THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hoàng MSSV:20900914 Ngành đào tạo : Cơ điện tử Người hướng dẫn: TS Trần Thiên Phúc Ký tên: Ngày hoàn thành: ………………………Ngày bảo vệ:……………… ĐỀ TÀI Đề số 9: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI Phương án số: Số liệu: Thứ F nguyê (N) n Giá trị 15000 v (m/s) z (răng) p (mm) L (năm) t1 (giây) t2 (giây) T1 T2 0.45 11 110 48 30 T 0.6T Mục lục Trang Phần I: Chọn động phân phối tỉ số truyền Phần II: Thiết kế truyền đai thang Phần II: Thiết kế truyền tục vít-bánh vít Phần IV: Thiết kế cặp bánh trụ thẳng 10 Phần V: Thiết kế trục 14 Phần VI: Chọn ổ lăn 22 Phần VII: Chọn vỏ hộp chi tiết phụ 25 THUYẾT MINH: ***PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1/ Công suất trục công tác Fv 15000*0.45   6.75kW 1000 1000 Ptd  2/Công suất tương đương trục công tác Fv Ptd  * 1000 Ti �( T ) * t �t i i  15000 *0.45 12 * 48  0.6 *30 *  5.86kW 1000 48  30 3/Số vòng quay trục cơng tác nzpc 60000v 60000*0.45 v �n   22.3vong / phut 60000 zpc 11*110 4/Công suất cần thiết động cơ: Ptd Ptd 5.86    8.73kW ch  ol * d *br *tv 0.99 *0.96*0.97 *0.75 ol  0.99; d  0.96;br  0.97;tv  0.75 Pdc  Với 5/Số vòng quay sơ động cơ: ndcsb= nct*uch= nct*ud*ugt= 22.3*2*32=1427.2vòng/phút Với ud=2, ugt=32 6/Chọn động 4A132S4Y3 có cơng suất P=11 kW số vòng quay n=1458 vòng/phút Hệ số công suất cos  0.87 ,hiệu suất   87.5% 7/Phân phối tỷ số truyền: uch  ndc 1458   65.38 nct 22.3 Chọn ud=2; ta có: u gt  uch 65.38   32.69 ud 8/Dựa vào đồ thị phân phối tỉ số truyền u1 cho hộp giảm tốc trục vít -bánh nên ta có chọn Tỉ số truyền trục vít-bánh vít : u1 =12 Tỉ số truyền cặp bánh : u2 = 32.69/12=2.72 9/Công suất trục là: Pct = 6.75kW Pct 6.75   6.82kW ol 0.992 P3 6.82 P2    7.10kW ol *br 0.99 *0.97 P3  P1  P2 7.10   9.56kW ol *tv 0.99 *0.75 Pdc= 8.73kW 10/Ta có mơmen xoắn tính theo công thức: T P *9.55*106 n 10/Bảng thống kê thông số: Trục động Trục I Công suất 8.73 9.56 P(kW) Tỷ số truyền 12 (u) Tốc độ quay 1458 729 n (vòng/phút) Mơmen 57182 125237 xoắn T(Nmm) Trục II Trục III 7.10 6.82 2.72 Trục công tác 6.75 60.75 22.3 22.3 1116132 2920673 2890695 *** PHẦN II:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG Dữ liệu:Tính tốn thiết kế truyền đai thang với P=8.73 kW, n=1458 vòng/ phút, tỉ số truyền u = 1/ Chọn đai thang, chất liệu vải cao su 2/ Theo bảng cơng suất số vòng quay ta chọn loại đai B với bp= 14 mm, b0= 17 mm, h= 10.5 mm, y0= 4.0 mm, A= 138 mm2, d1= 140…280 mm 3/ Đường kính bánh đai nhỏ: Theo tiêu chuẫn ta chọn d1 = 180 mm 4/ Vận tốc đai:  d1n1  *180*1458 v1  60000  60000  13.74m / s 5/ Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối:   0.01 Đường kính bánh đai lớn: d  ud1 (1   )  *180*(1  0.01)  356.4mm Theo tiêu chuẫn ta chọn: d2 = 360 mm Tính lại tỉ số truyền: u2  d2 360   2.02 d1 (1   ) 180*(1  0.01) Sai số tỷ số truyền % 6/ Khoảng cách trục phải thỏa mãn điều kiện 2( d1  d ) �a �0.55( d1  d )  h *(180  360) �a �0.55*(180  360)  10.5 1080 �a �307.5 Với u = ta chọn sơ a = 1.2*d2 = 1.2*360 = 432 mm 7/ Chọn chiều dài đai:  (d  d1 ) ( d  d1 )  *(180  360) (360  180) L  2a   4a  2* 432   * 432  1730.9mm Theo bảng tiêu chuẫn ta chọn L = 2000mm 8/ Số vòng chạy đai giây: v 13.74   6.87 s 1 L  i   10s 1 i Điều kiện i< [i] thỏa mãn 9/ Tính lại khoảng cách trục: a k  k  8 Trong đó: (d1  d ) 180  360  2000   *  1151.77 2 d  d 360  180    90 2 k  L  a 1151.77  1151.77  8*902  568.76mm Khoảng cách a nằm khoảng cho phép 10/ Góc ơm đai bánh đai dẫn động : 1    d  d1 360  180    2.83rad �161.9 a 568.76 11/ Các hệ số sử dụng: *Hệ số ảnh hưởng góc ơm đai: Ghi chú: 1 tính độ C  1.24*(1  e1 /110 )  1.24*(1  e 161.9110 )  0.95 *Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền: Cu = 1.12 CL  L 2000 6  0.98 L0 2240 *Hệ số ảnh hưởng chiều dài đai: *Hệ số ảnh hưởng số dây đai: Cz=0.95 (hai ba đai) *Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng,tải va đập mạnh: Cr=0.7 *Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: Cv= 1-0.05*(0.01v2-1) = 1-0.05*(0.01*13.742 -1) = 0.96 12/ Theo đồ thị sách với d=140mm v=10.69/s ,đai loại B ta có [ P0]= 4.3 kW 13/ Số đai xác định theo công thức: P 8.73   2.92  P0  C Cu CLCz Cr Cv 4.3*0.95*1.12*0.98*0.95*0.7 *0.96 z� Chọn z = 3.Chọn đai 14/ Chiều rộng bánh đai: B = (z-1)*t+2e = 44 mm Trong đó: z=2, t=19mm, e=12.5mm Đường kính bánh đai: da=d1+2h0=180+2*4.2 = 188.4 mm 15/ Lực căng ban đầu : F0  A  zA1  3*138*1  414 N với đai loại B có A1=138 mm2,   1MPa Lực căng đai ban đầu dây: F0  138 N F0 '  Lực vòng có ích: Ft  1000 P1 1000*8.73   635.4 N v1 13.74 Lực vòng dây đai: Ft  211.8 N Ft '  16/ Tìm hệ số ma sát để truyền không trượt: F0  Suy ra: Ft e f   * e f  1 F0  Ft F0  Ft F  Ft 2* 414  635.4 f '  ln  *ln  0.72  F0  Ft 2.83 2* 414  635.4 e f  Hệ số ma sát để truyền không bị trượt trơn (biên dạng góc đai  =380)  f  f 'sin( )  0.72*sin19  0.23 17/ Lực tác dụng lên trục: 1 Fr �2 F0 sin( )  2* 414sin( 2.83 )  817.97 N 18/Ứng suất lớn dây đai:  max     v   u1    0.5 t   v   u1 F ' F'    0.5* t   v *10 6  * E A  A d1 138 218.8 2*  0.5*  1200*13.742 *106  *100  6.46 MPa 138 138 180 19/Tuổi thọ đai r m ) *107 ( ) *107  max 6.87 Lh    1865h 2*3600i 2*3600*6.46 ( ***PHẦN III:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT 1/Vận tốc trượt sơ bộ: vsb  (3.7 �4.6)*105 *n1 * T2  (3.7 �4.6)*105 *729* 1116132  2.80 �3.48 �3.2 m / s Với vsb=3.2 m/s ta chọn cấp xác Chọn gang xám GX15-32 đồng không thiếc Br AlFe9-4 ,đúc khuôn cát với  ch  200MPa,  b  400MPa làm vật liệu chế tạo thân vành bánh vít Chọn vật liệu làm trục vít thép C45 tơi rắn >45HRC, sau mài đánh bóng ren vít 3/ Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh vít: [ H ]  (276 �300)  25* vs  (276 �300)  25*3.2  196 �220 �208MPa Ứng suất uốn cho phép bánh vít: [ F ]   0.25 ch  0.08 b  106 106   0.25* 200  0.08* 400   49.56 MPa N FE 9.3*107 Với N HE �T �  60��2i �ni ti  60 *(14 *0.615  0.6 *0.385)*60.75*38400  9.3*107 chu ki �T2 � 4/ Chọn số mối ren z1 = trục vít với tỷ số truyền u = 12 Số bánh vít: z2  z1u  4*12  48 Chọn z2 = 48 Tính xác tỷ số truyền: u z2 48   12 z1 Chọn hệ số đường kính q �0.26 z2  0.26*48  12.48 5/Chọn hiệu suất sơ η: Chọn q =12.5 � u � � 12 �  �0.9 � 1 1 � 0.9 � � 0.85 � 200 � � 200 � 6/ Tính khoảng cách trục theo độ bền tiếp xúc: 2 � q � �170 � T2 K H 170 �1116132*1.06*1.4 � 12.5 � � aw  �  �3 � 1  204 mm � �3 � � � � q � � 12.5 48 � �208 � � � z2 � �  H  �� �z � 48 � 2�   Với KH = KHβKHV với KHV = 1.4 KHβ = 1.06 Tính mơđun m theo công thức m 2aw 2* 204   6.74 z2  q 48  12.5 Ta chọn m = 6.3 theo tiêu chuẩn q  z2 12.5  48  6.3  190.6 mm 2 Tính lại Ta chọn khoảng cách trục aw  190.6mm aw  m 7/ Kích thước truyền: Thơng số hình học Khoảng cách trục Mơđun Góc biên dạng ren Trục vít Bước ren trục vít Bước xoắn ốc ren trục vít Hệ số đường kính q Hệ số chiều cao ren Hệ số khe hở hướng tâm Chiều cao đầu ren Chiều cao chân ren Đường kính vòng chia Đường kính vòng đỉnh Đường kính vòng chân ren Đường kính vòng lăn Góc xốn ốc vít Chiều dài phần cắt ren trục vít Cơng thức aw=190.6mm m=6.3mm   200 pz1  m  6.3*  19.8mm pz1  z1 p  4*19.8  79.2mm q =12.5mm f0=1 c0=0.2 ha1=f0m=1*6.3=6.3mm hf1=(f0+c0)m=(1+0.2)*6.3=7.56m d1  mq  6.3*12.5  78.75 mm d a1  d1  f m  78.75  2*1*6.3  91.35 mm d f  d1  2*( f  c0 )m  78.75  2*1.2*6.3  63.63 mm d w1  q * m  12.5*6.3  78.75mm �z � �4 �   arctan �1 � arctan � � 17.7 12.5 � � �q � b1 � C1  C2 z2  m   11  0.06* 48 6.3  87.4mm Chọn b1=88mm Bánh vít Đường kính vòng chia (vòng lăn) Đường kính vòng đỉnh bánh vít d  d w  mz2  6.3*48  302.4mm Đường kính vòng chân ren d f  m  z2  2.4   6.3  48  2.4   287.28 mm Khoảng cách trục Đường kính lớn bánh vít aw=190.6mm Chiều rộng bánh vít b2 b2 �0.75d a1  0.75*91.35  68.5 mm d a2  m  z2    6.3  48    315 mm d aM2 �d a2  6m 6*6.3  315   321.3 mm z1  42 Chọn b2= 68mm Góc nghiêng bánh vít     17.70 Góc bánh vít ôm trục vít 2 sin   b2 68.5   0.78 �   51.00 d a1  0.5m 91.35  0.5*6.3 8/Kiểm nghiệm: a/Xác định vận tốc trượt: vs  vs  mn1 6.3*729 z12  q   12.52  3.09m / s 19500 19500 bSai số vận tốc trược: | 3.09  3.2 |  3.4%  5% 3.2 nên ta chấp nhận b/Hiệu suất: tan  17.7 o  tan      0.95  0.95  0.85 tan     ' tan  17.7 o  1.83o  Đúng với hiệu suất sơ �0.048 � �0.048 �  '  arctan  f '   arctan � 0.36 � arctan � 0.36 � 1.83o �3.09 � �vs � Với c/Số tương đương bánh vít: z2 48 zv    55.5 3 cos    cos  17.7  Chọn hệ số YF2 = 1.45 d/ Tính tốn lại ứng suất tiếp xúc cho phép: [ H ]  (276 �300)  25*3.09  (198.75 �222.75) �208 MPa giá trị phù hợp với giá trị chọn e/Kiểm nghiệm độ bền uốn bánh vít: F  1.2T2YF K F 1.2*1116132*1.45*1.4*1.06  =23 MPa