Đồ án Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
ĐỀ SỐ 43: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
Thông số đầu vào :
1. Lực kéo băng tải
2. Vận tốc băng tải
3. Đường kính tang
4. Thời hạn phục vụ
5. Số ca làm việc:
F = 9600 N
v =0,14 m/s
D = 390 mm
Ih= 6 năm
Số ca = 1 ca
6. Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngoài: 45o
7. Đặc tính làm việc: Êm
PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1.Chọn động cơ điện
1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ
lv
Pct= P
ɳ
Trong đó Pct : Công suất cần thiết trên trục động cơ (kW).
Plv : Công suất làm việc của động cơ
Hiệu suất của bộ truyền:
η = η3ol.ηkn.ηd.η2br
(kW).
(1)
2.3
19
I
Tra bảng
ta có:
Hiệu suất của một cặp ổ lăn :
Hiệu suất của bộ đai :
ol = 0,99
0,96
ηd =
Hiệu suất của bộ truyền bánh răng :
0,97
0,99
ηbr =
Hiệu suất của khớp nối:
kn
Thay số vào (1) ta có:
η = η3ol.ηkn.ηd.η2
br= 0,993.0,96.0,972.0,99 = 0,87
Do tải trọng thay đổi.
Plv=Ptd
T 2.t1 T22.t2
t1 t2 t3
T 2.t1 T22.t2
1
1
Ptđ =
tck
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 1
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
Mà ta có :
2T1
F=
F.d
2
=> T1=
d
Trong đó : F : Là lực băng tải (N)
d : đường kính tang (m)
F.d 9600.390
T1=
=
= 1,872 (kN.m)
2 2.1000.1000
T2 = 0,6T1 = 0,6.1,872=1,1232 (kN.m)
Công suất tương đương
1,8722.4 1,12322.3
T 2.t1 T22.t2
1
Ptđ =
=
= 1,49 (kW)
tck
8
Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là :
Ptđ 1,49
Pct =
=
= 1,7 (kW)
η
0,87
1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ
Trên trục công tác ta có:
60000.0,14
60000.v
.D
nlv =
= 6.86 (v/ph)
=
3,14.390
ndc(sb) nct .usb
Trong đó :
(2)
usb ud .ubr
2.4
Tra bảng
B
I
ta chọn được tỉ số truyền sơ bộ của:
21
Truyền động đai:
4
ud =
Truyền động bánh răng trụ: ubr = 30 (hộp giảm tốc một cấp)
Thay số vào (2) ta có:
usb ud .u
br =4.30 = 120
n
n .u
120.6,86 = 823,2 (v/ph)
Suy ra :
dc(sb)
ct sb
Chọn số vòng quay đồng bộ : ndc = 705 (v/ph)
1.1.3.Chọn động cơ
Từ Pyc = 1,71 (kW) & ndc = 705 (v/ph)
P1.3
Tra bảng phụ lục
I
ta có động cơ điện
238
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 2
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
cosφ
Error!
(Tk/Tdn)
1,8
ɳđc
Pđc
(KW)
2,2
dc (v / ph)
Kiểu động cơ
0,71
76,5
2,2
4A112MA8Y3
705
1.2.PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.
- Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống
Tỉ số truyền chung của hệ thống là :
nđc 705
uch =
=
= 102,76
nlv 6,86
Mà:
uch = uh . uđ
Trong đó: uh = Tỉ số truyền của hộp giảm tốc
uđ : Tỉ số truyền của bộ truyền đai
uch
uđ
102,76
Chọn: uđ = 4 => uh =
=
= 25,69
4
Đối với HGT bánh răng trụ 2 cấp đồng trục ta có
uh 25,69 5,06
u1 = u2 =
1.3. TÍNH CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC
1.3.1.Công suất trên các trục
Công suất danh nghĩa trên trục động cơ (tính ở trên) là: Pct = 1,71 (kW)
Công suất danh nghĩa trên trục I là :
PI = Pct.ɳol.ɳkn = 1,71.0,995.0,99 = 1,67 (kW)
Công suất danh nghĩa trên trục II là :
PII = PI.ɳol.ɳbr = 1,67.0,97.0,99 = 1,61 (kW)
Công suất danh nghĩa trên trục III là:
PIII = PII.ɳol.ɳbr = 1,61.0,97.0,99 = 1,56 (kW)
Công suất danh nghĩa trên trục IV là:
PIV = PIII.ɳol.ɳđ = 1,56.0,99.0,96 = 1,48 (kW)
1.3.1.Số vòng quay
Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 705 (vg/ph)
nđc
705 = 705
705
Số vòng quay trên trục I:
(v/ph)
nI =
=
ukn
nI
1
Số vòng quay trên trục II:
nII = = 5,064 = 139,3 (v/ph)
u1
nII
nIII = = 139,3 = 27,53 (v/ph)
Số vòng quay trên trục III:
u2
5,06
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 3
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
nIII
uđ
27,53 = 6,88 (v/ph)
Số vòng quay trên trục IV:
nIv =
1.3.3.Mômen xoắn trên các trục
Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :
=
4
Pđc
1,71
Tđc = 9,55.106.
= 9,55.106.
= 23163 (N.mm)
nđc
705
Mômen xoắn trên trục I là :
PI
1,67
705
TI = 9,55.106. = 9,55.106.
= 22621 ( N.m)
ηI
Mômen xoắn trên trục II là :
PII
1,61
TII = 9,55.106.
= 9,55.106.
= 110376 ( N.mm)
nII
139,3
Mômen xoắn trên trục III là :
PIII
1,56
TIII = 9,55.106.
= 9,55.106.
= 541155 (N.mm)
nIII
27,53
Mômen xoắn trên trục IV là :
PIV
1,48
6,88
TIV = 9,55.106.
= 9,55.106.
= 2054360 (N.mm)
nIV
1.3.4 Bảng thông số động học
Trục
Động cơ
Thông số
I
II
III
u2 =5,06
IV
uđ =4
u
ukn= 1
1,71
u1 =5,06
P
(v/ph)
n
(kW)
T
1,67
705
1,61
139,3
1,56
1,48
6,88
705
27,53
23163
22621
110376
541155 2054360
(N.mm)
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 4
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN
2.1.Tính toán thiết kế bộ truyền đai.
2.1.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.
Chọn đai thang thường.
4.13
Tra đồ thị
với các thông số:P=2,2 (kW) và =1420 (v/ph) ta chọn tiết
nI
1
59
diện đai thang thường loại : A
2.1.2.Tính đường kính bánh đai.
* Tính đường kính đai nhỏ : d1.
4.21
63
d
Chọn theo tiêu chuẩn theo bảng:
B
1 :
1
d
Ta chọn =125 mm
1
Kiểm tra vận tốc đai:
πd1n
3,14.125.705
< vmax = 25 ( m/s)
= 4,61 (m/s)
60000
v = 60000
thỏa mãn.
* Tính đường kính đai lớn : d2.
=
u.d1
푑2 = 1 ― ε
d
Xác định :
2
:Hệ số trượt tương đối giữa đai và bánh đai.
Thường ε = 0,01 ÷ 0,02 -> chọn ε = 0,015
4.125
= 1 ― 0,015 = 507,61 (mm)
u.d1
푑2 = 1 ― ε
4.26
d2
theo tiêu chuẩn: d2 = 500 (mm)
Tra bảng
B
1
ta chọn
63
d2 500
=
Tỷ số truyền thực: ut =
= 4 = uđ
d1 125
2.1.3.Xác định khoảng cách trục a.
4.14
Theo
[1]
60
2(d1+d2) ≥ a ≥ 0,55 (d1 + d2) + h
2(125+500) ≥ a ≥ 0,55 (125 + 500) + 8
351,75 ≤ a ≤ 1250
(mm)
a
d2
Theo tiêu chuẩn ta chọn : a = 475 (mm) ( = 0,95)
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 5
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
* Chiều dài đai.
4.4
Theo [1]
54
d1 + d2 d2 - d1
+
L = 2.a + π.
2
4a
125 + 500 500 ― 125
퐿 = 2.475 + 3,14.
+
= 2000 (푚푚)
2
4.475
4.13
Theo tiêu chuẩn B
[1] chọn : L= 2000 (mm)
59
4.13
Dựa vào bảng
B
1
ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn L 1700 mm
59
푣
푖 = 퐿 = 4,61 = 2,3
< 푖푚푎푥 = 10 (
)
1
1
Số vòng chạy của đai trong1 s
.
푠
2
푠
Thỏa mãn.
* Xác định lại khoảng cách trục a
4.6
Theo [1] :
54
2 8.2
a
4
푑1 + 푑2
= 2000 ― 3,14.125 + 500 = 1018
2
Trong đó :
휆 = 퐿 ― 휋.
2
훥 = 푑 ― 푑
=
500 ― 125 = 187,5 (푚푚)
2
1
2
2
10182 ― 8.187,52
1018 +
Vậy:
푎 =
= 471,8 ≈ 475 (mm)
4
Vậy a = 475 (mm) được chọn thỏa mãn.
* Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ.
Vì góc ôm bánh đai nhỏ trong TH này luôn nhỏ hơn góc ôm bánh đai lớn vì vậy
nếu góc ôm bánh đai nhỏ thỏa mãn thì góc ôm bánh đai lớn cũng thỏa mãn điều
kiện không trượt trơn.
(푑1 + 푑2).57표
(125 + 500).57표
475
훼1 = 180표 ―
= 180표 ―
= 135표
푎
Vì α1 > αmin = 120 o .
=> Thỏa mãn điều kiện không trượt trơn giữa đai và bánh đai.
2.1.4.Tính số đai Z.
Số đai Z được tính theo công thức:
P.kd
Z
P .C .C .C .C
z
0
L
u
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 6
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
Trong đó:
P: Công suất trên bánh đai chủ động.TH này cũng chính là công
suất động cơ (kW)
.
P= 2,27 (KW)
4.19
62
P
:Công suất cho phép.Tra bảng
B
1
theo tiết diện đai A,
0
[P0] = 1,17 (kW) ; l0= 1700
4.7
kd
:Hệ số tải trọng động.Tra bảng
B
1
ta được:
55
kd= 1,25 (Do cơ cấu làm việc 1 ca)
:Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm.
퐶∝
4.15
Theo
[1]
61
Cα =1-0,0025.(180-α1)
= 1-0,0025.(180-135) = 0,8875
CL
:Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai.
4.16
61
L 2000
với =
L0 1700
B
1
C 1
=1,17 ta được:
Tra bảng
L
Cu
:Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền.
4.17
C 1,14
B
1
ta được :
Tra bảng
u
61
Cz
:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai.
4.18
B
1
Tra bảng
61
P
[P0]
2,2
1,17 = 1,88
Z’ =
=
=> Chọn Cz = 0,95
푃.푘푑
2,2.1,25
= 1,17.0,8875.1,14.1.1,095 = 2,6
′
Vậy:
푍 = [푃 ].퐶 퐶 퐶 퐶
0
훼
퐿
푢
푧
Lấy Z=3
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 7
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
2.1.5.Các thông số cơ bản của bánh đai.
Chiều rộng bánh đai
B=(Z-1).t+2.e
h 3,3 mm
0
t 15 mm
4.21
Tra bảng
B
1
ta được :
e 10 mm
63
H 12,5 mm
36
Vậy : B=(Z-1).t+2.e = (3-1).15+2.10 = 50 (mm)
* Góc chêm của mổi rãnh đai: 36
* Đường kính ngoài của bánh đai:
da1 = d1 + 2.h0 = 125 + 2.3,3 = 131,6 (mm)
da2 = d2 + 2.h0 = 500+ 2.3,3 = 506,6 (mm)
* Đường kính đáy bánh đai:
df1 = da1 - H = 131,6 – 12,5 = 119,1 (mm)
df2 = da2 - H =506,6 – 12,5 = 494,1 (mm)
2.1.6.Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.
Lực căng ban đầu:
780.P.kd
F
F
0
v
v.C .Z
Trong đó:
Fv: Lực căng do lực li tâm sinh ra
F qm.v2
v
qm
: khối lượng 1(m) đai
4.22
64
B
1
qm
với tiết diện đai A ta được =0,105(kg/m)
Tra bảng
Nên : Fv = 0,105.4,61= 2,23 (kg.m/s2)
Do đó:
780.푃.푘푑
푣.퐶훼.푧
780.2,2.1,25
퐹0 =
+ 퐹0 =
+ 2,23 = 190,96 (푁)
4,61.0,8875.3
Lực tác dụng lên trục bánh đai:
훼
135
퐹푟 = 2.퐹0.푍. sin
= 2.190,96.3.푠푖푛
= 1058 (푁)
2
2
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 8
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
푃 = 2,2 (푘푊)
푛 = 705 (푣/푝ℎ)
푢đ = 4
2.1.7.Tổng kết các thông số của bộ truyền đai:
Thông số
Ký hiệu
A
Giá trị
Tiết diện đai
d mm
Đường kính bánh đai nhỏ
125
500
1
d mm
2
Đường kính bánh đai lớn
da1 mm
Đường kính đỉnh bánh đai nhỏ
Đường kính đỉnh bánh đai lớn
Đường kính chân bánh đai nhỏ
Đường kính chân bánh đai lớn
Góc chêm rãnh đai
131,6
506,6
119,1
494,1
36 o
da2 mm
d f 1 mm
d f 2 mm
Số đai
z
3
B mm
Chiều rộng đai
50
L mm
Chiều dài đai
2000
475
a mm
Khoảng cách trục
Góc ôm bánh đai nhỏ
Lực căng ban đầu
Lực tác dụng lên trục
135 o
190,96
1058
1
F N
0
F N
r
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 9
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng
2.2.1.Thông số đầu vào:
P = P1 =2,16 (KW)
T = T1 = 40820 (N.mm)
n = n1 = 505,34 (v/ph)
u = ubr = 4
Lh = 23000 (giờ)
2.2.2.Chọn vật liệu
Vật liệu bánh lớn:
-
-
-
-
-
Nhãn hiệu thép: C45
Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện
Độ rắn: HB = 192÷240; ta chọn HB2 = 230
Giới hạn bền: σb2 = 750 MPa
Giới hạn chảy: σch2 = 450 MPa
Vật kiệu bánh nhỏ:
-
-
-
-
-
Nhãn hiệu thép: C45
Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện
Độ rắn: HB = 241÷285; ta chọn HB1 = 245
Giới hạn bền: σb1 = 850 MPa
Giới hạn chảy: σch1 = 580 MPa
2.2.3.Xác định ứng suất cho phép
Xác định ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 10
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
0
σHlim
[σ ]=
.Z .Z .K .K
H
R
V
xH
HL
SH
0
σFlim
[σ ]=
.Y .Y .K .K .K
F
R
S
xF
FC
FL
SF
Chọn sơ bộ: ZR.Zv.KxH = 1
YR.YS.KxF = 1 và KFC = 1 (tải quay 1 chiều)
do đó ta có:
0
σHlim
[σ ]=
.K
H
HL
SH
0
σFlim
[σ ]=
.K
F
FL
SF
SH, SF : Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn
Tra bảng 6.2 với:
- Bánh răng chủ động: SH1=1,1 ; SF1=1,75
- Bánh răng bị động: SH2= 1,1 ; SF2=1,75
oHlim1 = 2.HB1+ 70 = 2. 245+ 70 = 560 (MPa)
oFlim1 = 1,8.HB1 = 1,8 . 245 = 441 (MPa)
oHlim2 = 2.HB2 + 70 = 2. 230 + 70 = 530 (MPa)
oFlim2 = 1,8. HB2 = 1,8 . 230 = 414 (MPa)
+ KHL, KFL : là hệ số tuổi thọ xác định theo công thức:
mH
KHL NHO / NHE
mF
KFL NFO / NFE
Với: mH , mF : là bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn,
do HB < 350 mH = mF = 6
+ NHO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
NHO1 30HB12,4 30.2452,4 16259974
NHO2 30HB22,4 30.2302,4 13972305
+ NFO : số chu kì ứng suất cơ sở khi thử về uốn : NFO = 4.106
+ NHE , NFE : số chu kì thay đổi ứng suất tương đương :
NHE1 = NFE1 = 60.c.n1.t∑ = 60.1. 505,34.23000 =697369200
NHE2 = NFE2 = 60.c.n2.t∑ = 60.1. 126,34.23000 = 174349200
NHE1 > NHO1 => KHL1 = 1
NHE2 > NHO2 => KHL2 = 1
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 11
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
NFE1 > NFO1 => KFL1 = 1
NFE2 > NFO2 => KFL2 = 1
Thay vào ta được :
560
1,1
[σH1]=
[σH2 ]=
[σF1]=
[σF2 ]=
.1=509,09 (MPa)
530
1,1
.1=481,82 (MPa)
441
.1=252 (MPa)
1,75
414
.1=236,57 (MPa)
1,75
Do đây là bánh răng côn răng thẳng nên
σH ] = min([σH1] [σH2 ]) = 481,82 (MPa)
[
,
Ứng suất cho phép khi quá tải
[H]max = 2,8.ch [H1]max = [H2]max = 2,8.580 = 1624(MPa)
[F]max = 0,8.ch [F1]max = [F2]max = 0,8.450 = 360 (MPa) ;
2.2.4.Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài Re và đường kính chia ngoài de
2
2
3
Chiều dài côn ngoài Re KR . u 1. T.KHβ / [(1 Kbe )Kbeu[σH ]
1
Trong đó:
+ KR : hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng và loại răng,với bộ truyền bánh
côn răng thẳng bằng thép
KR = 0,5.Kd = 0,5. 100 = 50 MPa1/3 (do Kd=100 Mpa1/3 ) ;
+ Kbe : hệ số chiều rộng vành răng
Kbe= 0,25..0,3 , do u1 = 4 > 3 Kbe = 0,25
+ KH : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng bánh răng côn. Theo bảng 6.21 , với:
Kbe.u1/( 2 - Kbe) = 0,25.4/(2 – 0,25) = 0,57
với ổ đũa ta được : KH = 1,13
+ T1 = 40820 Nmm - mômen xoắn trên trục I
+ [H]=481,82 MPa
Vậy : chiều dài côn ngoài sơ bộ Re là:
2
2
3
Re = 50. 4 +1. 40820.1,13/[(1-0,25).0,25.4.481,82 ]=132,4(mm)
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 12
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
Đường kính chia ngoài sơ bộ de1 của bánh răng chủ động là:
2Re
u2 +1
2.132,4
42 +1
de1 =
=
=64,22 (mm)
2.2.5.Xác định các thông số ăn khớp
a. Xác định mô đun vòng ngoài và vòng trung bình mte ,mtm :
+ Số răng bánh nhỏ Z1:
Từ de1 = 64,22 (mm) và tỉ số truyền u = 4 ,tra bảng (6.22) ,ta có: Z1p = 16
Với: HB1, HB2 < 350 Z1 = 1,6.Z1p = 1,6.16 = 25,6
chọn Z1 = 26 răng
dựa vào bảng (6.20), chọn hệ số dịch chỉnh đối xứng :
x1 = 0,38 ; x2 = -0,38
+ Đường kính trung bình và mô đun trung bình sơ bộ :
dm1 = (1 0,5Kbe )de1 (1 0,5.0,25).64,22 56,19(mm)
mtm = dm1 / Z1 56,19 / 26 2,16(mm)
Tra bảng 6.8Tr99/TL1, chọn mte theo tiêu chuẩn :
mte = 2,5 (mm)
Mô đun trung bình tính lại là:
mtm = mte.(1 – 0,5.Kbe) = 2,5.(1- 0,5.0,25) = 2,19(mm)
b. Xác định số răng :
dm1 56,19
Z1 =
=
= 25,66 lấy Z1 = 26
mtm
2,19
Z2 = u.Z1 = 4.26 = 104
Tỷ số truyền thực tế:
Z2 104
utt =
=
= 4
Z1
26
Sai lệch tỷ số truyền:
∆u =
utt ― u
4 ― 4
=
= 0% < 4%⇒푇 ỏ푎 푚ã푛
h
|
|
|
|
u
4
c. Xác định góc côn chia :
Z1
Z2
26
δ1 = arctg
= arctg
= 14,04°
104
δ2 = 90° ― δ1 = 75,96°
d. Xác định hệ số dịch chỉnh:
Đối với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta sử dụng chế độ dịch chỉnh đều:
x + x2 = 0
1
Tra bảng 6.20Tr112 [1] với Z = 26 ; u = 4, ta được: x = 0,38 x = 0,38
⇒
2
―
1
t
1
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 13
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
e. Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài :
Đường kính trung bình :
dm1 = mtm. Z1 = 2,19.26 = 56,94 (mm)
dm2 = mtm. Z2 = 2,19.104 = 227,76 (mm)
Chiều dài côn ngoài :
mte
2,5
2
Z21 + Z22
262 + 1042
= 134 (mm)
Re =
=
2
2.2.6. Xác định các hệ số và 1 số thông số động học:
Tỉ số truyền thực tế:
utt = 4
Vận tốc vòng trung bình của bánh răng:
πdm1n1 π.56,94.505,34
v =
=
= 1,51( m s)
60000
60000
Tra bảng 6.13Tr106/TL1 với bánh răng côn răng thẳng và v = 1,51 (m/s) ta
được cấp chính xác của bộ truyền là: CCX =8
Tra phụ lục 2.3 [250/TL1] với:
▪ CCX = 8
▪ HB < 350
▪ Răng thẳng
▪ v = 1,51 (m/s)
KHv = 1,05
Nội suy tuyến tính ta được :
KFv = 1,15
Từ thông tin trang 91 và 92 trong [TL1] ta chọn:
R =2,5…..1,25
a
ZR = 0,95
μm
HB<350, v = 1,51 5 (m/s) Z = 1.
≤
⇒
v
da2 ≈ dm2 = 227,76 (mm) < 700(푚푚)⇒KxH = 1
Chọn
YR = 1
YS = 1,08 ― 0,0695. ln(m) = 1,08 ― 0,0695. ln 2,5 = 1,02
Do
(mm)
da2 ≈ dm2 = 227,76
< 400(푚푚)⇒KxF = 1
Hệ số tập trung tải trọng :
KHβ = 1,13
KFβ = 1,25
– Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính về ứng
KHα,KFα
suất tiếp xúc, uốn: Do bộ truyền là bánh răng côn răng thẳng
⇒KHα = 1 và KFα
= 1
,
– Hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp
KHv KFv
xúc, uốn:
KHv = 1,05
KFv = 1,15
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 14
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
2.2.7. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng :
a. Kiểm nghiệm về ứng suất uốn :
u2 + 1
0,85.b.utd2m1
2T1KH
[σH] = ZM.ZH.Zε
< [σH]
- ứng suất tiếp xúc cho phép:
[σH]
=
. Z Z xH = 481,82.0,95.1.1 = 457,73 (MPa)
[σH] [σH] vK
R
ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp: Tra bảng
6.5Tr96[1]
⇒ZM = 274 MPa1 3
– Hệ số kể đến hình dạng hình học của bề mặt tiếp xúc: Tra bảng 6.12Tr106
ZH
[1] với
và
x1 + x2 = 0 β = 0°
ta được:
ZH = 1,76
– Hệ số trùng khớp của răng:
Zε
4 ― ε
Zε =
α , Với:
3
– hệ số trùng khớp ngang:
εα
1
1
1
1
εα ≈ 1,88 ― 3,2
+
= 1,88 ― 3,2
+
= 1,73
Z1 Z2
4 ― εα
26 104
4 ― 1,73
⇒Zε =
=
= 0,87
3
3
– Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
KH
= 1.1,13.1,05 = 1,19
KH = KHαKHβKHv
b- chiều rộng vành răng:
b = KbeRe = 0,25.134 = 33,5
Thay vào ta được:
(mm)
→lấy bw = 34 (mm)
u2 + 1
2T1KH
0,85.b.utd2m1
42 + 1
0,85.34.4.56,942
2.40820.1,19
σH = ZM.ZH.Zε
= 274.1,76.0,87
= 433,73 (MPa)
Kiểm tra:
[σH] ― σH
457,73 ― 433,73
.100% =
.100% = 5,24% < 10%⇒푐 ấ푝 푛 ậ푛.
h h
[σH]
457,73
b. Kiểm nghiệm về độ bền uốn:
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 15
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
2T1.KFYεYβYF1
σF1 =
≤ [σF1]
0,85.b--w.dm1mtm
σF1.YF2
σF2
=
≤ [σF2]
YF1
,
- ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:
[σF1] [σF2]
[σF1] = [σF1]. YRYSKxF = 252.1.1,02.1 = 257,04 (mm)
[σF2] = [σF2].YRYSKxF = 236,57.1.1,02.1 = 241,30 (mm)
– hệ số tải trọng khi tính vê uốn :
KF
KF = KFαKFβKFv = 1.1,25.1,15 = 1,44
– hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:
Yε
1
1
Yε =
=
= 0,58
εα 1,73
Yβ – Hệ số kể đến độ nghiêng của răng : Do là bánh răng côn răng thẳng :
Y = 1
⇒
β
– Hệ số dạng răng : Tra bảng 6.18 [109/TL1] với :
YF1,YF2
Z1
26
Z1v =
=
= 26,8
cos δ1 cos 14,04
Z2 104
Z2v =
=
= 428,69
cos δ2 cos 75,96
x1 = 0,38 ; x2 = ―0,38
YF1 = 3,51
Ta được:
YF2 = 3,63
Thay vào ta có :
2T1.KFYεYβYF1
2.40820.1,44.0,58.1.3,51
0,85.34.56,94.2,19
σF1 =
=
= 66,4 ≤ [σF1] = 257,04 (MPa)
0,85.bw.dm1.m
σF1.YF2 66,4.3,63
σF2
Thỏa mãn.
=
=
= 68,67 ≤ [σF2] = 241,30 (MPa)
YF1
3,51
⇒
2.2.8. Một vài thông số hình học của cặp bánh răng :
Đường kính vòng chia :
de1 = mte. Z1 = 2,5.26 = 65 (mm)
de2 = mte. Z2 = 2,5.104 = 260 (mm)
Chiều cao răng ngoài :
he = 2,2.mte = 2,2.2,5 = 5,5 (mm)
Chiều cao đầu răng ngoài :
hae1 = (1 + x1)mte = (1 + 0,38).2,5 = 3,45 (mm)
hae2 = (1 + x2)mte = (1 ― 0,38).2,5 = 1,55 (mm)
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 16
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
Chiều cao chân răng ngoài :
hfe1 = he ― hae1 = 5,5 ― 3,45 = 2,05 (mm)
hfe2 = he ― hae2 = 5,5 ― 1,55 = 3,95 (mm)
Đường kính đỉnh răng ngoài :
dae1 = de1 + 2.hae1.cosδ1 = 65 + 2.3,45.cos14,04° = 71,69 (mm)
dae2 = de2 + 2.hae2.cosδ2 = 260 + 2.1,55.cos75,96° = 260,75 (mm)
2.2.9.Bảng tổng hợp một vài thông số của bộ truyền bánh răng :
Thông số
Ký hiệu
Re
Giá trị
134(mm)
2,5(mm)
34(mm)
4
Chiều dài côn ngoài
Mô đun vòng ngoài
Chiều rộng vành răng
Tỉ số truyền
mte
b
utt
0°
Góc nghiêng của răng
Số răng của bánh răng
β
Z1
26
Z2
104
Hệ số dịch chỉnh chiều cao
Đường kính vòng chia ngoài
Góc côn chia
x1
0,38
x2
-0,38
de1
de2
δ1
65(mm)
260(mm)
14,04°
75,95°
δ2
Chiều cao răng ngoài
he
5,5(mm)
3,45(mm)
1,55(mm)
2,05(mm)
3,95(mm)
71,69(mm)
260,75(mm)
Chiều cao đầu răng ngoài
hae1
hae2
hfe1
hfe2
dae1
dae2
Chiều cao chân răng ngoài
Đường kính đỉnh răng ngoài
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 17
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
PHẦN 3 : TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN
3.1.Tính chọn khớp nối.
Thông số đầu vào:
Mômen cần truyền:
T = TII = 156471(N.mm)
TII
156471
3
Đường kính trục cần nối:
29,65 (mm)
dt dsb
3
0,2.
0,2.30
Chọn khớp nối.
Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục
Tt ≤ Tckfn
Chọn khớp nối theo điều kiện:
dt ≤ dckfn
Trong đó - Đường kính trục cần nối
dt
dt = 29,65 mm
Tt = k.T
k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [2] lấy k=1,2
–Mômen xoắn tính toán
Tt
T- Momen xoắn danh nghĩa trên trục:
T = TII = 156471 (N.mm)
Do vậy
(N.mm)
Tt = k.T = 1,2.156471 = 187765
= 187,76(N.m)
Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện
Tt = 187,76 N.m ≤ Tkcfn
dt = 29,65 mm ≤ dckfn
Ta được:
cf
kn
T = 250 N.m
cf
d = 32 mm
kn
Z = 6
Do = 105 mm
cf
Tra bảng 16.10bTr69 [2] với
(N.m)
Tkn = 250
ta được
l1 = 34 mm
l2 = 15 mm
l3 = 28 mm
dc = 14 mm
3.1.1.Kiểm nghiệm khớp nối.
Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:
a) Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi
2k.T
σd =
≤ [σd]
Z.Dodcl3
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 18
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su
[σ ]
σd
= 2 ÷ 4 Mpa
d
Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:
2kT
2.1,2.156471
σd =
=
= 1,52 < [σd]
ZD0dcl3
6.105.14.28
Thỏa mãn.
→
b) Điều kiện bền của chốt:
k.T.l0
0,1.d3c .D0.Z
σu =
≤ [σu]
Trong đó:
l2
15
l0 l1 34 41,5
2
2
[ ]- Ứng suất uốn cho phép của chốt.Ta lấy [ ]=(60
) MPa;
÷ 80
σu
σu
Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:
k.T.l0
0,1.d3c .D0.Z
1,2.156471.41,5
0,1.143.105.6
σu =
=
= 45,1 < [σu]
Thỏa mãn.
→
3.1.2.Lực tác dụng lên trục.
Ta có
Fkn = 0,2 Ft
2T 2.156471
Ft =
=
= 2980,4(N)
D0
105
→Fkn = 0,2.Ft = 0,2.2980,4 = 596,08(N)
Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:
Thông số
Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền được
Đường kính lớn nhất có thể của nối trục
Số chốt
Kí hiệu
Giá trị
cf
kn
250 (N.m)
32 (mm)
6
T
cf
kn
d
Z
Đường kính vòng tâm chốt
Chiều dài phần tử đàn hồi
105 (mm)
28(mm)
34 (mm)
14 (mm)
596,08 (N)
D0
l3
Chiều dài đoạn công xôn của chốt
Đường kính của chôt đàn hồi
Lực tác dụng lên trục
l1
dc
Fkn
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 19
Đồ Án Chi Tiết Máy
GVHD: Nguyễn Xuân Hành
3.2.Tính sơ bộ trục
3.2.1.Chọn vật liệu chế tạo trục.
Vật liệu làm trục chọn là thép 45 tôi cải thiện.
3.2.2.Tính sơ bộ đường kính trục theo momen xoắn.
Theo công thức 10.9Tr188 [1], ta có:
TI
40820
3
3
dsb1
≥
≥
=
=
= 19,95 ÷ 23,87(mm)
= 29,65 ÷ 37,36(mm)
0,2.[τ]
0,2.(15 ÷ 30)
TII
156471
3
3
dsb2
0,2.[τ]
0,2.(15 ÷ 30)
d1 = dsb1 = 20 (mm)
d2 = dsb2 = 35 (mm)
Chọn
⇒
Chiều rộng ổ lăn trên trục: Tra bảng 10.2Tr189 [1]:
dsb1 = 20 (mm) b01 = 15 (mm)
dsb2 = 35 (mm) b02 = 21 (mm)
với
⇒
3.2.3.Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục.
• Lực tác dụng lên trục I
Đề 43 : Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
SVTH: Nguyễn Văn Trứ
Trang 20
Tải về để xem bản đầy đủ
49 trang
28/03/2022
6060
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ dẫn động cơ khí", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_he_dan_dong_co_khi.docx
