thuyet minh do an chi tiet may de 02 [WORD]

Đề 02: Thiết kế trạm dẫn động xích tải, hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển (Công suất trục công tác 6,8 kW _ Số vòng quay trục công tác 60 vgph _ Số năm làm việc 5....) File WORD >>> CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP

Trang 1

MỤC LỤC

Trang 2

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

Hiệu suất truyền động:

Trong đó: = 0,96 : hiệu suất bộ truyền đai thang

= 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

= 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

= 1 : hiệu suất nối trục đàn hồi

= 0,99 : hiệu suất ổ lăn 

1.1.2. Tính công suất tương đương:

Công suất cần thiết: 7,38 (kW)

1.1.3. Xác định số vòng quay sơ bộ:

Số vòng quay trục công tác: (vòng/phút)

Sơ đồ gia tải

1 Động cơ điện không đồng bộ 3 pha

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển

4 Xích tải

5 Nối trục vòng đàn hồi

2

Trang 3

Tỷ số truyền chung của hệ:

Chọn: = 8 : tỷ số truyền hộp giảm tốc khai triển (840), chọn theo tiêu chuẩn

3 : tỷ số truyền của bộ truyền đai ngoài (35)

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: (vòng/phút)

1.1.4. Chọn động cơ điện

Ta cần chọn động cơ thỏa mãn điều kiện sau:

Tra bảng P1.3: Các thông số kỹ thuật của động cơ 4A (1),ta chọn được động cơ có:

Kiểu động cơ Công suất

Trang 4

1.2. Phân phối tỉ số truyền

- Tỉ số truyền chung thực sự của hệ thống dẫn động: 24,25

Chọn tỉ số truyền đai theo tiêu chuẩn: chọn = 3

Do đó, tỉ số truyền hộp giảm tốc là: 8,0833

- Phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc khai triển, dựa vào bảng 3.1(2) ta chọn

+ tỉ số truyền cấp nhanh = 3,3

+ tỉ số truyền cấp chậm = 2,42

- Tỉ số truyền cuối cùng hộp giảm tốc = 3,3 2,42 = 7,986

Kiểm nghiệm sai số cho phép

2 PGS.TS.TRỊNH CHẤT-TS.LÊ VĂN UYỂN (2016), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí T1, trang 43

4

Trang 5

- Tính lại tỉ số truyền đai: = = 3,041.3. Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục

1.3.1. Tính toán công suất trên các trục

(kW)

(kW) (kW) (kW) (kW) 1.3.2. Tính số vòng quay các trục:

= 478,62 (vòng/phút)

= 145,04 (vòng/phút) = 59,934 (vòng/phút) 1.3.3. Tính momen xoắn trê,n các trục:

Trang 6

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Thông số ban đầu:

+ Công suất P = 7,38 kW

+ Tỷ số truyền u1 = 3,04

+ Số vòng quay n = 1455 vòng/phút

+ Số năm làm việc: 5 năm

+ Chế độ làm việc: Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ

(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

Trình tự thiết kế gồm các bước sau:

2.1. Chọn loại đai

– Chọn đai theo công suất P và số vòng quay n theo đồ thị sau:

 Ta chọn đai thang thường loại B có các thông số hình học

bt= 14; b=17; h=10,5; yo=4,0; A=138 mm2

2.2. Xác định đường kính đai

– Ta chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 (140280) theo tiêu chuẩn: d1=160 (mm)

– Kiểm nghiệm vận tốc của đai theo điều kiện:

(thỏa mãn)– Đường kính bánh đai lớn: Lấy

Chọn theo tiêu chuẩn: d2 = 500 (mm)

– Tính lại tỉ số truyền = 3,156

Kiểm tra sai số cho phép:

(thỏa mãn)

2.3. Sơ bộ khoảng cách a

Trang 7

Khoảng cách trục a phải thỏa mãn điều kiện:

Chọn sơ bộ khoảng cách trục theo bảng 4.14(3)

a = 1d2 = 1500 = 500 (mm)

2.4. Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục a

– Chiều dài đai theo khoảng cách trục a

L = 2a + (d1+d2)/2 + (d2 d1)2/(4a)

= 2 500 + (160 + 500)/2 + (500 160)2/(4 500) = 2094,53 (mm) Chọn theo tiêu chuẩn L=2120 (mm)

Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ

(thỏa mãn)– Tính lại khoảng cách trục a

Trong đó: 2120

170

 (giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép)

2.5. Kiểm nghiệm góc ôm

Tính góc ôm α1 theo công thức:

Kđ = 1,25 -Hệ số tải trọng động, tra bảng 4.7(4) , khi làm việc 2 ca

Po = 3,38 kW -Công suất có ích cho phép, tra bảng 4.19(5)

Trang 8

= 0,89 -Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai, tra bảng 4.15(6)

Lo = 2240 (mm) -Chiều dài đai thực nghiệm, tra bảng 4.19(4)

=0,99 -Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai, tra bảng 4.16(5)

= 1,14 -Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u, tra bảng 4.17(5)

-Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đaiKhi tính dựa vào tỉ số P1/Po = z’ để tra bảng 4.18(5)→= 0,95

 Số đai cần thiết:2,86 →Vậy ta chọn z = 3

2.7. Xác định các kích thước chủ yếu của đai

– Các thông số của bánh đai hình thang:

H=16; h0 = 4,2; t = 19; e = 12,5

– Chiều rộng bánh đai:

B = (z -1).t + 2e = (3 -1).19 + 2.12,5 = 63 (mm)– Đường kính ngoài bánh đai:

da = d + 2ho = 160 + 2.4,2 = 168,40 (mm)

2.8. Xác định lực căn ban đầu và lực tác dụng lên trục

– Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức sau:

Fo= 780P1Kđ/(vz) + Fv

Với: qm= 0,178 (kg/m) –Khối lượng 1 mét chiều dài đai, tra bảng 4.22(7)

Fv= qmv2 = 0,178 (12,19)2= 26,45 (N) – Lực căng do lực li tâm sinh ra

 Fo =7807,381,25/(12,190,893) + 26,45 = 247,53 (N)

– Lực tác dụng lên trục

Fr = 2 Fo z sin(/2) = 2247,533 sin(2,48/2) = 1405 (N)

BẢNG THÔNG SỐ CƠ BẢN BỘ TRUYỀN ĐAI

Trang 9

Chiều dài đai L (mm) 2120

Trang 10

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

3.1. Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng trụ cấp nhanh.

+ Momen xoắn trên trục của bánh dẫn T1= Nmm

+ Tỷ số truyền u1= 3,3

+ Số vòng quay n1= 478,62 vòng/phút

+ Công suất đầu vào P1=7,01 kW

3.1.1. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

– Ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau (thép C45 tôi cải thiện)

 , : lần lượt là hệ số an toàn khi tính về uốn và tiếp xúc tra ở bảng 6.2

;

 KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, KFC =1

 KHL , KFL: Hệ số tuổi thọ, được xách định theo công thức

;Với: − mH , mF : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn với HB 350

Trang 11

mH = 6 ; mF = 6

− NHO , NFO: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn và tiếp xúc

+ NFO=4.106 , đối với tất cả các loại thép

+ NHO = 30 (chu kì)

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

Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên NHE ,NFE theo các côngthức:

;

c là số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng, c = 1

là số vòng quay và thời gian làm việc ở chế độ i

Vì bánh răng trụ răng nghiêng == 513,64

– Ứng suất uốn cho phép:

262,29 (MPa) 246,86 (MPa)– Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

– Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: , khi HB 350

Trang 12

3.1.2. Xác định thông số cơ bản bộ truyền

– Khoảng cách trục aw được xác định theo công thức

fKa = 43 (Mpa1/3) − Hệ số phụ thuộc vào cặp bánh răng và loại răng, tra bảng 6.5(10)

fu = 3,3 − Tỉ số truyền;

fT1= (Nmm) − Momen xoắn trên trục của bánh dẫn;

f= 513,64 (MPa) − Ứng suất tiếp xuất cho phép;

f=0,4 − Chiều rộng vành răng được xác định theo tiêu chuẩn dựa vào bảng 6.6(11)

f− Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếpxúc, tra bảng 6.7(12)

Theo tiêu chuẩn trong bảng 6.8(13) , ta chọn mô đun m = 2,5 (mm)

b) Số răng các bánh răng, góc nghiêng

– Chọn trước = 8o … 20o (đối với bánh răng nghiêng)

Trang 13

– Đường kính vòng lăn: dw1 = d1 ; dw2 = d2

– Đường kính đỉnh răng:

da1 = d1 + 2m = 74,24 + 22,5 = 79,24 (mm)

da2 = d2 + 2m = 245,76 + 22,5 = 250,76 (mm)– Đường kính đáy răng:

df1 = d1 – 2,5m = 74,24 – 2,52,5= 57,75 (mm)

df2 = d2 – 2,5m = 250,76 – 2,52,5 = 239,51 (mm)– Bề rộng răng:

bw = aw= 160 0,4 = 64 (mm)– Góc prôfin gốc: =200 ( Theo TCVN 1065-71)

Fr1= = 1404 (N)– Lực dọc trục:

Fa1= Ft1tg = 3768tg(12,430) 830 (N)

3.1.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Điều kiện bền tiếp xúc:

Trang 14

→

– KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:

= 1,151,13 1,021 = 1,327Với: ;

_ tra bảng 6.14(16)

1 + (vHbwdw1 )/(2T1

= 1+(1,5786474,24)/(21,151,13) = 1,021+

+ , tra bảng 6.16(16)

 = 427,634 (MPa)

– Tính lại ứng suất tiếp suất theo công thức:

+ Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt + Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng, do HB ≤ 350

+ Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng , (do da

→

– Ta có: (MPa) (MPa) ( thỏa mãn điều kiện )

Kết luận: bộ truyền bánh răng cấp nhanh thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc

3.1.7. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Điều kiện bền uốn:

Trang 15

= 1+(4,746474,24)/(21,371,37) = 1,042

++ , tra bảng 6.16(16)

Do đó: = 95,05 (MPa)

95,05 90.047 (MPa)– Tính lại ứng suất uốn theo công thức:

+ Hệ số ảnh hưởng của độ nhám + Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung ứng suất:

+ Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng

Vậy điều kiện bền uốn của cặp bánh răng trụ răng nghiêng được đảm bảo

3.1.8. Kiểm nghiệm răng về quá tải

– Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy dòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại không vượt quá một giá trị cho phép:

Trong đó:

+ = 427,634 (MPa) _ Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng

+ = Tmax/T = 2,2 _ Hệ số quá tải, tra bảng P1.3(20)

+ = 2,8= 2,8450 = 1260 (MPa) _ Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

 (thỏa mãn)

Trang 16

– Để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng, ứng suất uốn cực đại tạimặt lượn chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép:

Vậy bộ truyền được đảm bảo điều kiện về quá tải

BẢNG THÔNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC CỦA BỘ TRUYỀN CẤP NHANH

3.2. Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm.

+ Momen xoắn trên trục của bánh dẫn T2= Nmm

+ Tỷ số truyền u2= 2,42

+ Số vòng quay n2= 145,04 vòng/phút

Trang 17

+ Công suất đầu vào P2=6,73 kW.

3.2.1. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

– Ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau (thép C45 tôi cải thiện)

 , : lần lượt là hệ số an toàn khi tính về uốn và tiếp xúc tra ở bảng 6.2

;

KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, KFC =1

KHL , KFL: Hệ số tuổi thọ, được xách định theo công thức

;Với: − mH , mF : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn với HB 350

mH = 6 ; mF = 6

− NHO , NFO: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn và tiếp xúc

+ NFO=4.106 , đối với tất cả các loại thép

+ NHO = 30 (chu kì)

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

Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên NHE ,NFE theo các côngthức:

Trang 18

;

c là số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng, c = 1

là số vòng quay và thời gian làm việc ở chế độ i

– Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: , khi HB 350

Trang 19

Xác định thông số cơ bản bộ truyền

– Khoảng cách trục aw được xác định theo công thức

fKa = 49,5 (Mpa1/3) − Hệ số phụ thuộc vào cặp bánh răng và loại răng, tra bảng 6.5(23)

fu = 2,42 − Tỉ số truyền;

fT2=(Nmm) − Momen xoắn trên trục của bánh dẫn;

f= 500 (MPa) − Ứng suất tiếp xuất cho phép;

f=0,4 − Chiều rộng vành răng được xác định theo tiêu chuẩn dựa vào bảng 6.6(24)

f− Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếpxúc, tra bảng 6.7(25)

Trang 20

df1 = d1 – 2,5m = 132 – 2,53 = 124,5 (mm)

df2 = d2 – 2,5m = 318 – 2,53= 310,5 (mm)– Bề rộng răng:

Fr1= 2444 (N)

3.2.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Điều kiện bền tiếp xúc:

– KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:

Trang 21

= 1,061 1,06 = 1,124Với: ;

(do bánh răng thẳng)

1 + (vHbwdw1 )/(2T1

= 1+(4,7790132/(21,061) = 1,06+

+ , tra bảng 6.16(16)

 = 393,43 (MPa)

– Tính lại ứng suất tiếp suất theo công thức:

+ Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt + Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng, do HB ≤ 350

+ Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng , (do da

→(MPa)

Ta có: MPa 403,75 (MPa)

Kết luận: bộ truyền bánh răng cấp chậm thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc.

3.2.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Điều kiện bền uốn:

+ , tra bảng 6.16(16)

– Hệ số kể đến sự trùng khớp răng: 0,56

Trang 22

– Hệ số kể đến độ nghiêng của răng: 1 (bánh răng thẳng)

– Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2:

zv1= z1=44 ; zv2= z2= 106 →Tra bảng 6.18(30), ta được: ;3,58

Do đó: = 70,43 (MPa)

70,43 68,15 (MPa)– Tính lại ứng suất uốn theo công thức:

+ Hệ số ảnh hưởng của độ nhám + Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung ứng suất:

+ Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng

Vậy điều kiện bền uốn của cặp bánh răng trụ răng cấp chậm được đảm bảo

3.2.7. Kiểm nghiệm răng về quá tải

– Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy dòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại không vượt quá một giá trị cho phép:

Trong đó:

= 393,43 (MPa) _ Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng

= Tmax/T = 2,2 _ Hệ số quá tải, tra bảng P1.3(31)

= 2,8= 2,8450 = 1260 (MPa) _ Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

 (thỏa mãn)

– Để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng, ứng suất uốn cực đại tạimặt lượn chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép:

Trong đó:

+ Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng : ;

Trang 23

Vậy bộ truyền được đảm bảo điều kiện về quá tải.

BẢNG THÔNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC CỦA BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

T (N.mm)

Thông số ban đầu

4.1. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

Trang 24

Trong đó:

+ T – momen xoắn (Nmm)+ - ứng suất cho phép (MPa)+ d – đường kính trục (mm)Suy ra: ; ;