đồ án môn học chi tiết máy

Xác định tỷ số truyền động Utcủa toàn hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho từng bộ phận của hệ thống dẫn động,lập bảng công suất,momen xoắn,số vòng quay trên các trục.. Đai được mắc lê

Trong đó: Pct Là công suất cần thiết trên trục động cơ (kW).

Pt Là công suất tính toán trên máy trục công tác (kW)

η Là hiệu suất truyền động

- Hiệu suất truyền động: η = ηol4 ηbr ηđ ηtv ηkn …

Trong đó:

ηol = 0,995 : Là hiệu suất một cặp ổ lăn

ηbr = 0,97 : Hiệu suất của một bộ truyền bánh răng

ηđ = 0,95 : Hiệu suất của bộ truyền đai

ηtv = 0,75 : Hiệu suất bộ truyền trục vít

ηkn = 1 : Hiệu suất của nối trục

Thay số: η = 0,9954 0,97 0,95 0,75 1 = 0,677 (1)

- Tính pt : Pt = 4 , 8

1000

6 , 0 8000 1000

Theo bảng 2 – 2 trang 32 sách TK CTM, Ta chọn sơ bộ:

- Tỷ số truyền bánh răng 1 cấp: ibr = 4

- Bộ truyền đai thang : iđ = 2

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện:

Pđc>Pct ; nđc≈ nsbTheo bảng phụ lục 2P Trang 322 Sách TK CTM , ta chọn được động cơ có:

- Kiểu động cơ : A02 - 51 – 4

- Công suất động cơ : 7,5 (Kw)

- Vận tốc quay: 1460 (v/p)

II Xác định tỷ số truyền động Utcủa toàn hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho từng bộ phận của hệ thống dẫn động,lập bảng công suất,momen xoắn,số vòng quay trên các trục

Trong đó: ndc Là số vòng quay của động cơ

nlv Là số vòng quay của trục băng tải

Thay số ut =146057,3= 25,48 (v/p)

- Phân phối tỷ số truyền hệ dẫn động u t cho các bộ truyền

ut=ud.uh Chọn ud = 2 theo tiêu chuẩn => uh=

d

t u

u

= 2

48 , 25

=12,74 Đây là hộp giảm tốc báng răng trụ 2 cấp với uh = 12,74

Mà Uh=U1.U2 trong đó : u1 - tỉ số truyền bộ truyền cấp nhanh

48 , 25 21

=

=

=

u u

u

d

- Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục.

Dựa vào Pct và sơ đồ hệ thống dẫn động, có thể tính được công suất, mômen

và số vòng quay trên các trục, phục vụ các bước tính toán thiết kế các bộ truyền, trục và ổ

70 , 6 10 55 , 9 10 55 ,

73

5 10 55 , 9

10 55 ,

73 2

48 , 57

8 , 4 10 55 , 9

10 55

trong đó : Pct - công suất cần thiết trên trục động cơ

uđ - tỉ số truyền của bộ truyền đai

u1, u2 - tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm trong hộp giảm tốc hai cấp

Kết quả tính toán được ghi thành bảng như sau :

BẢNG 1 : CÔNG SUẤT - TỈ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN

Trục

Thông số

Động cơ I II III

Phần 2 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động và mômen xoắn giữa các trục xa nhau Đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu Fo, nhờ đó có thể tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà tải trọng được truyền đi

Thiết kế truyền đai gồm các bước :

- Chọn loại đai, tiết diện đai

- Xác định các kích thước và thông số bộ truyền

- Xác định các thông số của đai theo chỉ tiêu về khả năng kéo của đai và về tuổi thọ

- Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

Theo hình dạng tiết diện đai, phân ra : đai dẹt (tiết diện chữ nhật), đai hình thang (đai hình chêm), đai nhiều chêm (đai hình lược) và đai răng

1 Chọn loại đai và tiết diện đai.

Ở đây ta chọn loại đai vải cao su vì đai vải cao su gồm nhiều lớp vải và cao

su có độ bền mòn cao, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ

và độ ẩm và thường được sử dụng rộng rãi

Dựa theo đặc điểm công suất của cơ cấu, Pct = 7,09 (KW) < 7,5 (KW), nên tra bảng 5-11 Trang 92 Sách TK CTM ta chọn loại đai có hình thang thường B: Các thông số của đai thường loại B:

bt = 14 (mm), b = 17 (mm), h = 10,5 (mm), yo = 4,1 (mm)

b b

1100

1300

730 1

2

m tt u

n

c; Khoảng cách trục A và chiều dài đai L

- Chiều dài tối thiểu của đai

min

U

V mã

2378 378

, 2 4

55 ,

=

Với Umax = 3÷ 5 Chọn Umax = 4.

⇒ Tra bảng ta lấy Lmin = 2500 mm

Số vòng chạy của đai trong 1 giây:

66 , 3998

1000 101 ,

8 ) (

2 ) (

.

1 2

2 1 2 1

14 , 3 2500 2 ) 250 500 (

14 , 3 2500

− +

d d d d A

1500 4

) 250 500 ( ) 250 500 ( 2

14 , 3 1500 2 4

) (

) (

2

2 1 2 2

+

Tựy theo cỏch nối đai, thờm vào chiều dài tỡm được trờn đõy một khoảng

57

0

P - là công suất trên trục bánh đai chủ động, Pct = 7,09 (KW)

Cα - là hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm α1, tra bảng 5-18 trang 95 sách

0

09 , 7

3,36 Lấy Z = 4

f; Xỏc định chiều rộng và đường kớnh đai

- Chiều rộng đai

mm S

t z

b= ( − 1 ) + 2 = ( 4 − 1 ) 20 + 2 12 , 5 = 85

Trong đó: S = 12,5 , t = 20 (Tra bảng 10-3 Trang 257 Sách TK CTM)

- Đường Kính ngoài của bánh đai

S

2

170 765 3 2

Phần 3 : Thiết Kế các bộ truyền bờn trong hộp giảm tốc

Theo đầu đề thiết kế thì hộp giảm tốc là loại trục vít - bánh răng Loại hộp giảm tốc này đợc sử dụng khi tỷ số truyền u = 50 130 đặc biệt có thể lên đến u = 480

So với hộp giảm tốc bánh răng - trục vít, hộp giảm tốc trục vít bánh răng có u

điểm :

- Hiệu suất cao hơn

- Kích thớc bánh vít nhỏ hơn ( bộ truyền trục vít đặt ở cấp nhanh nên mômen xoắn nhỏ hơn ) do đó tiết kiệm đợc kim loại màu quý hiếm để chế tạo bánh vít Thế nhng bộ truyền bánh răng - trục vít lại có u điểm :

- Khuôn khổ kích thớc hộp gọn hơn

- Vận tốc trợt nhỏ hơn do đó có thể dùng động cơ quay nhanh hơn để dẫn động hộp giảm tốc, đồng thời có thể dùng đồng thanh không thiếc rẻ hơn để chế tạo bánh vít

I, Thiết kế bộ truyền Trục vít - bánh vít (bộ truyền cấp nhanh):

1 Chọn vật liệu chế tạo trục vít - bánh vít

Vì trong bộ truyền trục vít xuất hiện vận tốc trợc lớn và điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn ma sát ớt không đợc thuận lợi nên cần phối hợp vật liệu trục vít và bánh vít sao cho cặp vật liệu này có hệ số ma sát thấp, bền mòn và giảm bớt nguy hiểm về dính Mặt khác do tỷ số truyền U lớn, tần số chịu tải của trục

vít lớn nhiều so với bánh vít, do đó vật liệu trục vít phải có cơ tính cao hơn so với vật liệu bánh vít.

Vì lực kéo lớn nhất trên băng tải cho F=8000N nên tải trọng chỉ là tải trọng trung bình vì vậy ta chọn vật liệu trục vít là thép 45 đợc tôi bề mặt hoặc tôi thể tích đạt độ rắn HRC= 45

Để chọn vật liệu bánh vít ta dựa vào vận tốc trợt , vận tốc trợt đợc chọn theo công thức gần đúng sau:

1

3 10

8 ,

8 p I u n I

Trong đó: Vt- Vận tốc trợt

nI- Số vòng quay của trục vít

PI- Công suất của trục vít

U1- Tỷ số truyền của trục vít

 Vt= 8,8.10-3.3 6 , 7 10 730 2 = 2,89 [m/s]

Với Vt = 2, 89 m/s < 5 m/s ta chọn vật liệu bánh vít là đồng thanh không thiếc Vật liệu làm truc vớt là thộp 45 tụi bề mặt, đạt dộ rắn HRC = 45

2 xác định ứng suất tiếp xúc mỏi cho phép

Vì bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc có cơ tính thấp hơn nhiều so với trục vít làm bằng thép 45 nên khi thiết kế chỉ cần xác định ứng xuất tiếp xúc cho phép và ứng xuất uốn cho phép đối với vật liệu bánh vít, với bánh vít làm bằng đồng thanh nhôn sắt dạng hỏng về dính là nguy hiểm hơn cả, do đó ứng suất tiếp xúc cho phép xác định từ điều kiện chống dính , nó phụ thuộc vào trị

số vận tốc trợt mà không phụ thuộc vào số chu kỳ chịu tải tức là ứng suất tiếp xúc cho phép trong thờng hợp này xác định từ độ bền tĩnh chứ không phải từ độ bền mỏi

Với Vt= 2,89 m/s tra bảng 4-4 sỏch TK _CTM , ta chọn đợc vật liệu làm bỏnh vớt là đồng thanh nhụm sắt ký hiệu: BpA}K 9 - 4

[tx] = 250 N/mm 2 [bk] = 400 N/mm2

10 10

9

7 7

≈

=

tđ N

Adct 4-8, ta có: K’’ N = 8

9

6

37 , 0 10 86 , 2

[

/ 5 , 112 49 , 0 250 ]

[

mm N

mm N ou

δ

4 Tỷ số truyền U và chon mối ren trục vít, số răng

10 73

2 = =

=

Z

Z U

Số vòng quay thực tế trong 1 phút của bánh Vít:

73 10

730

Sai số về số vòng quay của bánh vít rất nhỏ so với yêu cầu

5 chọn sơ bộ trị số hiệu suất η và hệ số tải trọng K

Với Z1 = 3, Chọn sơ bộ hiệu suất trục vít η = 0 , 82

Công suất trên bánh vít:

5 , 5 7 , 6 82 , 0 1

2

6 3

73

5 , 5 1 , 1 20 250

10 45 , 1

] [

10 45 , 1

Z n m

19100

730 9

Phù hợp với dự đoán khi chọn bánh vít có Vận tốc trượt Vt = 2 5

Để tính hiệu suất ta tra bảng 4 – 8 trang 74 sách TK CTM dựa vào Vt ta chọn được f = 0,028 và ρ = 1o36 '

Với Z1 = 3 và q = 8 tra bảng 4-7 trang 74 ta chọn được góc Vít

'' ' 22 33

20o

= λ

Hiệu suất tính theo công thức:

92 , 0 ) 29 1 33 20 (

33 20 ).

98 , 0 96 , 0 ( ) (

) 98 , 0 96 , 0

'

'

.

+

= +

tg

tg tg

tg

ρ λ

λ η

Vận tốc vòng của bánh vít:

s m n

d

60000

73 30 9 14 , 3 1000 60

. 2 2

Vì tải trọng không thay đổi và từ gt V2 < 2 m/s do đó ta có

K = Ktt.Ktđ = 1.1,1 = 1,1

Phù hợp với phần chọn sơ bộ Vì Vt < 2 m/s nên có thể chế tạo bộ truyền có cấp chính xác = 9

8 Kiểm nghiệm ứng suất uốn của răng bánh Vít

Số răng tương đương của bánh Vít:

08 , 38 33 20 cos

12 , 15 73 8 47 , 0 30 9

5 , 5 1 , 1 10 15

.

10

3 6

2 2 3

2 6

u

n q y Z m

P K

- Chiều dài phần có ren trên trục vít:

L = (11 + 0,06.Z2).m = (11+0,06.30).9 = 115,2 mm

Chọn L = 120 mm

Vì trục vít được mài cho nên tăng thêm chiều dài L

L = 120 + 38 = 158 mm

Để tránh mất cân bằng cho trục Vít, chọn L bằng 1 số nguyên lần bước

9 14 , 3

5 10 55 , 9 2

.

1 1

n d

7 , 6 10 55 , 9

§Ó thuËn tiÖn cho viÖc cung cÊp vËt liÖu ta chän vËt liÖu hai b¸nh lµ nh nhau,v× ë

®©y t¶i träng trung b×nh nªn ta chän vËt liÖu nh sau.( Tra bảng 3.8 trang 40 sách

Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ.

4 , 249 5 , 1

5 , 1

mm N K

n

δ

δ δ

- Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:

8 , 1 5 , 1

4 , 206 5 , 1

5 , 1

mm N K

n

δ

δ δ

3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = 1,3

4 Chọn sơ bộ chiều rộng bánh răng

Vì chịu tải trọng trung bình nên ta chọn ψA = 0 , 3

5 Tính khoảng cách trục:

P K u

u

A

A

II tx

2 , 159 48 , 57 3 , 0

5 3 , 1 27 , 1 416

10 05 , 1 ).

1 27 , 1 (

.

10 05 , 1 ).

1 (

2 6

≥

ψ δ

. 3 2

160 2 1

2 2

= +

= +

u

A

Với V = 0,54 < 2 m/s tra bảng 6-13 ta chọn cấp chính xác = 9

7 Định chính xác hệ số tải trọng K

Vì tải trọng không thay đổi và độ rắn của các bánh răng nhỏ hơn 350 HB nênKtt = 1

1 , 1

160 3 =

8 Xác định môdun, số răng và chiều rộng bánh răng

3 150 ).

02 , 0 01 , 0 ( ).

02 , 0 01 , 0

150 21 )

1 (

2 2

= +

= +

u m

A

Răng

Số răng bánh lớn Z4 = u2.Z3 = 1,27.44 = 55,88 Chọn Z4 = 56 Răng

Chiều rộng bánh răng: b =ψA.A = 0,3.150 = 45 mm

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Hệ số dạng răng của bánh nhỏ y3 = 0,46; hệ số dạng răng của bánh lớn y4 = 0,517

- Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ

=

=

=

73 45 3 46 , 0

54 , 1 1 , 1 10 1 , 19

.

54 , 1 10 1 , 19

2 6

3

2 3

6 3

II u

n Z b m y

K

- Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn

517 , 0

46 , 0 07 , 54

4

3 3

y

y u

5 10 55 , 9

Chi tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn các trục truyền là độ bền, ngoài ra là

độ cứng và đối với các trục quay nhanh là độ ổn định dao động

I, Chọn vật liệu :

Vì ta cần thiết kế trục trong hộp giảm tốc , chịu tải trọng trung bình ta dùng thép

45 đợc nhiệt luyện bằng tôi cải thiện để chế tạo trục

Cơ tính của thép 45 [ ]δ tx = 20 ữ 30N/mm2 và c = 110 – 130 N/mm Ta chọn

[ ]δ tx = 30N/mm2 và c = 130 N/mm

II, Tính thiết kế trục :

Tính toán thiết kế trục nhằm xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục đáp ứng các yêu cầu về độ bền, kết cấu, lắp ghép và công nghệ Muốn vậy cần biết trị

số, phơng, chiều và điểm đặt của tải trọng tác dụng lên trục, khoảng cách giữa các gối đỡ và từ gối đỡ đến các chi tiết lắp trên trục

1, Tải trọng tác dụng lên trục :

Tải trọng chủ yếu tác dụng lên trục là mômen xoắn và các lực tác dụng khi ăn khớp trong bộ truyền bánh răng, bộ truyền trục vít - bánh vít, lực căng đai, lực căng xích, lực lệch tâm do sự không đồng trục khi lắp hai nửa khớp nối Trọng lợng của bản thân trục và trọng lợng các chi tiết lắp trên trục chỉ đợc tính ở cơ cấu tải nặng, còn lực ma sát trong các ổ đợc bỏ qua

Sơ đồ động biểu diễn tải trọng tác dụng lên trục trong hộp giảm tốc :

2, Tính sơ bộ trục :

Đờng kính trục đợc xác định chỉ dựa vào mômen xoắn theo công thức :

d 3

n

P C

Trong đó :

P - Cụng suất truyền( ta lấy ở phần trên )

C - hệ số tớnh toỏnTrục I : dI = 130 3

730

7 ,

48 , 57

8 , 4

Lấy dIII =60 mm Chiều dài trục cũng nh khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết máy quay, chiều rộng ổ, khe

Trục III có dIII = 60 mm ; b03 = 31 mm

Để chuẩn bị cho cỏc bước tớnh gần đỳng trong 3 trị số dI, dII, dIII ở trờn ta cú thể lấy trị số dII = 55 mm và chọn ổ bi đở cở trung bỡnh B = 29 mm

3, Tớnh gần đỳng trục:

- để tớnh cỏc kớch thước chiều dài của trục ta phải dựa vào bảng 7-1 Sỏch TK CTM ta chọn:

- khoảng cỏch từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp a = 10 mm

- Chiều rộng bỏnh răng trụ răng thẳng b =45 mm, Chiều rộng bỏnh vớt B = 67,5 mm

- Khoảng cỏnh giửa cỏc chi tiết quay c = 10 mm

- Khe hở giữa bỏnh răng và thành trong của hộp ∆ ≥ 1 , 2 8 = 9 , 6 chọn ∆ = 10mm

- Khoảng cỏch từ cạnh ổ đến thành trong của hộp l2 = 12 mm

- Chiều cao của nắp và đầu bu long l3 =15 mm

- Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết quay ngoài hộp l4 = 10 mm

- Khoảng cách giửa gối đỡ trục và điểm đặt lực của bánh đai:

85 2 2

0 3 4

29 2

h

h R h P

5 , 106 5 , 106

82 2260 5

, 106 1817

3 2

1 2

+

+

= +

N h

h

h P

5 , 106 5 , 106

5 , 106 7 , 3544

3 2

2

+

= +

h

h P h h h R

5 , 106 5 , 106

5 , 106 1817 )

5 , 106 5 , 106 82 ( 2260 )

(

3 2

3 1 3 2

+

− +

+

= +

− + +

h

h P

5 , 106 5 , 106

5 , 106 7 , 3544

3 2

3

+

= +

=

⇒

Moment Xoắn Mz:

) / ( 7 , 96415 730

7 , 6 1 , 1 10 55 , 9 10 55 ,

1 1

6

mm N n

N K

- Tính moment uốn tại những tiết diện có mặt cắt nguy hiểm:

Tại tiết diện 2 - 2: 2 2

2 ,

, 96415 75 , 0 188750 2

, 189410

75 ,

1 ,

3 2

δ

Chọn d2-2 = 40 mmTại tiết diện 1 - 1 :

Mu1-1 = Rđ.h1 = 2260.82 = 185320 N.mmMtđ = M u2 0 , 75 M Z2 185320 2 0 , 75 96415 , 7 2 85484 , 5N.mm

1

3 1

δ

Chọn d1-1 = 30 mmVậy đường kính ổ trục lấy d = 30 mm, đồng thời đường kính đầu trục ra

d = 30mm Trục vít sẽ liền với trục

Biễu đồ moment trục I:

Pr1 P1 Pa1

Biểu đồ mô men trên trục I

96415,7 Mz

- Lực hướng tâm của bánh vít : Pr2 = 3544,7 N

29 2

5 , 67 2 2

.

3 5 4 3

2 2 4

h h

d P h h P

d P h

P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

0 ) 2 , 66 2 , 70 ( 2 , 3607 2

90 1817 2

, 70 9739 2

) (

2

6 5 4

3 3 5 4 3

2 2 4

1

= +

+

+ +

+

−

= +

+

+ + +

h h

h h P h P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

4 , 136 7 , 9910 2

, 70 7 , 3544 (

.

6 5 4

) 5 4 3 4

+ +

+

= +

+

+ +

( ) ( )

2 2

.

2 5 6 2

h h

h P

d P h h P

d

P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

6 , 9 2 , 3607 0

) 2 , 66 6 , 9 ( 9739 2

90 1817

2 ) (

2

.

6 5 4

6 3

3 3 5 6 2

2 2

= +

+

+ + +

+

= +

+

+ +

h h

h h P h P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

8 , 75 7 , 3544 6

, 9 7 , 9910 (

.

6 5 4

) 5 6 2 6

+ +

+

= +

+

+ +

=

⇒

Moment Xoắn Mz:

) / 5 , 719520 73

5 1 , 1 10 55 , 9

10 55 ,

2 2

6

mm N n

N K

- Tính moment uốn tại những tiết diện có mặt cắt nguy hiểm:

Tại tiết diện 3 – 3: 2 2

, 174938 7

1 ,

3 3

δ

Chọn d3-3 = 55 mmTại tiết diện 4 – 4 :

Muy = YD.h6 = 7492,7.9,6 = 71930 N.mm

Mux = XD.h6 = 51692,3.9,6 = 496248 N.mm

⇒

) ( 799824 5

, 719520

75 , 0 496248 71930

75 ,

1 ,

3 4

δ

Chọn d4-4 = 60 mm

Do trên trục đó có rãnh then, vì vậy chọn d3-3 = 55 mm, d4-4 =60 mm, đường kính ổ

71930

410951,7

496248

174938,4

29 2

4 4 ) 8

2 (

M EY = ⇔ F + + a + r

∑

N h

h

d P h

P

75 , 75 25 , 70

0 75 , 75 2 , 3607 2

.

8 7

4 4 7

4

= +

−

= +

h

h P

75 , 75 25 , 70

75 , 75 7 , 9910

8 7

7

+

= +

4 4 ) 8

2 (

M FY = ⇔ − E + + a + r

∑

N h

h

d P h P

75 , 75 25 , 70

0 75 , 70 2 , 3607 2

.

8 7

4 4 8 4

= +

+

= +