Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Cách tính toán thiết kế các bộ truyền

Cách tính toán thiết kế các bộ truyền

MỤC LỤC LOI NOI DAU

DE BAI

*PHẦN I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN - PHÂN PHÓI TỶ SỐ TRUYỀN

CHƯƠNG 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN _

CHUONG 2 : PHAN PHOI TY SO TRUYEN

I— Ty so truyen chung

II — Công suât , momen xoăn trên từng trục :

*PHẢN II : TINH TOAN THIET KE CAC BO TRUYEN

CHƯƠNG I :TINH TOAN BO TRUYEN BANH RANG TRU RANG NGHIENG

I- Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng Với Các Số Liệu

II -Các thông số kích thước của bộ truyền CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KÉ BỘ TRUYỀN XÍCH

I -Chọn Loại Xích

II - Chọn sô răng đĩa xích :

IH Xác định bước xích P :

CHƯƠNG III : TINH TOAN THIET KE TRUC

I - Tinh Toán Thiết Kế Trục I :

II - Tinh Toan Thiét kê Trục II

CHƯƠNG 4 : CHON KHOP NOI - 0 LAN

I - Chọn Khớp Nối :

II - Chon O Lăn

CHUONG 5 : THIET KE HOP GIAM TOC

I —Chon Vat Liéu :

II - Chọn Bề Mặt Ghép Lắp Và Thân: ;

II - Xác Định Các Kích Thước Cơ Bản Của Vỏ Hộp Giảm Tôc

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời kì công nghiệp hóa ,hiện đại hóa hiện nay lĩnh vực kinh tế ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống và sản xuất Để có thể trở thành một người làm kinh tế giỏi đòi hỏi chúng ta phải có một sự hiểu biết về lĩnh vực quản lý sản xuất

_ Ban sé không ít lần thất bại để đạt đến thành công trong cuộc sống Chính vì thế để

có thê hạn chê tôi đa sự thât bại đó chúng ta cân phải có một sự đâu tư,cân nhăc,tính toán thật sự chính xác cho một dự án kinh tê nào đó dù lớn hay nhỏ

Môn học “QUẢN LÝ SẢN XUÁT”đã đáp ứng cho sinh viên phần nào những kiến

thức cần thiết đó ,nó giúp cho sinh viên hiểu được nhũng kiến thức quản lý nhất định ,đòi

hỏi người kinh đoanh phải nắm một lượng kiến thức như thế nào ? Qua đó tự nhận thức

củng cố và bồi dưỡng thêm vốn kiến thức của mình

Với dé tài nghiên cứu “ DỊCH VỤ RỬA XE 7 nội dung của đề tài này trình bày tương đối đầy đủ các bước tính toán để thu được lợi nhuận và thời gian hồi vốn của dịch

vụ Đề có thê cạnh tranh trên thị trường đòi hỏi người kinh doanh cân phải nghiên cứu thật

kỹ thị trường cũng như nhu cầu thị hiểu của người dân

Với vai trò là một sinh viên trong trường , trình độ còn thấp , kinh nghiệm thực tiễn

chưa có , do đó trong quá trình tìm hiểu cũng như tính toán có thể còn sai xót, em kính mong qui thay và các bạn góp ý và bổ sung

Em xin chân thành cảm ơn thầy “ ” la người đã trực tiếp giảng dạy, và giúp đỡ

em tận tình trong suôt thời gian thực hiện và hoàn thành môn học này.

* CHƯƠNG I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Để chọn động cơ điện cho bộ truyền trước hết ta phải tính công suất cần thiết

> Công suất cần thiết tính theo công thức [3.11] TR 89 [1]

V6i N : luc kéo bang tai(N)

v : van toc bang tai (m/s)

> Hiệu suất chung của toàn hệ được tính theo bảng [2.1 trang 27.TL4] :

3 Den ~ 7) Min Mo) 1), Trong đó :

Nr = 0,98 Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng

Nx = 0,97 Hiệu suất bộ truyền xích

No = 0,995 Hiéu suat một cặp ổ lăn Nkn = 0.99 Hiệu suât khớp nối

> Tịnh = 0,987x 0,98 x 0,99 x 0.995 3 = 0.927

2ng suất cần tiết 2 Ny = th =——=l14,6(kw)

> Công suât cân thiệt : ct 1, 05927

s* Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn 14,6 (kw) Dựa vào bảng phụ

lục 3P TR325[TL⁄4] ta chọn loại đông cơ AOrr 2-71-6* có công suât 17 kw

sô vòng quay 970vòng/ phút

+ CHƯƠNG II : PHÂN PHOI Ti SO TRUYEN

+ I- Tỉ số truyền chung của hệ thống :

„ —n _ 307.9

> u -2,61 =117,98(v/ phut)

+ I'— Công suất , momen xoắn trên từng trục :

1 Công suất trên từng trục :

Trục l:N¡ = Nạc x Nkn X Not = 17x 0,99 x 0,995 = 16,74 (KW) Trục 2 No = Ni x Nie No = 16,74 x 0,98 x0,995 = 16,32(KW) Truc bang tai: N3= N>x No = 16,32 x0,995= 16,24(KW)

2.Mô men xoăn trên từng truc :

P(KW) 17 16,32 16,24 16,24

+PHẢN II :

TINH TOAN THIET KE CACBO TRUYEN

%* CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN BỘ TRUYÈN BÁNH

RANG TRU RANG NGHIENG

I.Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng Với Các Số Liệu Sau :

- Thời gian phục vụ : 3 năm

- Mỗi năm làm viêc 300 ngày

- Mỗi ngày làm việc 2 ca

1- Chọn vật liệu chế tạo bánh răng :

-Với điều kiện đề bài đặt ra không có gì đặt biệt và trên quan điểm sản xuất đồng bộ hiện nay thì thếp nhiệt luyện là vật liệu chủ yếu đề chế tạo bánh răng.

- Hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình, ta chỉ cần chọn vật liệu nhóm llà thép tôi cải thiện

-Để tăng độ chịu mòn cho bánh răng ta chọn bánh răng lớn có độ rắn thấp hơn bánh

răng nhỏ 20 — 25 HB

- Chọn thép C45 tôi cải thiện có HB 180 —› 350

Dưa vào bảng 3.8 TR40 [4] ta chọn số liệu bánh răng như sau :

- Bánh răng nhỏ dùng thép C45 tôi cải thiện ,giới hạn bền öy, = 850 Mpa ; giới hạn chay 6, = 450 Mpa

- Bánh răng lớn dùng thép C45 tôi cải thiện có giới hạn bền 6, =750Mpa ;gidi han chảy ồcụ = 450 Mpa ;

- No số chu kì thay đôi về ứng suất cơ sớ khi thử về tiếp xúc:

Theo (CT_6.33_Tr 220 _TLI) ta có: No = 30 x HB™

Từ đó suy ra : Nuoi = 30 x HB?*=30 x 240°4 = 15,4 x10°

Nuo2=30 x HB2*= 30 x 21074 = 11,2 x 10°

- Ngọ Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

Nro = 5 x 10Ẽ với tất cả các loai thép (CT_6.48 Tr221_TL1)

- Nựẹ Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương (CT_6.35_Tr221_TLI)

- Hé số chiều rong vanh rang Wha; Woa

Theo 6.15 Tr 228 [1] voi banh rang đối xứng HB; ,HB; < 350 HB

Thi Wia= 0,3—> 0,5 tachon wpa = 0,4

Poa = Woa x (Upr + 1)/ 2 = 0,83 (CT Tr 256 TL1)

- Từ đó dựa vào bảng 6.4 206 [1] ta chon hé sỐ tập trung tải vào bề rộng bánh răng

Khg = 1,04 ; Krg = 1,09

3-Xác định thông số cơ bản của bánh răng trụ răng nghiêng :

a-Tính sơ bộ khoảng cách trục :

Theo 6.90 TR238[1] ta co :

TK

a,, = K(U,,, +1)3}) —“4— = 245,7 (mm)

° \ „Lối, Ï Ưu,

Trong d6 : Up = 3,15 5 Woa =0,4 ; Kup = 1,04

Kạ = 43; [đ„] = 228,75Mpa Theo tiêu chuân dãy ưu tiên trang 229.TLI

—> ay= 245,7 (mm) theo tiêu chuẩn ta chọn ay = 250 (mm)

b-Xác định thông số ăn khóp

Mô đun : m= (0,01 — 0,02) x ay = (0,01 — 0,02) x 250 = 2,5 —› 5 (mm)

Theo tiêu chuẩn bang 6.1 [1] chon m=2.5

c-Xác định số răng và góc nghiêng răng B :

Zu= 2cos/ _ 2cos(17,75) =1,721

\ sin 2a,, \ sin(2 x20)

Vì vật liệu chế tạo bánh răng là thép nên @, =20°

- Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc:

- Hé số tải trong khi tính về tiềp xuc Ky:

Ku = Kup Kua -Kuv Với : Kup = 1,04 Tra bang 6.4 Tr208[1]

Kya =1,13 hé sé ké dén phan bé tai trong khong déu 1én đôi bánh răng ăn khớp Tra bảng 6.11.Tr212_TLI

V„Ð đài

27, Ky, K ng

Kyy = 1+ hệ số kế đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn

khớp ,theo công thức 6.23,Tr 210.TLI

Vu =ồn x Øox V x {ct Trong đó :

ơy = 0,002 Hệ số ảnh hưởng sai số ăn khớp theo bảng 6.9 _221_TL4

#o = 61 Hệ số ảnh hướng của sai lệch các banh rang 1 va 2 bang 6.10 221 TL4 -Đường kính vòng lăn bánh nhỏ :

Công thức 6.71.229_TLI

sq = _ 2,5.46

-Đường kín vòng lăn bánh lớn:

6,65x105x121 44 2x164811x113x104 ”

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thỏa

e- Kiểm nghiệm răng về đô bn uỗn :

Theo công thức 6.92_293_ TLI

Y„F„K,Y,Y

5 F + <[6,]

bm,

Vì là bộ truyền bánh răng ăn khớp với Z;= I45 theo CT_ 6.80 TLI ta chọn

Y, =3,75

Kg = 1,55 1a hé sé tai trọng động ta chọn theo B.3.13 Tr48.TL4

Y,= 1/e, = 1/1,67=0,59 hệ số kế đến sự trùng khớp răng

Với s„ là hệ số trùng khớp ngang.(CT_6.92 _239_TLI)

- an =0,39_ Hệ số kể đến độ nghiêng răng (CT 6.92 _239_TLI)

Vậy điều kiện bền uốn được kiểm nghiệm thỏa

II -Các thông số kích thước của bộ truyền :

Khoảng cách trục : a„= 250 mm

Modun :m = 2,5

Chiều rộng vành răng : b„ị= 105 mm; by2 = 100 mm

Ty s6 truyén thuc : u=3,15

Goc nghiéng rang : B = 17,75 °

Sồ răng bánh răng : Z¡ = 46 răng ;Z¿= 146 rang

Hệ số dịch chỉnh răng :⁄¡= ⁄s=0

Đường kính vòng chia răng : dị = m x Z,/ cos B = 121 (mm)

dạ= mxZ;/cosj_ =380 (mm)

Bảng 6.2 196 TLI Đường kính vòng đỉnh răng :

đại =dị+2 xm= 121 + 2x 2,5 = 126 (mm) d= dg+2 x m=380 +2 x 2,5 =385 (mm)

Đường kính vòng chân răng :

dạ =dị— 2,5 xm = 114,75(mm) đẹp =dạ- 2,5 xm = 373,75 Lực tác dụng lên bánh răng nghiêng :

Chu tải trọng trung bình vận tốc thấp, vì vậy ta chọn xích con lăn, độ bền mòn cao, chế tạo không phức tạp , loại xích này được sử dụng rộng rãi,và khó lượng và

giá thành thấp hơn những loại xích khác

I- Chọn số răng dĩa xích :

- SỐ răng đĩa xích dẫn tính theo (Bảng 6.3_TL4)

Với xích ống con lăn có tỉ số truyền 2,61 ta chọn Z¡ = 25 răng

-_ Số răng đĩa xích bị dẫn :

Zz=Ux Z¡=2,61 x 25= 62,25 rang (CT.6.2_TL3)

Chon Z,=66 rang

III Xac dinh buéc xich P :

1- Công suất tính toán :

Theo CT.5.22.TLI hay 6.6 TL4_ 105

Hệ số điều kié sir dung : K= Kg Ky Ko Kae Ky Ke

Trong do :

K¿=l Hệ số tải trọng động ,dẫn bằng động cơ điện, lực tác đụng lên bộ

truyền tương đối êm

K,=1 Hệ số xét đến chiều dài xích

Ko=1 Hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền

K¿=1 Hệ số xét đến điều chỉnh lực căng xích ,trục xích điều chỉnh được

Ky = I,5 Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, bôi trơn định ki vì bộ truyền không

năm trong hộp giảm tốc

K,=L25 Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền , làm việc 2 ca

Vay: K=1x1x1x1x1,5x 1,25 = 1,875

- Theo CT 6.7_106[TL4] ta co :

-_ Công suất tính toán : ¥ =KxK_xK,xN

Trong d6 : K,= Zo, /Z; = 25/Z, = 1 hệ số răng đĩa dan

Với nại =400 vòng/ phút > Ky = no) /n, = 1,29

- N= 16,24 Nmm công suất danh nghĩa

- _ Vậy công suất tính toán :

=> ¥,=KxK_xK,xN=1,875x1x1,29x16,24 =39,2 Nmm

- Theo bang 5.4[TL1 ] với nại = 400 vòng / phút , chọn bộ truyền xích 1 đãy có

bước xích P„ = 38,1 thỏa điều kiện bền mòn N, < [N]E57.7

Theo tiêu chuẩn ta chọn X = 134 mắt xích

Chiéu dai xich : L= X x P, = 134 x 38,1 = 5105,4 mm

Tính lại chính xác lại khoảng cach truc theo 6.3_ 102 [TL4]

Với z và n lần lượt là số rang và SỐ vòng quay trong | phut của đĩa xích

[U]E20 tra theo bảng 6.7 109_TL4 4-Tính kiếm nghiệm xích về độ bền :

-Theo 5.15 [TLI] ta có :

Néu yêu cầu về kĩ thuật và kinh tế được đặt là chủ đạo thì:

Vì đường kính đĩa xích tương đối lớn rất khó chế tạo và không tiện sử dụng

Trong đó : K, là hệ số xét đên tác dụng của trọng lượng xích

Vì bộ truyền không nằm ngang nên ta chọn K,=1,05

+ CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KÉ TRUC

* Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng :

Luc vòng :

Fu =2 T¡ / địa =2724 (N)

a-Lực từ khóp nối tác dụng lên trục :

X May =0 <- Fen x 75 — Fr x 88 — Rex x 176 = 0

„ = Rex = - 1656 (N) (Chon chiêu ngược lại )

Thê (3) ta được: Rax = -378(N) ( Chọn chiêu ngược lại )

“> Tim tiết diện nguy hiểm :

Theo biểu đồ momen tiết điện nguy hiểm nhất tại B :

Momen tương đương tại B :

Mụ = (M3, + M3, +0,7572 =+j72050° +145728? + 0,75x164811?

= 218402 (Nmm)

Đường kính trục tai B (CT.10.15 357 TLI)

-_ Kiêm ngiệm trục theo ứng suât xoắn

Momen can xoắn (CT 10.25.359_TLI)

Tại B có sự tập trung ứng suất tại rãnh then theo 10.8_362_[TLI] ta có :

S.= = =15,89 Theo công thức 10.20.TLI

F_4+y T

ep ttm

Với 7, =0,25.0, =0,25.800 = 200 Mpa Theo CT.10.21.TLI

a- Chon then cho truc tai vi tri B (theo bang 7.3b tr 122_[TL3]) ta có :

Với trục có d = 45 mm ta chọn then bằng có chiều rộng b = 14 mm

Chiều cao h = 9mm 5 chiều sâu rãnh then trên trục t= 5 mm; chiều sâu rãnh then

trên lỗ t¡ = 4,1 mm

Chiều dài mayơ Lạ = ( 1,2 —> I,5) x d chọn Lạ = 65 (mm)

Chiều đài then :L = 0,8 x Ln= 52 theo tiêu chuẩn chọn L = 50 mm

Chiều đài làm việc của then : 1, =1—b=50-14=36mm Theo CT_16.1_TL1 D6 sau ranh then trén mayo: t, = 0,4.h = 0,4.9 =3,6mm

b- Kiém tra bén theo độ bên dập :

=> T= 14,8 < [t] = 120 Mpa Ta chon theo bảng 7.21_142_TL4

—> Then thỏa diều kiện bền cắt

II- Tính Toán Thiết kế Trục II :

a-Xét theo phương Y :

TX Fiy= 0 & -Ray — Fro + Rey + Fr = 0

» Mạx =0 © RaAyx 88 — MA + 88xRcy + (88+75)FR= 0

© Ray x 88 + 88 x Rey = 409245 N (2)

Giai (1) va (2) ta duoc : Ray = - 1078N chon chiéu ngược lai

Rcy=-3571N chọn chiều ngược lại

b- Xét theo phương X :

);F,=0©© Rax + Fro - Rex = 0

, oS Rex = 1332N (Chon chiéu ngugc lai ) Thê (3) ta được ; RAx= -1332N

c— Momen tại tiết diện nguy hiém 2 -

Dựa vào biêu đô momen ta thây tiệt diện nguy hiêm tại vị trí B

- Kiémngiém trục theo ứng suất xoắn

Momen cản xoắn (CT 10.25 359 TLI)

Š% =———————=7,l04 Theo công thức 10.20.TLI

So= = 2,44 Theo công thức 10.19.TLI

Voi t_, =0,25.0, =0,25.800 = 200Mpa Theo CT.10.21.TL1

Với trục có d = 50 mm ta chọn then bằng có chiều rộng b = 16 mm

Chiều cao h = 10mm, chiều sâu rãnh then trên trục t= 5 mm ; chiều sâu rãnh then

trên lỗ t; = 5,1 mm

Chiéu dai mayo L, = (1,2 — 1,5) x d chon L,, = 70 (mm)

Chiều dài then :L =0,8 x Lm= 56 theo tiéu chuẩn chọn L = 55 mm

Chiều đài làm việc của then : |, =1—b=55—16=39mm Theo CT_16.1_TL1

Độ sâu rảnh then trén mayo: ¢, = 0,4.h =0,4.10 = 4mm

b- Kiểm tra bên theo độ bên dập :

0 = Me ~129,1Mpa(CT.7.12 139 TL4)

t,xdxl,

da = 129,7 < [ồa] = 150 Mpa.Bảng 7.20_TL4

= then thỏa điêu kiện bên dập

c- Kiểm tra bền theo độ bn cắt :

—> Then thỏa diều kiện bền cắt

s* CHƯƠNG 4 : CHỌN KHỚP NÓI - O LAN

I- Chọn Khớp Nối :

1- Chọn khớp nối vòng đàn hồi, loại này có câu tao đơn giản , dễ chế tao thay

thế,đô tin cậy cao được sử dụng rộng rãi.Ngoài ra nó còn có khả năng giảm va

đập ,đề phòng cộng hưởng do đao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục

- Vật liệu làm chốt chọn thép C45 có

Ứng suất uốn cho phép: [du] = 70 Mpa

Ung suất dập gitta chét va éng: [83] =3 Mpa

Ta chọn theo công thức 9.22,9.23 234 TL4

-Momen xoắn tính toán :

M,= Kx My, = 1,5 x 164811 =2472165 Nmm