BÀI tập lớn CHI TIẾT máy đề số 1 THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG BĂNG tải phương án số 37

• Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động:Trong đó: : Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp.. Phân bố tỉ số truyền: • Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền độ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY



BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY Học kì I/ Năm học 2021-2022

ĐỀ TÀI

Đề số 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Phương án số: 37

Sinh viên thực hiện: HUỲNH VĂN NIN MSSV: 1914572

Người hướng dẫn: Gv NGUYỄN VĂN THẠNH

MỤC LỤC

PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƯƠNG PHÁN – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

– PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 4

PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH 10

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 14

PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC 26

PHẦN 5: THIẾT KẾ THEN 35

PHẦN 6: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƯƠNG PHÁN – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

– PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.2 Chọn động cơ:

1.2.1 Xác định công suất cần thiết:

• Xác định công suất trên trục công tác:

Trong đó:

F: lực vòng trên xích tải (N)

v: vận tốc băng tải (m/s)

• Hiệu suất truyền động toàn bộ hệ thống:

Trong đó hiệu suất các bộ truyền ta chọn từ Bảng 2.3/19 Tài liệu [I]:

: hiệu suất bộ truyền xích

: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

: hiệu suất khớp nối

: hiệu suất ổ lăn

• Ta được:

• Công suất cần thiết của động cơ :

1.2.2 Xác định số vòng quay đồng bộ của động cơ:

• Số vòng quay trên trục công tác:

Trong đó:

: Vận tốc băng tải

: Đường kính tang dẫn

• Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động:

Trong đó:

: Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp

: Tỉ số truyền bộ truyền động xích

• Dựa vào Bảng 2.4/21 Tài liệu [I] chọn và ta được:

• Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

• Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:

1.2.3 Chọn động cơ:

• Dựa vào công suất cần thiết tính được và số vòng quay đồng bộ của động cơ Động cơđược chọn phải có công suất và số vòng quay động cơ thỏa mãn điều kiện:

• Ta chọn động cơ 4A Động cơ 4A được chế tạo theo GOST 19523-74 thay thế các động

cơ cũ A2, A01 và AO2 nói chung có khối lượng nhẹ hơn khoảng 18% so với A2 và A02,cũng đồng thời nhẹ hơn so với DK và K Mặt khác có phạm vi công suất lớn hơn và sốvòng quay đồng bộ rộng hơn so với DK và K

• Dựa vào Bảng 1.3/237 Phụ lục Tài liệu [ ] Ⅱ ta chọn động cơ 4A132S4Y3 có các thông

dn

T

Tmax

4A132S4Y3 7,5 1455 87,5 0,86 2 2,2

1.3 Phân bố tỉ số truyền:

• Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động:

Trong đó:

: Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc bánh răng trụ cấp nhanh

: Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc bánh răng trụ cấp chậm

• Ta có:

• Dựa vào Bảng 3.1/43 Tài liệu [I] chọn thì ta được và

• Tỉ số truyền bộ truyền động xích:

• Phân bố tỉ số truyền trong hộp giảm tốc:

• Chọn tỉ số truyền giữa cặp bánh răng trụ cấp nhanh và cặp bánh răng trụ cấp chậm:

• Tỉ số truyền của cặp bánh răng trụ cấp chậm:

• Tỉ số truyền của cặp bánh răng trụ cấp nhanh:

• Tỉ số truyền cuối cùng của hộp giảm tốc:

1.4 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MÔMEN VÀ SỐ VÒNG QUAY TRÊN CÁC TRỤC:

• Tính công suất trên các trục:

• Bộ truyền xích con lăn nột dãy, với:

2.2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền:

• Theo bảng 5.4, với chọn số răng đĩa nhỏ do đó số răng đĩa lớn:

• Theo công thức 5.3, công suất tính toán:

k được tính từ các hệ số thành phần cho trong bảng 5.6, với:

: hệ số tải trọng động: dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác động lên bộ truyền tương đối êm

: hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục:

: hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền: đường nối hai tâm

đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc

: hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích: trục

điều chỉnh được

: hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: bôi trơn nhỏ giọt

: hệ số xét đến chế độ làm việc: làm việc 2 ca

• Chọn số mắt xích chẵn

• Chiều dài xích:

• Tính lại khoảng cách trụt: Theo công thức 5.13:

} }

• Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng:

Lực căng do lực ly tâm gây nên:

Lực căng ban đầu của xích: (với : bộ truyền nghiêng 1 góc < 40°)

• Do đó:

• Theo bảng 5.10 với , Vậy : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

2.2.4 Đường kính đĩa xích:

• Theo công thức 5.17 và bảng 13.4:

Với và

(xem bảng 5.2)

• Các kích thước còn lại tính theo bảng 13.4

• Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5.18:

- Trong đó với ; (xích 1 dãy), lực đập va đập trên 1 dãy xích theo công thức 5.19:

• Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [, đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 Tương tự, với cùng vật liệu và nhiệt luyện)

2.2.5 Xác định lực tác dụng lên trục:

• Theo công thức 5.20:

- Trong đó đối với bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 20°,

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

3.1 Thông số kỹ thuật:

• Thời gian phục vụ L: 6 năm

• Quay một chiều, tải trọng tĩnh, làm việc 2 ca (1 năm làm việc 340 ngày, một ca làm việc

• Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây

ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau theo bảng 6.1 chọn:

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285 có ,

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192 240 có ,

3.3 Xác định ứng suất cho phép:

• Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB180 350, ; ; ;

• Chọn độ rắn bánh nhỏ ; độ rắn bánh lớn khi đó ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:

• Theo công thức 6.5, số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:

• Theo công thức 6.7, số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương:

c: số lần ăn khớp trong một vòng quay.

t: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

, : hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vự và chế độ tải trọng của bộ truyền

• Theo công thức 6.1a và 6.2a, ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép:

- Trong đó:

, : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn tra bảng 6.2

: hệ số xét ảnh hưởng đặt tải, khi đặt tải một phía (bộ truyền quya một chiều)

• Với bộ truyền cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo công thức 6.12, ứng suất tiếp xúc cho phép:

• Với bộ truyền cấp chậm dùng răng thẳng và tính ra đều lớn hơn nên , do đó

• Theo công thức 6.10 và 6.11, ứng suất quá tải cho phép:

3.4 Tính toán cặp bánh răng cấp nhanh:

3.4.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

• Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

- Trong đó:

: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, theo bảng 6.5

: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, xác định theo công thức 6.34:

+ Theo công thức 6.35, góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:

+ Với góc ăn khớp:

+ Do đó:

: hệ số trùng khớp của răng, theo công thức 6.36b:

+ Với : hệ số trùng khớp ngang, xác định theo công thức 6.38b:

+ Với : hệ số trùng khớp dọc, xác định theo công thức 6.37:

+ Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, được xác định theo công thức 6.39:

: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều gữa các đôi răng đồng thời ăn khớp

: trị số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp, theo bảng 6.15 với dạng răng nghiêng : hệ

số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng, theo bảng 6.16 với cấp chính xác mức làm việc êm là 9

+ Như vậy:

• Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6.33, ta được:

• Theo công thức 6.1 và 6.1a, , trong đó: ; ;

• Ta thấy:

• Do đó cần tăng thêm khoảng cách trục và tiến hành kiểm nghiệm lại Kết quả tính lại thỏa mãn với điều kiện độ bền tiếp xúc như sau:

3.4.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

• Theo công thức 6.43, để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng:

- Trong đó: : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng nghiêng

: hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng tương đương

+ Với ; ; ; theo bảng 6.18 ta được và

: hệ số tải trọng khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.45:

+ Với : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính vềuốn, theo bảng 6.7 ta chọn

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính

• Theo công thức 6.2 và 6.2a:

Với ,

• Ta thấy:

• Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo

3.4.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

• Để tránh biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt, theo công thức 6.48, ứng suất tiếp xúc cực đại:

• Để tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tỉnh mặt lượn chân răng, theo công thức 6.49, ứngsuất uốn cực đại, với là hệ số quá tải:

3.4.6 Các thông số và kích thước bộ truyền:

Khoảng cách trục

Modun phápChiều rộng vành răng

Tỉ số truyềnGóc nghiêng của răng

Số răng bánh răng

Hệ số dịch chỉnh

Đường kính vòng chia

Đường kính đỉnh răng

Đường kính đáy răng

• Lấy , do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 153,75 mm lên 155 mm

• Theo công thức 6.22, hệ số dịch tâm:

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

3.1 Thông số kỹ thuật:

• Thời gian phục vụ L: 6 năm.

• Quay một chiều, tải trọng tĩnh, làm việc 2 ca (1 năm làm việc 340 ngày, một ca làm việc

• Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây

ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau theo bảng 6.1 chọn:

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285 có ,

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192 240 có ,

3.3 Xác định ứng suất cho phép:

• Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB180 350, ; ; ;

• Chọn độ rắn bánh nhỏ ; độ rắn bánh lớn khi đó ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:

• Theo công thức 6.5, số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:

do đó

do đó

- Trong đó:

t: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.

, : hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vự và chế độ tải trọng của bộ truyền.

• Theo công thức 6.1a và 6.2a, ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép:

- Trong đó:

, : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn tra bảng 6.2

: hệ số xét ảnh hưởng đặt tải, khi đặt tải một phía (bộ truyền quya một chiều).

• Với bộ truyền cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo công thức 6.12, ứng suất tiếp xúc cho phép:

• Với bộ truyền cấp chậm dùng răng thẳng và tính ra đều lớn hơn nên , do đó

• Theo công thức 6.10 và 6.11, ứng suất quá tải cho phép:

3.4 Tính toán cặp bánh răng cấp nhanh:

3.4.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

• Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

+ Do đó:

: hệ số trùng khớp của răng, theo công thức 6.36b:

+ Với : hệ số trùng khớp ngang, xác định theo công thức 6.38b:

+ Với : hệ số trùng khớp dọc, xác định theo công thức 6.37:

+ Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, được xác định theo công thức 6.39:

: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều gữa các đôi răng đồng thời ăn khớp.

+ Theo công thức 6.40, vận tốc vòng:

: trị số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp, theo bảng 6.15 với dạng răng nghiêng : hệ

số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng, theo bảng 6.16 với cấp chính xác mức làm việc êm là 9

+ Như vậy:

• Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6.33, ta được:

• Theo công thức 6.1 và 6.1a, , trong đó: ; ;

• Ta thấy:

• Do đó cần tăng thêm khoảng cách trục và tiến hành kiểm nghiệm lại Kết quả tính lại thỏa mãn với điều kiện độ bền tiếp xúc như sau:

3.4.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

• Theo công thức 6.43, để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng:

- Trong đó: : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng nghiêng

: hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng tương đương.

+ Với ; ; ; theo bảng 6.18 ta được và

: hệ số tải trọng khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.45:

+ Với : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn, theo bảng 6.7 ta chọn

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính

• Theo công thức 6.2 và 6.2a:

• Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo.

3.4.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

• Để tránh biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt, theo công thức 6.48, ứng suất tiếp xúc cực đại:

• Để tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tỉnh mặt lượn chân răng, theo công thức 6.49, ứng suất uốn cực đại, với là hệ số quá tải:

3.4.6 Các thông số và kích thước bộ truyền:

Khoảng cách trục

Modun pháp Chiều rộng vành răng

Tỉ số truyền Góc nghiêng của răng

Số răng bánh răng

Hệ số dịch chỉnh

Đường kính vòng chia

Đường kính đỉnh răng

Đường kính đáy răng

• Lấy , do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 153,75 mm lên 155 mm.

• Theo công thức 6.22, hệ số dịch tâm:

3.5.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

• Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

+ Theo bảng 6.13, dùng cấp chính xác bộ truyền là 9 Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 9

và , ta chọn

: hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp, xác định theo công thức 6.41:

+ Theo công thức 6.42:

: trị số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp, theo bảng 6.15 với dạng răng nghiêng : hệ

số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng, theo bảng 6.16 với cấp chính xác mức làm việc êm là 9

+ Như vậy:

• Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6.33, ta được:

• Theo công thức 6.1 và 6.1a, , trong đó: ; ;

• Ta thấy: vậy điều kiện tiếp xúc được đảm bảo.

• Chiều rộng vành răng được tính lại suy từ công thức 6.33:

3.5.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

• Theo công thức 6.43, để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng:

- Trong đó:

57: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng thẳng

: hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng tương đương.

+ Với ; ; ; theo bảng 6.18 ta được và

: hệ số tải trọng khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.45:

+ Với : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn, theo bảng 6.7 ta chọn

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính

về uốn, theo bảng 6.14 ta chọn

: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.46:

• Theo công thức 6.2 và 6.2a:

Với ,

• Ta thấy:

• Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo.

3.5.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

• Để tránh biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt, theo công thức 6.48, ứng suất tiếp xúc cực đại:

• Để tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tỉnh mặt lượn chân răng, theo công thức 6.49, ứng suất uốn cực đại:

Với : hệ số quá tải.

3.5.6 Các thông số và kích thước bộ truyền:

Khoảng cách trục

Modun pháp Chiều rộng vành răng

Tỉ số truyền Góc nghiêng của răng

4.1.1 Các thông số ban đầu: