do an nguyen ly chi tiet may

PHẦN I :TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.Tính công suất trên trục động cơ điện - Nếu gọi pct: công suất cần thiết trên trục động cơ.. pt: công

PHẦN I :TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

1.Tính công suất trên trục động cơ điện

- Nếu gọi pct: công suất cần thiết trên trục động cơ

pt: công suất trên trục máy thao tác

 : hiệu suất truyền động

- Các số liệu ban đầu:

+Lực vòng trên băng tải: Ft=2400 (N)

+Vận tốc xích tải : V=1.4 (m/s)

pt 

1000

40 , 1 2400

KW

- Tính toán hiệu suất hệ thống:

+Hiệu suất chung:

x o br



+Theo bảng 2.3 ta được:

nt =1:hiệu suất khốp nối trục

br = 0.98:hiệu suất một cặp bánh răng

o = 0.995 :hiệu suất một cặp ổ lăn

x=0.93 :hiệu suất bộ truyền xích

  =1  0 982  0 9954 0 93  0 , 832

-Công suất cần thiết trên trục động cơ

832,0

36,3

- Trong đó : u : tỉ số truyền chung hệ thống

nlv: số vòng quay của máy công tác

d n

3.Chọn động cơ:

- Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất cần thiết

- Dựa vào p ct 3,81(kw)và nsb  2805 ( v / ph )

- Theo bảng 1.3 ta chọn động cơ :A4100S2Y3

pdc> pct nên pdc  4 kw ( ) và ndc  2880 ( v / ph )

cos  0 , 85 và  =85,5%

II.PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

- Tỉ số truyền của hệ thống

43,1

8,66

n

n u

- Theo sơ đồ động:

+ Tỉ số truyền chung

u  unt  uh  ux

+ Trong đó :

U : tỉ số truyền chung

uh: tỉ số truyền hợp giảm tốc

ux=3,59 :tỉ số truyền xích ngoài hợp

unt =1: tỉ số truyền khớp nối trục

+Tỉ số truyền hợp giảm tốc

3

098 ,

x h tt

u

u u

u u u

Mà uh  un uc

un:tỉ số truyền bộ bánh răng nghiêng cấp nhanh

uc:tỉ số truyền bộ bánh răng nghiêng cấp chậm

+ Chọn un  4 , 32

 1 , 2h  8 1 , , 70 2  2 , 78

c

u u

- Vậy tỉ số truyền chung là :

2880

ph v



nIII= 239 , 8 ( / )

78 , 2

67 666

ph v u

p

III III 

TIV =9,55.10. 480359 , 28 ( )

6

N n

N(v/ph) 2880 2880 66,67 239,8 66,8

T(N.mm) 13263,89 13197,57 55007,72 146953,7 480359,28

PHẦN II : TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN

I THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

1.Chọn loại xích

Vì tải trọng nhỏ,vận tốc thấp,dùng xích con lăn

2.Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích

A Chọn số răng đĩa xích:

- Theo bảng 5.4,với u=3,59, chọn số răng đĩa nhỏ z1=25

Do đó số răng đĩa lớn z2 = u.z1= 3,59.25=90< zmax =120

B Xác định bước xích P:

- Theo công thức 5.3 công suất tính toán:

Pt =P.k.kz.kn ≤ [P]

- Ta có:

Pt : công suất tính toán (kw)

P : cơng suất truyền trên trục ba (kw) :P=PIII =3,69( kw)

[P] : cơng suất cho phép (kw)

- Trong đó :

1 25

2001

01  

n

n

- Công thức (5.4) vàTra bảng 5.6 :k=k0.ka.kdc.kd.kc.kbt

K0 = 1 -hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền

K a= 1 -hệ số kể đến khoảng cách truc và chuều dài xích

Kd c= 1 -hệ số kể đến ảnh hưởng của điều chiûnh lực căng xích

Kd = 1,2 -hệ số tải trọng động kể đến tính chất của tải trọng

K c= 1,25 - hệ số kể đến chr61 độ làm viẽc của bộ truyền

Kbt = 1,3 - hệ số kể đến ảnh hưởng của bơi trơn

- Suy ra k= 1.1.1.1,2.1,25.1,3= 1.95

- Như vậy Công suất tính toán là: Pt= 3,69.1,95.1.0,834=6(kw)

- Theo bảng 5.5 với n01 =200 (vịng/phút) , chọn bộ truyền xích 2 dãy , cĩ bước

xích p= 19,05 (mm) thỏa điều kiện bền mịn

- Đồng thời theo bảng 5.8 ,p<pmax

C Khoảng cách trục và số mắt xích

05 , 19 ) 25 90 ( ) 90 25 ( 2

1 05 , 19

763 2

8 , 239 25 15

i

3.Tính kiểm nghiệm xích về độ bền

- Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu trọng va đập trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm ngiệm về quá tải theo

Ft = = 1942 , 1

9 , 1

69 , 3

Fo =9,81kf q.a : lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

kf :hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền

f=(0,01……0,02)a,lấy k f=4

Fo= 9,81 Kf.q.a =9 , 81  4  3 , 5  0 , 758  104(N)

104 365 , 12 1 , 1942 7

, 1

- Theo bảng 5.10 với n=200v/ph

[s] =8,2.vậy S < [s] Bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

05 , 19

4 , 25

 = 54,5 (mm)

+ Đường kính vịng đỉnh:

25 cot 5 , 0 05 ,

d1,d2:Đường kính vòng chia của đĩa xích

d f1,df2:Đường kính vòng chân

- Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích

- Theo bảng 5.11 ta chọn thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt ứng suất tiếp xúc cho phép ] = 600 MPa đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng 2 đĩa H<[H]

- Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc

PHẦNIII.THIẾT KỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NGHIÊNG

1.Chọn vật liệu

- Chọn vật liệu làm bánh răngtheo bảng 6.1

+ Bánh nhỏ : thép 45 tơi cải thiện đạt độ cứng HB241…285 cĩ

+SF= 1,75 hệ số an tồn khi tính về uốn

+Với :ứng suất tiếp xúc cho phép với chu kỳ cơ sở

+ Theo cơng thức 6.7 :NHE=60c

NHE ,NFE: số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

Với C=1 :số lần ăn khớp trong 1 vòng quay

N=1425(v/ph).Tổng thời gian làm việc :24000(h)

Vậy :NHE2=60.c

=601

23 , 3

1425 24000(0,7+ = 54,228 >NHO2

+ Do đĩ KHL2=1

NHE1 > Nho1 do đó KHL1=1

KHL :hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ

tải trọng của bộ truyền

+ Theo cơng thức 6.1a : ứng suất tiếp xúc cho phép [ ]= =

H

HL

S K

8 , 239

  NEF2=9,67.107 >NFO2=4.106 do đó Kfl2=1

Suy ra NEF1>NFO1 do đó KFL1 =1

NFO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi khử về uốn

+Theo công thức 6.2a với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1,ta được:

+ Ứng suất quá tải cho phép

Theo cơng thức 6.10& 6.11

- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)

- Theo bảng 6.7 chọn = 1,12 (sơ đồ 3)

- Chọn sơ bộ  =100,do đó =0,9849

- Theo 6.31 ,ta có:

+ Số răng bánh nhỏ :

Z1 = = 1 , 5 4 , 32 1

9849 , 0 2 82

82 2

5 , 1 ).

86 20 ( 

= 0,9695  =14011,3,76,,

c.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Theo cơng thức 6.33 :ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

Zm.ZH.Z <

- Theo bảng 6.5 : Zm= 274

- Theo 6.35 :tgb =cost.tg

= = arctg = arctg

9695 , 0

20

tg

=20,577  b = 13,310

31 , 13 sin 6 , 24

82 2



=

60000

2880 95

, 30 14 ,

u

a v g

82 6 , 4 56 002 ,

w w h

K K T

d b

2

.

1

1 1

16 , 1 12 , 1 13197

95 , 30 27 46 ,

-Suy ra:

H = 274.1,73.0,783

95 , 30 3 , 4 82 3 , 0

32 , 5 4 , 1 13197 2

Vì vậy ta tăng a lên và kiểm nghiệm lại

Kết quả thu được:

90 12 , 5 56 006 , 0

w w F FV

K K T

d b



Y

Y :hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Y :hệ số kể đến độ nghiêng của răng

- Số răng tương đương:

4 908 , 0 6 , 0 97 , 1 57 , 13197 2

F

F F

H1max H K qt  470 , 63MPa [H]max  1260MPa

F1max F1K qt  108 , 19MPa [F1]max  464MPa

F2max F2K qt  105 , 26MPa [F2]max  360MPa

g Các thơng số và kích thước bộ truyền

-Hệ số dịch chuyển :x=0; y=0

-Theo các công thức trong bảng 6.11,ta được:

=146,15 (mm) +Đường kính đỉnh răng:

5.TÍNH TOÁN CẤP CHẬM

a.Xác định sơ bộ khoảng cách trục

- Theo 6.15a

aw2= Ka(u+1)

- Theo bảng 6.6 : = 0,3

- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)

- Theo bảng 6.7 chọn = 1,07 (sơ đồ 5)

- Theo cơng thức 6.16 : = 0,53 (u+1)=0,567

- Với T2= 55007,72 (Nmm) , u=2,78

- Do cấp chậm sử dụng răng nghiêng nên theo 6.12 :

[H]= H H MPa

4 , 495 2

] [ ]

107 2

5 , 1 ).

100 36 ( 

= 0,953

- Suy ra  =17,580

c.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Theo cơng thức 6.33 :ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

Zm.ZH.Z 2

1

2

.

) 1 (

2

w w

H

d u b

U K

20

tg

=20,890  tgb =0,296 b=16,490

- Theo cơng thức 6.34 :ZH= = sin2 20 , 89

49 , 16 cos

3692 , 13 sin 1 , 32

1 1

107 2



=

60000

67 , 666 766 , 56 14 ,

u

a v g

=>

78 , 2

107 98 , 1 73 002 ,

w w h

K K T

d b

2

.

2

13 , 1 07 , 1 72 , 55007 2

107 3 , 0 766 , 56 797 ,

76 , 3 233 , 1 72 , 55007 2

=463 MPa

- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Cơng thức (6.1) với V =1,98 <2,5 m/s  Zv = 1

- Với cấp chính xác động học 9.Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8.Khi đĩ

cần gia cơng đạt độ nhám Ra = 2,5… 1,5m,do đó Zr=0,95

- Với da <700mm, kXH=1

- Theo 6.1 và 6.1a: [ H]  [ H]Z V.Z R K XH  495 , 4  0 , 89  0 , 95  1  418 , 86 (MPa)

Như vậy H =463 Mpa>[H]=418,86MPa khơng đạt yêu cầu

Ta cần tăng aw và kiểm nghiệm lại:

Thu được kết quả sau khi kiểm nghiệm: aw2= 115(mm) dw= 60,8 mm

115 12 , 2 73 006 , 0

8 , 60 5 , 34 98 , 5 1 2

w w F FV

K K T

d b

- Cơng tức (6.45):

5 , 1 8 , 60 5 , 34

7 3 87 , 0 56 , 0 73 , 1 72 , 55007 2

F

F F

H1max H K qt  470 , 63MPa [H]max  1260MPa

F1max F1K qt  122 , 8MPa [F1]max  464MPa

F2max F2K qt  119 , 48MPa [F2]max  360MPa

g Các thông số và kích thước bộ truyền

- Khoảng cách trục : aw2 =111 (mm)

- Modun pháp : m = 1,5 (mm)

- Chiều rộng vành răng : bw = 34,5 (mm)

- Tỉ số truyền thực tế : um = 2,77

- Gĩc nghiêng của răng : β = 17,380

- Số răng bánh răng: z1=39 ; z2=108

- Hệ số dịch chuyển :x=0; y=0

- Theo các công thức trong bảng 6.11 ,ta được:

= 169,7(mm) + Đường kính vòng đỉnh răng:

PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

1.CHỌN VẬT LIÊÏU CHẾ TẠO TRUC

+ Ta dùng thép C45 cĩ b=600 MPa, ứng suất xoắn cho phép

[ ] =(12… 20)MPa

+ Sơ đồ lực trong khơng gian:

2.XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CÁC ĐOẠN TRỤC

o

x

y

Fr1 Fa1

Fr3

Fr2Fa2

Fx3 Fr4

Fa4

Frxích

- Theo (10.9),đường kính trục k với k=1……3 :

2 ,

2 ,

T

d 33,24 mm  d3 =35 mm

3.XÁC ĐỊNH GIỮA CÁC GỐI ĐỠ VÀ ĐIỂM ĐẶT LỰC

- Từ đường kính các trục,tra bảng (10.2) ta được chiều rộng các ổ lăn :

22 l

31 l

x

R

4.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀNG TRỤC I

a.Xác định các thơng số và chiều của các lực từ các chi tiết máy :

d

T F

w

34

57 , 13197 2 2

t

83 , 12 cos

3121 , 20 776 cos

1

- Tra bảng (15.10) với T1 =13197,57 (Nmm) ta được :

Dt =50 (mm) :đường kính vịng tròn qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi

 Lực hướng tâm do khớp nối đàn hồi tác dụng lên trục,hướng ngược phương với truc x và bằng :

50

57 , 13197 2

) 3 , 0 2 , 0 (

2 ) 3 , 0 2 , 0

D

T F

t

Chọn Fxkn = -130 (N)

b.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

- Sơ bộ trục ,chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục

- Xác định phản lực tác dụng lên gối đở ,Sử dụng phương trình moment và

phương trình hình chiếu của các lực trong mp zOy và zOx :

+Trong mp zOy :

N F

F F

N l

M l F F

ly r ly

a r

ly

9 , 217

1 , 71 137

3553 46

289

12 1 11

11

1 12 1 12

F F F

N l

F l F l F

lx xkn t ly

t c xkn c lx

336

310 137

46 776 5 , 52 130

.

12 1

11

11

1 12 11

M M M

M M M

A xA

yA tdA

xA yA A

9898

75 , 0

0

2 2

2

2 2

1 , 0

3

  Chọn d1A = 18 (mm)

  =63 (MPa) ứng với thép 45 có b  600MPa đường kính trục ≤ 30(mm)

*Tại D : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

1 , 0

48348 ]

.[

1 , 0

3 3

c.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

- Kiểm nghiệm mỏi tại tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại B)

+Với thép Cacbon 45 có σb = 600 (MPa)

M

M B  xB2  yB2  10023 , 42  13197 , 572  29937 , 8 + Theo bảng (10.6) với trục có rãnh then :

WB : moment cản uốn

WB =

32 d B3

b.1.(  1)

+ Theo bảng (10.16) tra được then:

b = 6 (mm) ; t1 =3, 5 (mm)

1145 25

) 5 , 3 25 ( 5 , 3 6 32

25 14 ,

 4 , 4

0 05 , 0 6 , 44 325 , 1

6 , 261

+ Khi trục quay 1 chiều: Cơng thức (10.23): Tm =Ta =TB / 2.WOB

+ Theo bảng (10.6) với trục quay 1 chiều :

25

25 5 , 3 6 16

25 14 , 3 ) (

16

B

B D

d

t d t b d W

+ Moment xoắn tại B : T1 = 13197,57 (Nmm)

73 , 151

5 , 27 4 , 4

2 2

2

S S

S S

- Tại tiết diện nguy hiểm : Mmax = 29937,8(Nmm) ; Tmax = 13197,57 (Nmm)

d

M

B

16 , 19 25 1 , 0

8 , 29937

1 ,

57 , 13197

2 ,

- Vậy td   : trục đạt yêu cầu về độ bền tĩnh

5.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀN TRỤC II

a Xác định các thơng số và chiều của các lực từ các chi tiết quay :

* Đối với bánh răng số 2:

b Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

- Xác định phản lực tác dụng lên gối đở : Sử dụng phương trình moment và

phương trình hình chiếu của các lực trong mp zOy và zOx :

-Trong mp zOy :

N F

F F

F

N l

M M l F l F

F

r ly r

ly

a a r

r ly

303 289 147 739

147 137

18483 15272

46 289 91 739

.

2 22 3 21

21

3 2 22 2 23 3 22

F F F

N l

F l F l F

t lx t lx

t t

lx

1167 776

1547 1938

1547 137

776 46 1938 91

.

2 22 3 21

21

2 22 3 23 22

* Tại A : Mtđ = 0 ; * Tại D : Mtđ = 0 Do đó, chọn d2A và d2D theo d sơ bộ

Tại đây có lắp ổ lăn : chọn d2A = d2D = 20 (mm)

* Tại B : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

mm N T

M M

Nmm M

M M

B B

tdB

xB yB B

73111 72

, 55007 75 , 0 55461

75 , 0

55461

2 2

2 2

2 2

73111 ]

.[

1 , 0

3 3

  =63 (MPa) ứng với thép 45 có đường kính trục < 30(mm)

*Tại C : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

mm N T

M M

Nmm M

M M

C C

tdc

xC yC C

89278 72

, 55007 75

, 0 2 , 75506

75 , 0

2 , 75507

2 2

2 2

2 2

89278 ]

.[

1 , 0

3 3

- Biểu đồ moment như hình vẽ

c.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

Kiểm nghiệm mỏi tại tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại C)

- Theo công thức (10.20): 1

s K

σ-1 : giới hạn mỏi ứng với chu kì đối xứng

- Với thép Cacbon 45 có σb = 600 (MPa)

d

t d t b W

2 1 1

3

) (

32

36 14 ,

) 5 35 (

5 10 32

35 14 ,

6 , 261

- Khi trục quay 1 chiều: Công thức (10.23):

- Theo bảng (10.6) với trục quay 1 chiều :

20

) 4 20 (

4 8 16

20 14 , 3 ) (

16

C

C C

d

t d t b d

 m a 3 , 8MPa

7128 2

72 ,

73 , 151

3 , 36 8 , 4

2 2

2

S S

S S

- Tại tiết diện nguy hiểm : Mmax = 75507(Nmm) ; Tmax =55007,72(Nmm)

d

M

C

94 20 1 , 0

75507

1 ,

72 , 55007

2 ,

- Theo cơng thức (10.30) :    0,8  ch 0,8 340   272MPa

- Thay vào cơng thức (10.27) :

   Kết luận: trục đạt yêu cầu về độ bền tĩnh

6.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀN TRỤC III

a.Xác định các trị số và chiều của các lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục:

- Xác định phản lực tác dụng lên gối đở :

Sử dụng phương trình moment và phương trình hình chiếu của các

lực trong mp zOy và zOx :

- Trong mp zOy :

N F

F F

F

N l

M l

l F l F F

x r ly ly

a c

x r

ly

7 , 321

3294 )

(.

.

4 32 31

31

4 34

31 33

4 32

F F

N l

F l F

lx t lx

t lx

651

1287

32 4 31

31

4 33 32

M

M M

M

D tdD

yD xD D

7 , 181589 7

, 146953 75

,

2

2 2

7 , 181589 ]

.[

1 , 0

3 3

  Chọn d3D=d3A = 30 (mm)

  =63 (MPa) ứng với thép 45 có đường kính trục < 30(mm)

*Tại C : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

mm N T

M M

Nmm M

M Mc

c c

tdc

xc yc

143397

75 , 0

66079

2 2

2 2

143397 ]

.[

1 , 0

3 3

1 , 0