thiết kế bộ truyền bánh đai , tính toán thiết kế bánh răng, động cơ và tỷ số truyền

nguyên lý chi tiết máy, bài tập lớn , thầy hiến đh spkt tp hcm , phương án 25 ( đã đc ythaayf cho 9.8 điểm ) Uy tín : 0399476195 ( nói ít hiểu nhiều)..........................................................................................................

Phan Quốc Đạt

Mssv 20145482

Đề 1 – Phương án 25

Chương 1: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

I Chọn động cơ:

1 Công suất trên trục công tác:

 Điều kiện làm việc với số liệu ban đầu:

- Lực vòng trên tải xích: F = 3700 (N)

- Vận tốc tải xích: V = 1,3 (m/s)

- Số răng đĩa xích: Z = 19 (răng)

- Số giờ làm việc: a = 24000

 Đặc điểm của tải trọng:

- Tải trọng và đập nhẹ, quay 1 chiều

- Số ca: 1 ca

2 Tính toán công suất hệ thống:

Hiệu suất chung:

η = ηx.ηol3.ηBr.η

Tra bảng 2.3 trang 19 ta có:

ηx = 0,95 : Hiệu suất bộ truyền xích

ηol = 0.99 : Hiệu suất 1 cặp ổ lăn

ηBr = 0,98 : Hiệu suất 1 cặp bánh răng

η = 1 : Hiệu suất nối trục.

- Vậy η = 0,95.0,993.0,98.1 = 0.903

3 Chọn động cơ:

Ta có: công suất máy công tác:

Plv = 1000F V =3400.1,3

1000 =4,81(KW ) Công suất cần thiết cho động cơ

Pct = P η= 4,81

0.903=5,327 (KW ).

Ta có Pct nên ta cần chọn động cơ có công suất thỏa điều kiện

Pđc > Pct Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ:

Ta có vận tốc trục công tác: V = Z P n lv

60∗1000=¿n lv=60000V

19.75 =54.737 v / ph Với Z = 19(răng)

p = 75(mm)

V = 1,3 (m/s)

+ Chọn tỉ số truyền:

+ Chọn sơ bộ tỉ số truyền: u sb=u x∗u h=14

Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền xích và hộp giảm tốc khai triển 1 cấp theo bảng tỉ số truyền dưới ta chọn sơ bộ:

n sb=n lv u sb=54.737∗14=766,318

+ Chọn số vòng quay đồng bộ: n đb=750 v / ph

Ta cần chọn động cơ có công suất thỏa điều kiện:

n đb=750( v

ph)

T mm

T ≤ K qt=T k

T dn

Kết quả:

Hệ số quá tải (T T k

2) Phân phối tỉ số truyền:

+ Tỉ số truyền thực:

u t=n đc

n lv=

720

54.737=13,154

+ Chọn tỉ số truyền của HGT cấp 1: u br=5

+ Tính tỉ số truyền ngoài của HGT:

u x= u t

u br=

13,154

5 =2,631

Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền:

∆ u=¿ u t−u∨¿

u t=¿13,154−(5∗2,631)∨13,154¿ =2.85% ≤ 4 %¿ ¿ +Tính toán số vòng quay trên các trục:

- Trục 1 n1=n đc=720(v / ph)

- Trục 2: n2=n đc

u br=

720

5 =144(v / ph)

- Trục làm việc : n lv=n2

u x=

144 2,631=54,732(v / ph) +Tính công suất trên các trục:

- Trục 2: P2= P lv

η x∗η ol=

4,81 0,95∗0.99=5,11 kW

- Trục 1: P1= P 2

η br∗η ol=

5,11 0,98∗0.99=5,27 kW

- Trục động cơ: P đc= P 1

η∗η ol=

5,11 1∗0.99=5,16 kW + Tính momen trên các trục

Trục động cơ: T đc=9.55 106P đc

9.55 x 106∗5,16

720 =68441.7 (N mm)

Trục 1: T1=9.55 x 106P1

9.55∗106∗5,27

720 =69900.7(N mm)

Trục 2: T2=9.55 x 106P2

9.55 x 106∗5,11

144 =338892.4 (N mm)

Trục làm việc: T lv=9.55∗106P lv

9.55 x 106∗4,81 54.737 =839203.83(N mm)

Trục

Moomen xoắn(N.mm) 68441.7 69900.7 338892.4 839203.83

Chương 2 Tính toán thiết kế bộ truyền BR trong HGT

Thông sô đầu vào

P= P1= 5,27 (kW)

T1= TI=69900,7 (N.mm)

n1= nI=720 (vòng/phút)

u= ubr= 5

Lh= 24000 (giờ)

Chọn vật liệu

Vật liệu Nhiệt luyện Giới hạn bềnGiới hạn chảy σ ch Độ rắn

BR dẫn Thép 45X Tôi cải thiện 850 (MPa) 650 (MPa) HB 250

BR bị dẫn Thép 45X Tôi cải thiện 850 (MPa) 650 (MPa) HB 230

Chọn độ cứng: HB1=250; HB2=230

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- [σ H 1]=σ Hlim 1 ° K HL

S H =

570.1 1,1 =518(MPa)

- [σ H 2]=σ Hlim 2 ° K HL

S H =

460.1 1,1 =418(MPa)

Tra bảng ta có (S H=1,1 ;KHL=1; σ° Hlim1=2 HB1+70=570; σHlim 1 ° =2 HB2+70=460)

Ứng suất uốn cho phép:

- [σ F 1]=σ ° Flim1 K FC K FL

450.1 1,75 =257( MPa)

- [σ F 2]=σ ° Flim 2 K FC K FL

414.1 1,75 =237 (MPa)

(S F=1,75 ; KFL=K FC=1 ;σ° Flim 1=1,8 HB1=450 ;σFlim2 ° =1,8 HB2=414)

Chọn [σ H]=[σ H 1]+[σ H 2]

518+418

2 =468(MPa)

- [σ H]max=2,8 σch=2,8.650=1820(MPa)

- [σ F 1]max=[σ F 2]max=0,8 σch=0,8.650=520(MPa)

+ Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

- a w=K a (u+1)√3 T1 K Hβ

[σ H]2 u ψ ba=43 (3,15+1 )

3

√46869900,7.1,052.3,15 0,5=106,5(mm) Tra bảng ta có (K a=43 ;ψba=0,5 ; KHβ=1,05¿

- ψ bd=0,53.ψba (u+1)=0,53.0,5 (3,15+1)=1,099

Chọn a w=105(mm)

+ Xác định môđun m n:

- m n=(0,01 ÷ 0,02) aw=1,05 ÷ 2,01(mm)

Chọn m n=2(mm)

+ Xác định số răng và góc nghiêng β:

Ta có: a w=0,5.m n (Z1+Z2)

cos ⁡(β )

Bánh răng nghiêng => Chọn β=10 °

- Z1=2 a w cos ⁡(β)

m n(u+1) =

2.105 cos ⁡(10)

2.(3,15+1) =24,92=¿Chọn Z1=24

- Z2=u Z1=3,15.24=75,6=¿Chọn Z2=76

- Z t=Z1+Z2=24+76=100

Tính lại góc nghiêngβ: cos( β )= m n Z t

2.a w

=2.100 2.105 => β=17,75 °

Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền:

∆ u=|u t−u|

|7624−3,15|

3,15 =0,53 %≤ 4 % + Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc σ H

Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

- σ H=Z M Z H Z ε √2 T1 K H (u+1 )

b w u d w12

 σ H=274.1,695 0,785

√2.70431 1,258 (7624+1)

52,5.76

24.50,4

2=480,25 ( MPa)

Ta có: Z V=1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhóm R a=2,5 … 1,25 μmm, do đó Z R=0,95, với

d a<700 mm , K xH=1

- [σ H]=[σ H] Z V Z R K xH=468.1.0,95 1=444,6(MPa)

Do σ H>[σ H]do đó cần tăng thêm khoảng cách trục a w và tiến hành kiểm nghiệm lại Kết quả được:

a w=135(mm), σH=333,9<[σ H]=¿444,6

Tra bảng ta có:

- Z M=274 MPa1/ 3

- Z H=√2 cos β b/sin 2 α tw=√2 cos(16,647 )

sin (2.20,92) =1,695

- Tgβ b=cos αt tgββ=cos(20,92) tgβ (17,75)=¿ β b=16,647°

- α t=α tw=arctgβ(cosβ tgβα )=arctgβ(cos⁡(17,75) tgβ(20) )=20,92°

- ε β=b w sinβ

0,5.105 sin ⁡(17,75)

πm 2 =2,547 ≥ 1

- Z ε=√1/ε α=√1 /1,623=0,785

- ε α=[1,88−3,2(Z11+

1

Z2) ] cosβ=[1,88−3,2(241 +

1

76) ] cos(17,75 )=1,623

- d w 1= 2 a w

u m+1=

2.105 76

24+1

=50,4

- Vận tốc vòngβ :v =πm d w 1 n1

60000=πm 50,4

960

60000=2,53 (m/s) Với v=2,53 (m/s) ta dùng cấp chính xác 9 => Chọn K Hα=1,16

- v H=δ H gβ o v √a w/u m=0,002.73 2,53 √105/7624 =2,127

Ta có: δ H=0,002; gβo=73

- K Hv=1+ v H b w d w1

2 T1K Hβ K Hα=1+

2,127.0,5 105 50,4 2.70431.1,05 1,16=1,0328

- K H=K Hβ K Hα K Hv=1,05.1,16.1,0328=1,258

+ Kiểm nghiệm độ bền uốn:

-σ F 1=2.T1 K F Y ε Y β Y F 1

b w d w1 m=2.69900,7 1,66 0,616 0,873

3,8 0,5.105 50,4 2=89,6 MPa<[σF 1]=334,6 MPa

- σ F 2=σ F 1 Y F 2

Y F 1=89,6.

3,61 3,8 =85,12 MPa<[σF 2]=308,6 MPa Tra bảng ta có: K Fβ=1,1 ; KFα=1,4 ; δF=0,006

- v F=δ F gβ o v √a w/u m=0,006.73 2,53 √105/7624 =6,38

- K Fv=1+ v F b w d w1

2 T1K Fβ K Fα=1+

6,38.0,5 105.50,4 2.70431 1,1.1,4 =1,08

- K F=K Fβ K Fα K Fv=1,1.1,4 1,08=1,66

- Y ε=1/εα=1/1,623=0,616

- Y β=1− β

140=1−

17,75

140 =0,873

Số răng tương đương:

- Z v1= Z1

cos3β=

24 cos3(17,75)=28

- Z v 2= Z2

cos3β=

76 cos3(17,75)=88 Tra bảng ta được: Y F 1=3,8 ;YF 2=3,61

Với m = 2 (mm), Y S=1,08−0,0695 ln (2)=1,032;YR=1(bánh răngβ phay ); KxF=1 do đó :

- [σ F 1¿=[σ¿¿F 1] Y S Y R K xF=257.1,302.1 1=334,6 MPa¿

- [σ¿¿F 2]=[σ¿ ¿F 2].Y S Y R K xF=308,6 MPa¿ ¿

+ Kiểm nghiệm răng về quá tải

Ta có K qt=T max

- σ H 1 max=σ H √K qt=480,25√2,3=728,3 MPa<[σ H]max=1820 MPa

- σ F 1 max=σ F 1 K qt=89,6.2,3=206,08 MPa<[σF 1]max=520 MPa

σ F 2 max=σ F 2 K qt=85,12.2,3=195,78 MPa<[σ F 2]max=520 MPa

Chương 3: Tính toán thiết kế bộ truyền xích a)Thông số đầu vào

1.Điều kiện làm việc:

-Đặc tính làm việc: Va đập nhẹ

-Số ca: 1

-Góc nghiêng: 120

2.Các thông số làm việc trên bộ truyền:

+ Công suất trên trục bánh dẫn, P2: 5,11 (kW)

+Tốc độ quay trên trục bánh dẫn,n2: 144 (v/ph)

+ Tỉ số truyền của bộ truyền xích, u12: 2,63

b)Trình tự thực hiện

1 Chọn loại xích: Vì tải trọng va đập nhẹ, vận tốc thấp nên chọn xích con lăn làm dẫn động truyền

2 Chọn số răng đĩa xích Z1 và Z2

- Z1=29-2u=29-2*2,63=23,74=> chọn Z1=25

- Z2=u.z1 =2,63*25=65,75 => chọn Z2 =67

-TST thực tế ut=z z2

1

=67

25=2,68

- Kiểm tra sai lệch TST:Δu=u=(u t u−u)

t

=(2,68−2,63) 2,68 =1.86%<4%

3.Xác định bước xích p

Bước xích p được tra theo bảng 5.5[1] với điều kiện Pt ≤ [P0]

- Công suất tính toán: Pt= P 1∗k∗k z∗k n

k d =5.11∗2.11∗1∗1.391 =14.99 Trong đó:

Kd=1: Xích 1 dãy

kz=25z

1

=25

25=1: Hệ số răng

kn=n01

n1 =

200

144=1.39: Hệ số vòng quay k=kđ.k0.ka.kdc.kbt.kc(Tra bảng 5.6)

kđ=1.3: Tải va đập nhẹ

k0=1.25: Đường nối 2 tâm đĩa xích so với phương ngang >60o

ka=1: a nằm trong khoảng 30p< a< 50p ( chọn a =40p)

kdc=1: Vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích

kbt=1.3: Môi trường làm việc có bụi

kc=1 : Làm việc 1 ca

=>k=1.35*1*1*1*1.25*1.25=2.11

=>Pt=14.99≤[P0]=19.3=> chọn bước xích p với n01=200 vòng/phút

p=31.75≤ pmax

Sai số Δu=P=19.3−14.9914.99 ∗100 %=22.33 %

ΔP P ⩾10% Không phù hợp với mong muốn.

Chọn lại z1=27,=¿z2=73

TST thực tế ut=z z2

1

=73

27=2,70

- Kiểm tra sai lệch TST:Δu=u=(u t u−u)

t

=(2,70−2,63) 2,70 =2.59%<4%

3.Xác định bước xích p

Bước xích p được tra theo bảng 5.5[1] với điều kiện Pt ≤ [P0]

- Công suất tính toán: Pt= P 1∗k∗k k z∗k n

d =5,11∗2.11∗0,93∗1.393 =4.65 Trong đó:

Kd=3: Xích 3 dãy

kz=25z

1

=25

27=0.93: Hệ số răng

kn=n n01

1

=200

144=1.39: Hệ số vòng quay k=kđ.k0.ka.kdc.kbt.kc(Tra bảng 5.6)

kđ=1: Tải trọng làm việc êm

k0=1.25: Đường nối 2 tâm đĩa xích so với phương ngang >60o

ka=1: a nằm trong khoảng 30p< a< 50p ( chọn a =40p)

kdc=1: Vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích

kbt=1,3: Môi trường làm việc có bụi

kc=1,25 : Làm việc 2 ca

=>k=1.1.1.1.1,3.1,25=2,11

=>Pt=4.65≤[P0]=4.8=> chọn bước xích p với n01=200 vòng/phút

p=31.75≤ pmax

Sai số Δu=P=4.8−4.654.65 ∗100 %=3,2 %

=> Chọn bước xích là 19.05 mm

4) Xác định khoảng cách trục a và số mắt xích X

+ Chọn a sơ bộ: a sb=(30 ÷ 50) p=40*19.05=762 mm

+ Tính số mắt xích X:

X = 2 a

z1+z2

2 +

p

a(

z2−z1

2 πm )

2

=2∗762 19.05 +

27+73

2 +

19.05

762 ∗(73−272∗3.14)2=131.34 Chọn X=132

+ Tính lại khoảng cách trục a:

a¿

=0,25 p¿¿0,25.19 05¿¿766.37(mm)

Để xích không chịu lưc căng quá lớn, giảm a một lượng: a= a*-∆a=764 (∆a=(0.002÷0.004)a*)

+ Tính số lần va đập xích trong 1 giây:

i= z1n2

15 x=

23.144

15.146=1.96< [i]= 30

[i] số lần va đậpcho phép (theo bảng 5.9)

5) Kiểm nghiệm xích về độ bền:

k đ∗F t+F0+F v ⩾[S]

Ft: lực vòng

Ft=1000 P V 1000 P V

Ta cóV = z1∗p∗n1

60.1000 =

27∗19.05∗144

60000 =1,23(m/s)Ft=

1000.5,11 1.23 =4154.5(N )

Fv : lực căng do lực ly tâm sinh ra

F v=q V2=3.5∗1.232=5.29 (N)

Fo :

lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

Fo=9.81∗k f∗q∗a=9.38*2*0.773*5.8=88N

[S] Hệ số an toàn tra bảng 5.10

Q=108*103

k đ Hệ số tải trọng

Vậy s= 108∗10

3 1.2∗4154.5+88+5,29=21.27 ⩾ [S]=8.2

6) Xác định thông số của xích và lực tác dụng lên trục:

Đường kính đĩa xích

sin(z πm1)

= 19.05 sin(27πm )=164.09(mm)d2

sin(z πm2)

= 19.05 sin(73πm )

=442.79(mm)

d a 1=p(0,5+cot gβ πm

z1)=19.05∗(0,5+cot gβ πm

27)=172.51(mm)

d a 2=p(0,5+cot gβ πm

z2)=19,05(0,5+cot gβ πm

73)=451.91(mm)

Với r = 0,5025 dl+0,05 = 0,5025*11.91+0,05= 6,03(mm)

tra bảng 5.2 với p=19.05 ta chọn dl=11.91

df1= d1-2r= 139.9 - 2.6.03= 127.84 (mm)

df2= d2-2r= 600.42 - 2.6.03= 588.36 (mm) Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích

σ H 1=0,47√k r(F t k đ+F vd)E

A k d

Với z1=23:

Fvđ lực va đập trên một dãy xích

F vd=13.1 0−7.∗ p3

∗m

¿13∗10−7∗144∗19 53∗3=4.16(N )

Với m=3:số dãy xích

Kd = 3 hệ số phân bố không đều tải trọng động (ứng với xích 3 dãy)

Kr= 0,444 :hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích

Ft = 4154.5 (N):lực vòng

E= 2,1*105 (MPa) :mođunt đàn hồi

A= 265 (mm2) :diện tích chiều mặt tựa bản lề A

Kđ=1.35

σ H 1=0,47√0,444∗(4154.5∗1.35+4.16 )∗2.1∗1 05

265∗3 =381.33 ( MPa) Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt ứng suất tiếp xúc cho phép [σ]=600 (MPa )đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1

Tương tự với σ H 2 ≤[σ H] với cùng vật liệu và nhiệt luyện

Xác định lực tác dụng lên trục

Fr= Kx.Ft Trong đó

Kx= 1,05 hệ số kể đến trọng lượng xích khi bộ truyền nằm ngang

Ft= 4154.5 (N)

Fr= 4154.5 *1.05= 4362,23(N) 7) Tổng hợp thông số bộ truyền xích:

Loại xích Con lăn