h = 11 ; t = 5,5 ; t1 = 5,6 ; k = 6,8

- Chiều dài then : l = 0,8lm = 0,8.1,3d = 0,8.1,3.60 = 62 mm

Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức: d=

l k d

M x

2

M x

2

< [c]

M = 1028466 N.mm

§ Bài 9 : THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC

* Trục II và trục III có lực dọc trục tác dụng nên ta chọn ổ bi đỡ chặn, còn đối với trục I chọn ổ bi đỡ

+ Sơ đồ chọn ổ cho trục I :

và Q theo công thức (8-2) : Q = (KvR+mA).KnKt

Trong đó : Q : tải trọng tuơng đương (daN)

n : số vòng quay của ổ (vòng/phút)

h : thời gian phục vụ (giờ )

R : tải trọng ướng tâm (daN)

A : tải trọng dọc trục (daN)

m : hệ số chuyển tải dọc trục về tải trọng hướng tâm

Kt : hệ số tải trọng động (bảng 8-3)

Kn : hệ số nhiệt độ (bảng 8-4)

kv : hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay (bảng 8-5)

Do A= 0 nên Q được tính theo công thức : Q= R.Kv.Kn .Kt = RA = 2594 N

+ Sơ đồ chọn ổ cho trục II :

- Dự kiến chọn trước góc = 160 (kiểu 36000)

- Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức(8-1) : C = Q(n.h)0,3  Cbảng

Trong đó : n = 186 (vòng / phút)

h = 2.6.300.5 = 18000 (giờ)