Thuyết minh Đồ án Chi tiết máy

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

MỤC LỤC

PHẦN I:TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ...................................4

I. Tính chọn động cơ điện...............................................................................................4

4. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ: ......................................8

4.1 Kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ:.................................................................8

II. Phân phối tỉ số truyền. ...............................................................................................9

III. Xác định các thông số trên các trục ........................................................................11

PHẦN 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG .......................13

I. Thiết kế bộ truyền đai. ..............................................................................................13

II. Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp. .............................................................16

II. Kiểm tra điều kiện bôi trơn, chạm trục và sai số vận tốc .........................................41

Vậy sai số vận tốc thỏa mãn điều kiện làm việc ..........................................................44

PHẦN III:THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI ..........................................................45

I. Tính toán thiết kế trụ c ...............................................................................................45

2. Tính thiết kế trục ......................................................................................................45

2.1. Tải trọng tác dụng lên trục .....................................................................................45

2.2. Tính sơ bộ đường kính trục ...................................................................................48

2.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực .........................................49

2.4. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục ...................................................53

3. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ......................................................................62

II. TÍNH CHỌN THEN ................................................................................................71

1. Tính then trục I .........................................................................................................71

2. Tính then cho trục II .................................................................................................72

3. Tính then cho trục III ................................................................................................73

III. Tính chọn ổ lăn .......................................................................................................75

1. Tính chọn ổ cho trục I ..............................................................................................75

PHẦN 4 : CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỊ VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ LẮP

TRONG HỘP ...............................................................................................................87

I. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc đúc ....................................................................................87

II. Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp ...................................................89

III. Bôi trơn ổ lăn và hộp giảm tốc ...............................................................................93

Page 1

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

Lời Nói Đầu

Đất nước ta đang trên con đường Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá theo

định hướng XHCN trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan

trọng. Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế

sức lao động của con người. Để tạo ra được và làm chủ những máy móc như thế

đòi hỏi mỗi chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều. Là sinh viên khoa: Cơ

Khí Chế Tạo Máy em thấy được tầm quan trọng của những kiến thức mà mình

được tiếp thu từ thầy cô.

Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập dài là một công việc rất quan trọng

trong quá trình học tập bởi nó giúp cho người sinh viên nắm bắt và đúc kết được

những kiến thức cơ bản của môn học. Môn học Thiết kế sản phẩm với CAD là

một môn khoa học cơ sở nghiên cứu về thiết kế các chi tiết máy có công dụng

chung từ đó giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt

động và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làm cơ sở để vận dụng

vào việc thiết kế máy, vì vậy Thiết Kế Đồ án Môn Học Thiết kế sản phẩm với

CAD là công việc quan trọng và rất cần thiết

Đề tài thiết kế của nhóm em được thầy:

Ths. Lê Xuân Hưng giao cho là thiết kế trạm dẫn động băng tải. Với những kiến

thức đã học trên lớp, các tài liệu tham khảo cùng với sự giúp đỡ tận tình của

thầy cô giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của các bạn, nhóm em đã hoàn

thành được đồ án này.

Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều

nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót.Em rất mong được sự chỉ

bảo của các thầy, cô trong bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy để đồ án của em được

hoàn thiện hơn cũng như kiến thức về môn học này.

Nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn đã tận tình

giúp đỡ chúng em đặc biệt là thầy : Ths. Lê Xuân Hưng

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2015

Sinh viên:

Bế Quốc Chung

Lê Văn Chung

Page 2

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

Phạm Quang Chung

Tài liệu tham khảo

[I]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập I

Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2005

[II]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập II

Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2001

[III]. Chi Tiết Máy – Tập 1, 2.

Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản Giáo dục - 2006

[IV]. Tập bản vẽ chi tiết máy

Nguyễn Bá Dương - Nguyễn Văn Lẫm - Hoàng Văn Ngọc - Lê Đắc Phong.

Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp - 1978

Page 3

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

Page 4

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

PHẦN I:

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

I. Tính chọn động cơ điện.

1.Chọn kiểu loại động cơ điện:

Việc chọn một loại động cơ điện dùng cho hộp giảm tốc hiện nay rất đơn giản song

chúng ta cần chọn loại động cơ sao cho phù hợp nhất với hộp giảm tốc yêu cầu, phù

hợp với điều kiện sản xuất, điều kiện kinh tế… Để chọn được động cơ phù hợp ta phải

dựa vào đặc điểm của chúng. Hiện nay trên thị trường có các loại động cơ điện sau:

Hình 1.1 : Phân loại các dạng động cơ điện

* Động cơ điện một chiều có đặc điểm:

- Ưu điểm:

+ Có thể thay đổi trị số mômen và vận tốc góc trong phạm vi rộng.

+ Đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng.

- Nhược điểm:

+ Giá thành đắt, khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu

- Phạm vi sử dụng:

+ Được dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy,máy trục.....

* Động cơ điện xoay chiều một pha:

- Đặc điểm: Có công suất nhỏ.

- Phạm vi sử dung: Chỉ phù hợp cho các thiết bị gia đình.

Page 5

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

* Động cơ xoay chiều 3 pha (Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp):

* Động cơ ba pha đồng bộ:

- Ưu điểm:

+ Hiệu suất và cosφ cao, hệ số tải lớn.

- Nhược điểm:

+ Thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao vì phải có thêm thiết bị phụ để

khởi động động cơ.

- Phạm vi sử dụng:

+ Chúng được dùng cho các trường hợp cần công suất lớn (100kw) khi cần đảm

bảo chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc góc.

* Động cơ ba pha không đồng bộ roto dây cuốn:

- Ưu điểm:

+ Cho phép điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi nhỏ ( khoảng 5%), có dòng điện mở

máy thấp.

- Nhược điểm:

+ Hệ số cosφ thấp, giá thànhđắt, vận hành phức tạp.

- Phạm vi sử dụng:

+ Chỉ thích hợp trong phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của dây

chuyền công nghệ đã được lắp đặt.

*Động cơ bap ha không đồng bộ rôto ngắn mạch:

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo quản, có thể nối trực tiếp vào lưới điện ba pha

không cần biến đổi dòng điện.

- Nhược điểm:

+ Hiệu suất và hệ số công suất cosφ thấp so với động cơ bap ha đồng bộ,

không điều chỉnh được vận tốc.

 Từ những ưu, nhược điểm trên cùng với điều kiện hộp giảm tốc của ta, ta chọn:

Động cơ ba pha không đồng bộ roto ngắn mạch (lồng sóc).

Page 6

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

2.Tính công suất và số vòng quay của động cơ:

Động cơ được chọn phải có công suất P_dcvà số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều

kiện: P_dc≥ P_ctn_đb≈ n_sb

+ Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:

P

t



P_ct

_

Trong đó: P_ctlà công suất cần thiết trên trục động cơ.

P_tlà công suất tính toán trên trục máy công tác.

Trường hợp tải thay đổi: công suất tính toán là công suát làm việc trên trục máy công tác:

_2









ct









p

t

p

t

F.v

8000.2

1000

i



_^

P  P



1.0,4  0,4².0,3 0,5².0,3 11,27(kw)

t

lv

1000

ct

lv

ct

lv

t









ck

Do có ma sát nên công suất từ động cơ truyền đênn bang tải bị hao mòn khi đi qua

khớp nối, hai cặp bánh răng ăn khớp trong hộp giảm tốc, bốn cặp ổ lăn. Do vậy, hiệu

suất chung của hệ thống dẫn động là:

__k._b^C_r._b^T_t._o⁴_l._d

Trong đó:

_b^C_r

: Hiệu suất của một cặp bánh răng côn ăn khớp.

_b^T_t

: Hiệu suất của một cặp bánh răng trụ ăn khớp.

_ol

: Hiệu suất của một cặp ổ lăn.

_k

: Hiệu suất của khớp nối.

_d

: Hiệu suất của bộ truyền đai

Tra hiệu suất trong Bảng2.3[I] ta được:

Bỏnh răng trụ

Ổ lăn

Bỏnh răng cụn Khớp nối

0,96

Đai



0,97

0,993

1

0,95

`

Page 7

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

Hiệu suất chung của hệ thống dẫn động

__k._b^C_r._b^T_t._o⁴_l._d1.0,96.0,97.0,993⁴.0,95  0,86

Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là:

11,27

P 

13,1(kw)

ct

0,86

+ Số vòng quay của trục máy công tác là: n_lv

60000.v 60000.2

n_lv



 84,93(vg / ph)

.D

3,14.450

Trong đó: v là vận tốc vòng của băng tải (m/s)

D là đường kính của băng tải (mm)

+Số vòng quay sơ bộ của động cơ được xác định theo công thức:

60 f

n_đb

P

Trong đó : f là tần số của mạng điện xoay chiều. (f = 50 Hz)

p là số đôi cực (p = 2).

Ta thấy số vòng quay của động cơ không đồng bộ càng thấp thì kích thước và giá

thành càng cao. Tuy nhiên dùng động cơ có vận tốc càng cao thì lại yêu cầu giảm tốc

nhiều tức là tỷ số truyền của toàn hệ thống tăng lên dẫn đến kích thước giá thành của

các bộ truyền tăng lên. Ta chọn sơ bộ vòng quay đồng bộ của động cơ:

n_đb=1500(v/ph) tương ứng với số vòng quay kể cả sự trượt 3% là 1445(v/ph).

Khi này tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống được xác định:

n_db1455

u_sb



17,13

n_lv84,93

Tra theoBảng 2.4[I] tỷ số truyền nên dùng của hộp giảm tốc côn trụ và bộ truyền đai

u_h= (8 ÷ 31.5)

dai

u  (1.5 4)

nd

 u_n^_d (12 126)

Ta thấy u_sbnằm trong khoảng trên . Vậy tốc độ động cơ n_đb= 1500(v/ph) là thỏa mãn.

3.Chọn động cơ:

Qua các bước trên ta đã xác định được:

Page 8

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

Động cơ được chọn phải có công suất và số vòng quay sơ bộ thỏa mãn những điều

kiện trên.

Để chọn động cơ ta tra bảng Phụ lục P1.1;P1.2;P1.3[I]. Từ đó, ta chọn động cơ:

4A160S4Y3 có các thông số sau:

Tốc độ

Công suất

T_{m ax}

T_{d n}

T _k

%

Cos

Kiểu động cơ

quay

T _{d n}

(KW)

(v/ph)

4A160S4Y3

15

1460

0,88

89

2,2

1,4

4. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ:

4.1 Kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ:

Khi khởi động động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức cản của

hệ thống. Vậy:

P^dc P^dc(KW). Trong đó:

mm

bd

P_m^d_m^clà công suất mở máy của động cơ (KW)

P^dclà công suất ban đầu trên trục động cơ

bd

Với:

P^dc K_mmP^dc

mm

dm

T_k

K_mm



Là hệ số mở máy của động cơ

T_dn

K_bdlà hệ số cản ban đầu (sơ đồ tải trọng).

Từ các công thức trên ta tính được:

T_k

P^dc K_mm.P^dc

.P^dc1,4.15  21(KW)

mm

dm

T_dn

P^dc K_bd.P^dc 1, 3.13,1  17, 03(KW )

bd

lv

Ta thấy:

P^dc P^dc

mm

bd

.

Vậy động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc đặt ra.

4.2 Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ

Điều kiện quá tải :

Page 9

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

P^dc P^dc

max

qt

Trong : P_max^dc: công suất lớn nhất cho phép của động cơ (kw).

T

P^dc ^max.P^dc 2,2.15  33(kw)

max

dm

T_dn

dc

P_qt: công suất đặt lên trục động cơ khi quá tải , chính là công suất trên trục động cơ

có giá trị lớn nhất trong sơ đồ tải .

P^dc P^dc13,1(kw)

qt

lv

Vậy ta có :

P^dc15  P^dc13,1

max

qt

Vậy động cơ đã chọn phù hợp với điều kiện quá tải với động cơ .

II. Phân phối tỉ số truyền.

1. Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống:

n_dc1460

U_



17,19

n_lv84,93

Trong đó:

n_dclà số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph).

n_lvlà số vòng quay của trục công tác (v/ph).

Ta có:

U_U_h.U_d

Với :U_dlà tỉ số truyền của bộ truyền đai

U_d (0,150,1)U_ 0,15.17,19 1,6

Với : u_hlà tỉ số truyền của hộp giảm tốc.

U_

U_d

17,19

1,6

U_h



10,7

u_h= u₁.u₂

u₁, u₂là tỷ số truyền của các bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm.

2.Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc:

Hệ dẫn động hộp giảm tốc gồm 2 cấp bánh răng.

Page 10

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

F_t

6

5

4

3

1

2

Hình 1.2 Sơ đồ hệ dẫn động băng tải sử dụng hộp giảm tốc côn trụ

2.1 Tỉ số truyền của cấp chậm.

Với mong muốn nhận được chiều cao của hộp giảm tốc nhỏ nhất vì vậy ta sẽ tính tỉ số

truyền bộ truyền bánh răng cấp chậm u₂theoCông Thức 1.24 [VI]. Ta có tỉ số truyền

của cấp chậm (tỉ số truyền của bánh răng trụ):

_ba2.u_h

k_be(1 0,5k_be)²

3

u₂1,073

Trong đó: k_belà hệ số chiều rộng vành bánh răng côn. (k_be= 0,25 ÷ 0,3)

ψ_ba2là hệ số chiều rộng bánh răng trụ. ( ψ_ba2= 0,3 ÷ 0,4)

Nhằm đạt được mục đích trên ta tiến hành chọn k_bevà ψ_ba2theo các giá trị tối ưu, ta

được:

k_be= 0,3 và ψ_ba2= 0,4.

Khi đó Công thức 1.24[VI] trở thành Công thức 1.25[VI]:

u₂1,32.³u_h1,32.³10,7  2,9

2.2 Tỉ số truyền của cấp nhanh (tỉ số truyền của bánh răng côn):

u_h10,7

u₁



 3,69

u₂

2,9

Page 11

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

III. Xác định các thông số trên các trục.

1. Tính tốc độ quay của các trục (v/ph):

- Tốc độ quay của trục I:

n_dc1460

n_I



 912,5(v / ph).

u_d

1,6

- Tốc độ quay của trục II:

n_I912,5

n_II



 247,29(v / ph).

u₁

3,69

- Tốc độ quay của trục III:

n_II247,29

n_III



 85,27(v / ph).

u₂

- Tốc độ quay của trục công tác:

n_III85,27

2,9

n_ct



 85,27(v / ph).

u₃

1

2. Tính công suất danh nghĩa trên các trục (KW).

- Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:

P^ct

P^dc

13,1(KW ).

lv

u_

- Công suất danh nghĩa trên trục I:

P  P^dc._d._ol13,1.0,95.0,993 12,36(KW )

I

lv

- Công suất danh nghĩa trên trục II:

P  P ._b^C_t._ol 12,36.0,96.0,993  11,78(KW )

II

I

- Công suất danh nghĩa trên trục III:

P  P ._b^T_t._ol11,78.0,97.0,993 11,35(KW )

III

II

- Công suất danh nghĩa trên trục CT:

P  P ._k._ol11,35.1.0,993 11,27(KW )

ct

III

3. Tính mômen xoắn trên các trục (N.mm)

- Mômen xoắn trên trục động cơ:

Page 12

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

9,55.10⁶.P

9,55.10⁶.13,1

dc

T_dc

T_I



 85688,36(N.mm)

129356,71(N.mm)

 454927,41(N.mm)

n_dc

1460

- Mômen xoắn trên trục I:

9,55.10⁶.P 9,55.10⁶.12,36

I



n_I

912,5

- Mômen xoắn trên trục II:

9,55.10⁶.P

9,55.10⁶.11,78

247,29

II

T_II



n_II

- Mômen xoắn trên trục III:

9,55.10⁶.P

9,55.10⁶.11,35

III

T_III



 1271168,05(N.mm)

n_III

85, 27

- Mômen xoắn trên trục CT:

9,55.10⁶.P

9,55.10⁶.11,27

85,27

ct

T_CT



1262208,28(N.mm)

n_ct

4. Lập bảng số liệu tính toán:

Các kết quả tính toán trên là số liệu đầu vào cho các phần tính toán sau này, ta

lập bảng thống kê các kết quả tính toán đó như trong bảng 1.1 sau đây:

Bảng 1.1: Các kết quả tính toán động lực học trục.

Thông sốTrục

Tốc độ quay

Mômen xoắn

Tỉ số truyền

Công suất (KW)

13,1

(v/ph)

(Nmm)

Trục động cơ

1460

85688,36

1,6

Trục I

912,5

12,36

129356,71

3,69

2,9

Trục II

247,29

11,78

454927,41

Trục III

Trục CT

85,27

11,35

11,27

1271168,05

1262208,28

1

Page 13

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

PHẦN 2:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG

I. Thiết kế bộ truyền đai.

1. Chọn đai .

Dựa vào công suất động cơ, số vòng quay P = 15 (kw) , n = 1460 (v/ph) làm việc

của động cơ ta chọn đai làm việc cho động cơ là : (Đai hình thang hẹp)

Kích thước tiết diện (mm²)

Diện

Đường

Chiều

Ký hiệu

tích tiết kính

dài giới

diện A, bánh đai hạn l,

b_t

b

h

y_o

(mm)

nhỏ d₁,

(mm)

800 -

4500

Y_A

11

13

10

2,8

95

90 - 250

2. Các thông số của bộ truyền đai.

Ta chọn d₁= 224 (mm).

d₂ d₁.u.(1)

 d₂ 224.1.6.(1 0,02)  351,23(mm)

Trong đó :

u : là tỉ số truyền của bộ truyền đai

ɛ : hệ số trượt : ɛ = 0,01 ÷ 0,02.

Tra bảng 4.21 . Các thông số của bánh đai hình thang .

Ta có : d₂= 355(mm).

Vận tốc đai .

.d₁.n₁.224.1460

v 



17,1(m/ s)

60000

Đối với đai thang hẹp v < v_max=40 (m/s)

Thỏa mãn điều kiện .

Tỉ số truyền thực tế.

Page 14

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

d₂

355

u_t



1,62

d ₁.(1) 224.(1 0,02)

Độ sai lệch tỉ số truyền.

u_t u

0

 u  (

).100  1, 25

 4

0

u

Khoảng cách trục a.

Giá trị a được tính cần thỏa mãn điều kiện :

0.55.(d₁ d₂)  h  a  2(d₁ d₂)

 0.55.(224  355) 10  a  2(224  355)

 328.45  a 1158

Vậy ta chọn a = d₂= 355 (mm).

Chiều dài l .

 (d₁ d₂) (d₂ d₁)²

l  2.a 



2

4.a

.(224  355) (355 224)²

 l  2.355



2

4.355

 l 1631,1(mm)

Theo bảng 4.13 chọn chiều dài tiêu chuẩn l = 1800 (mm).

Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ.

v

i   i_max 10

l

17,1

 i 

 9,5  10

1,8

Vậy đai được chọn thỏa mãn điều kiện làm việc.

Dựa vào công thức [4.6] , ta xác định lại khoảng cách trục a theo chiều dài l .

  ²8²

a 

4

Trong đó :

.(d₁ d₂)

3,14.(224  355)

  l 

1800 

 890,5

2

d

 d ₁

2

 

 6 5 , 5

Vậy ta có a = 440 (mm).

Xác định số đai z .

Page 15

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

P₁. K

d

z 

4 .1 6



z



P₀.C _.C ₁.C .C

u

Trong đó :

P₁: công suất trên trục bánh đai chủ động (kw).

P₀: công suất cho phép (kw), được xác định bằng thực nghiệm . bảng [4.20].

Với v = 17,1 (m/s), d₁= 224 (mm), loại đai YA => P₀= 10,3

K_d: hệ số tải trọng động , bảng [4.7].

C_α: trị số của hệ số ôm .

Góc ôm :

= 180 – 57( d₂– d₁) = 176⁰> 120⁰

α

Vậy C_α= 1 – 0,0025(180 - α) = 0,99

Trị số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền C_u: tra bảng [4.17] với u = 1,6

Vậy C_u= 1,11

Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dài đai C_l:

Với l/l₀= 1 => C_l= 1

bảng [4.16].

Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng C_z.

Với P₁/[P₀] = 1,27 => C_z= 1

 Z = 2

Chiều rộng của đai : B = (z -1).t +2e =35 (mm).

Đường kính ngoài của đai : d_a= d + 2h₀= 224 + 2.3 =230 (mm).

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục .

- Lực căng trên một đai

780.P.k_d

1

F 

0

v.c_.z

Trong đó :

F_v: lực căng do lực ly tâm gây ra .

F_v= q_m. v²

bảng [4.20].

Tra bảng [4.22] ta có q_m= 0,118 (kg/m).

Vậy F_v= 34,5 (N) => F₀= 377,23 (N)

- Lực tác dụng lên trục.

Page 16

Thuyết minh đồ án chi tiết máy



2

F  2F .z.sin( )

r

0

 F  2.377,23.2.sin88

r

 F 1508(N)

r

II. Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp.

1. Chọn vật liệu cặp bánh răng côn và cặp bánh răng trụ.

Do hộp giảm tốc ta đang thiết kế có công suất trung bình, nên chọn vật liệu

nhóm I có độ cứng HB < 350 để chế tạo bánh răng.

- Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng,nên nhiệt luyện bánh răng lớn

đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị độ cứng.

H  H  10 15 HB





1

2

- Dựa vào Bảng 6.1 [I]: Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng, ta chọn:

Cặp bánh răng côn:

Giới hạn bền

Giới hạn chảy

Loại bánh

Nhiệt luyện

Độ rắn



_ch

^b(MPa)

(MPa)

Thép 45 – tôi

cải thiện

Bánh nhỏ

Bánh lớn

HB 241…285

HB 192…240

850

750

580

450

Thép 45 – tôi

cải thiện

Bánh nhỏ: Chọn độ rắn HB₁=250 (HB).

Bánh lớn: Chọn độ rắn HB₂=240 (HB).

Page 17

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

Cặp bánh răng trụ:

Loại bánh

Giới hạn bền

Giới hạn chảy

Nhiệt luyện

Độ rắn



_ch

b

(MPa)

750

(MPa)

Thép 45 – tôi

cải thiện

Bánh nhỏ

Bánh lớn

HB 192…240

HB 170…217

450

340

Thép 45

600

thường hóa

Bánh nhỏ: Chọn độ rắn HB₃=220 (HB).

Bánh lớn: Chọn độ rắn HB₄=210 (HB).

2. Xác định ứng suất cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ_H] và ứng suất uốn cho phép xác định theo các

công thức sau:

_H^o_lim

S_H

[_H] 

Z_RV_VK_XHK_HL

(1)

 ^o

S_F

[_F]  ^{F lim}Y_RY_SK_XFK_FCK_FL

(2)

Trong đó: Z_R– Hệ số xét đến độ nhám mặt răng làm việc.

Z_V– Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.

K_XH- Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.

Y_R- Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.

Y_S- Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với tập trung ứng suất.

K_XF- Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền

uốn.

Chọn sơ bộ: Z_RZ_VK_XH= 1 và Y_RZ_SK_XF=1 nên các công thức (1), (2) trở thành:

_H^o_lim

[_H] 

K_HL

(3)

S_H

_F^o_lim

S_F

[_F] 

K_FCK_FL

(4)

Trong đó:

_F^o_limlần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng

với số chu kì cơ sở.

_H^o_lim

,

Page 18

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

Giá trị của chúng được tra trong bảng 6.2, [I]. Vì ta chọn vật liệu bánh răng là

thép 45 thường hóa hay tôi cải thiện nên:

_H⁰_lim1 2HB  70 (MPa)

1

_F⁰_lim11,8.HB₁(MPa)

Vậy:

❖ Trong bộ truyền bánh

❖ răng côn:

Bánh nhỏ: Chọn độ rắn HB₁=250 (HB).

_H⁰_lim1 2HB  70  2.250  70  570(Mpa)

1

 _F⁰_lim1 1,8.HB₁ 1,8.250  450(Mpa)

Bánh lớn: Chọn độ rắn HB₂=240 (HB).

_H⁰_lim2 2HB₂70  2.24070  550(Mpa)

_F⁰_lim21,8.HB₂1,8.240  432(Mpa)

❖ Trong bộ truyền bánh răng trụ:

Bánh nhỏ: Chọn độ rắn HB₃=220 (HB).

_H⁰_lim3 2HB₃ 70  2.220  70  510(Mpa)

 _F⁰_lim3 1,8.HB₃ 1,8.220  396(Mpa)

Bánh lớn: Chọn độ rắn HB₄=210 (HB).

 _H⁰_{lim 4} 2HB₄ 70  2.210  70  490(Mpa)

_F⁰_lim41,8.HB₄1,8.210  378(Mpa)

❖ K_FC: Hệ số xét đến ảnh hưởng của việc đặt tải.

Vì hệ dẫn động ta thiết kế, tải được đặt một phía (bộ truyền quay 1 chiều)

 K_FC= 1

❖ K_HL,FL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải

trọng, được xác định theo công thức sau:

Page 19

Thuyết minh đồ án chi tiết máy

N_FO

N_HO

N_HE

m_F

m_H

K_FL



K_HL



N_FE

(5)

;

(6)

Với: m_H, m_F: bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.

Vì vật liệu ta chọn làm bánh răng có HB < 350 nên: m_H= m_F= 6

- N_HO: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.

2,4

HB

N_HO 30H

(H_HB– Độ rắn Brinen)

- Bộ truyền bánh răng côn:

Chọn độ rắn: bánh nhỏ HB₁=250

bánh lớn HB₂=240, khi đó:

N_HO1= 30.250^2,4= 1,71.10⁷

N_HO2= 30.240^2,4= 1,55.10⁷

- Bộ truyền bánh răng trụ:

Chọn độ rắn: bánh nhỏ HB₃= 220 ; bánh lớn HB₄= 210, khi đó:

N_HO3= 30.220^2,4= 1,26.10⁷

N_HO4= 30.210^2,4= 1,12.10⁷

- N_FO: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

Với tất cả các loại thép thì: N_FO= 4.10⁶

- N_HE, N_FE: số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.

Vì ở đây bộ truyền chịu tải động thay đổi, nên theo [I] thì:

N_HE= 60.c.(T /T_max)³.n_i.t_iTheo(6.7 ).[1]

i

N_FE= 60.c.(T /T_max)^mF.n_i.t_iTheo(6.8 ).[1]

i

Với: c, n, t_lần lượt là số lần ăn khớp trong một vòng quay, số vòng quay trong

1 phút và tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.

Ta có: c=1

2

t_11.0,8.365.24. (1.0,4  0,4³.0,3 0,5³.0,3)  23126,4(h)

3

Trong bộ truyền bánh răng côn:

N_HE2=60.c.(T /T_max)³.n_i.t_i= 60.1.912,5/3,69.23126,4(

)

3

1 .0,4  0,4 .0,3 0.5 .0,3

i

Page 20