đồ án chi tiết máy1

Các thông số cơ bản của bánh đai... Thiết KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNGThông số đầu vào:... Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng Như vậy ta có bảng thông số

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 4: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thông số đầu vào : 1 Lực kéo băng tải F =850 N

Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác

Pyc : Công suất trên trục động cơ

P ct= F v

1000=

850.1,95

1000 =1,66 kW

Hiệu suất của bộ truyền:

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : η br=¿0,95

Hiệu suất của khớp nối: kn 

1Thay số vào (1) ta có:

ta có động cơ điện + kí hiệu : 4AX90L4Y3

+ P  dc 2,2 (kW)

+n dc =1420 (v/ph)

+d dc=24 (mm)

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Theo tính toán ở trên ta có:

1.2.2 Phânphối tỉ số truyền cho hệ

Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong u br = 3,5

u d=u ch

u br=

14,1

3,5 =4,03

Số vòng quay thực của trục công tác là:

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 1,66(KW)

Công suất trên trục II là :

P II= P ct

η ol η kn=

1,66

LINKExcel S h eet 8 C :\\ Users \\ User \\ Desktop \\ CTM 2012\\ ExCTMBRTXT xlsx S h eet 1! R 9 C 4¿ ¿0,99 0,99 LINKExcel S h eet 8 C :\\ Users \\ User \\ Desktop \\ CTM 2012\\ ExCTMBRTXT xlsx S h eet 1! R 10 C 4¿ ¿ 1=1,68 kW

Công suất trên trục I là :

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn trên trục I là :

T I=9,55.10 6. P I

η I=9,55 10

6. 1,79

352,36=48514,3 N mmMômen xoắn trên trục II là :

II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI.

Tính toán thiết kế bộ truyền đaithang.

Các thông số yêu cầu:

4,03

dc dc dc d

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.

Chọn đai thang thường

 ta chọn tiết diện đai: 0

2.2.Chọn đường kính hai đai: d1 và d 2

4,14 1 112 1 0, 03

t

d u

ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn L 1800mm

Số vòng chạy của đai trong1 s 

Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ:

2 1 1

C ∝:Hệ số ảnh hưởng của góc ôm.

C :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai

P Z P

d

P k Z

Lấy Z=2 2.5 Các thông số cơ bản của bánh đai

B = (Z-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm1).t + 2e = (2-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm1).12+2.8 = 28 mm

Góc chêm của mỗi rãnh đai :  38o

Đường kính ngoài của bánh đai :

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

Lực căng ban đầu: 0

780 .

d v

P k

v C Z

Bộ truyền định kỳ điều chỉnh lưc căng :F v q v m. 2

qm -ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm Khối lượng 1m đai, tra bảng 4.22 1

d v

Đường kính chân bánh đai nhỏ d f1mm 107Đường kính chân bánh đai lớn d f2mm 445

Thiết KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG

Thông số đầu vào:

3.2.1.Ứng suất tiếp xúc cho phép[σσ H ] và ứng suất uốn cho phép [σσ F ]

0 lim

0 lim

F

Z Z K K S

Y Y K K S

1,8

H F

HB HB

lim1 1

2 70 2.245 70 560( ) 1,8 1,8.245 441( )

H F

lim 2 1

2 70 2.230 70 530( ) 1,8 1,8.230 414( )

H F

0 E

H

F

H m HL

HE F m FL

F

N K

N N K

30 30.245 1, 6.10

30 30.245 1,3910 4.10

Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1

NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1

NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1

NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1

Do vậy ta có:

0 lim1

1 0 lim 2

2 0 lim1

1 0 lim2

1,1 441

1,75 414

H F

F F

Do đây là bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

=>H  min( H1 , H2 ) 481,8(  MPa)(MPa)

3.2.3 Xác định chiều dài côn ngoài

Theo công thức (6.15a):

1 2

▪T1 là mômen xoắn trên trục chủ động T1= TI=48514,3(N.mm)

▪[σH] -ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm ứng suất tiếp xúc cho phép; [σH] = 481,8( MPa)

▪ KR– hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm bánh răng và loại bánh răng: Đối với bánh răng côn răng thẳng làm bằng thép =>K R 50MPA1 3

U-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmTỉ số truyền u=3,5

KHβ, KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng

6.21 [1]

113

B

với .

H F

K K

3.4.1 Đường kính vòng chia ngoài

3.4.5 xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài :

Đường kính trung bình

3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng.

3.6.1.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

2 1

2 1

106

B

Với x1+x2=0 và đượcsuy ra ZH=1.76

Zε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmhệ số xét đến sự trùng khớp của hai bánh răng :

Chiều rộng vành răng b K R be. e=0,25.136=34 mm

Thay vào ta được:

2 2

2.48514,3.1, 24 3, 48 1

0,85.34.3, 48.65,625

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép ;

Ứng suất tiếp xúc cho phép[σH] được tính theo công thức

Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:

F2=41,3 MPa< [F2] = 236,5 Mpa

Do vậy bánh răng đảm bảo điều kiện bền về uốn

3.7 Các thông số hình học của cặp bánh răng:

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm Đường kính vòng chia :

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm chiều cao răng ngoài h e 2, 2.m te 2, 2.3 6,6( mm)

-chiều cao đầu răng ngoài :

( ) (1 0,368).3 4,104( ) ( ) (1 0,368).3 1,896( )

(6,6 4,104) 2, 496( ) (6,6 1,896) 4,704( )

3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng

Như vậy ta có bảng thông số chính của bộ truyền:

Thông số Kí hiệu Giá trị

Chiều cao đầu răng ngoài h ea(mm) hhae2ae1 = 1,896 (mm) = 4,104mm

Chiều cao chân răng ngoài

Thông số đầu vào:

4.1.1 Chọn khớp nối:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:

Ta chọn khớp theo điều kiện:

T d



mm

Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

 

16.1 2 58

105( )

cf kn cf kn

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối

a Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

 

0 0 3

2 .

0 0

0,1 .

Do vậy ứng suất sinh ra trên chốt:

t o

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được T kn cf 250 (N.m)Đường kính lớn nhất có thể của trục nối cf

kn

Chiều dài đoạn công xôn của chốt l1 34 (mm)

4.2 Thiết kế trục

4.2.1 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có σb = 600 MPa, ứng suất xoắn chophép

[τ] = 12 ÷ 30 Mpa

4.2.2 Xác định lực tác dụng

b Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:

Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền đai: F  d 391,31 (N)

1 2 1 tan os 1 1478,5.tan 20 os16,03 517, 2

T d





, trong đó:

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI =48514,3(N.mm)

[τ] -ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 15 (MPa)

3 1

T d





TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII =159324,7 (N.mm)

[τ] -ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 30 (MPa)

3 2

sb sb

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

a Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục

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

Các kích thước khác liên quan đến chiều dài trục, chọn theo bảng 10.3 1

189

B

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmKhoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp, hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1=8 mm;

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmKhoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2=5 mm;

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmKhoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=15mm;

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmChiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn=20mm

Từ hệ phương trình cân bằng lực:

0 0

+Với dsb1 = 25mm Ta chọn đường kính các đoạn trục:

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmTại tiết diện lắp bánh răng: d11=25 mm

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmTại tiết diện lắp ổ lăn: d10=d12=20mm

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmTại tiết diện lắp khớp : d13 =22mm

+Chọn then:

Tra bảng 9.1a/173 [I] với d12 = 22 mm ta chọn được then có các thông số sau:

Mômen uốn tổng và mômen tương đương MjMtđj ứng với các tiết diện j đươc tính theo công thức: M j=√M2yj

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmĐường kính trục tại các tiết diện tương ứng khi tính sơ bộ.

d23=√3 M t đ 23

0,1.[σ]=

3

√140374,50,1.63 =28,14 mm-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmTại tiết diện bánh răng:

Tại tiết diện lắp bánh răng: d22=32 mm

Tai tiết diện lắp ổ lăn :d23= d21 =30 mm

Tại tiết diện lắp bộ truyền ngoài d20=30mm

Sơ đồ trục 2 tại các tiết diện :

Bán kính góc lượn của rãnh

9

5,5 3,3

2-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm1 0,25 0,4

2-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm2 32 10 9 5,5 3,3 0,25 0,4

+Kiểm nghiệm độ bền của then:

Chọn số then bằng 1 tại các vị trí lắp bánh răng và bộ truyền ngoài

a Tại tiết diện 2-2 (tiết diện lắp bánh răng)

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmKiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…0,9)lm22= (0,8…0,9).40 =32…36 mm chọn l t=35 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

b Tại tiết diện 2-0 (tiết diện lắp bộ truyền ngoài)

-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mmKiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…

0,9)lmc2=(0,8…0,9)40 = 32…36 mm chọn lt=35mm

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

4.6.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi.

Với thép 45 có: σ b=600 MPa , σ−1=0,436.σb=0,436.600=261,6MPa

 Tại tiết diện lắp bánh răng.

Theo công thức trong bảng 10.6[1]và tra thông số của then trong bảng 9.1a[1]với trục có 1 rãnh then ta có:

Mô men cản uốn:

 Tại tiết diện lắp ổ lăn :

Mô men cản uốn tại tiết diện lắp khớp:

23 23

25821

9,7

W 2649, 4

M a

Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm của trục

Dựa vào biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn trên trục I ta thấy các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng 2 và tiết diện lắp ổ lăn 1.Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hế số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điềukiện sau:

s=s σ s τ/√s σ2+s2τ≥[s]

Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho ,[s] = 1,5 2,5

s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau:

Trong đó :-1, -1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng a, avà m,

m là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét

Chọn sơ bộ kiểu lắp

7 6

H

r theo bảng  

10 11

1 198

ta có2,75

M W

 

Ứng suất xoắn biên 2.

o a

x

M W

 thỏa mãn điều kiện

Tai tiết diện ổ lăn :

261,6

2,75.7,32 0,05.0aj

 thỏa mãn điều kiện.

PHẦN 5 TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 5.1 Chọn ổ lăn cho trục I

Để có kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp nhất chọn ổ bi đỡ chặn Chọn kết cấu

ổ lăn theo khả năng tải động.Đường kính trục tại chỗ lắp ổ lăn : d= 25 mm

Tra phụ lục 2.11/261 với ổ cỡ trung ta chọn ổ bi đũa côn có kí hiệu 7205 có các thông số sau :

d= 25mm ; D=52 mm; B=15;  13,5

C= 23,9 kN ; C0 =17,90 kN

5.2.Chọn ổ lăn cho trục II

5.2.1.Chọn loại ổ lăn

Phản lực hướng tâm lên các ổ là :

+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng

F r 1=√F2x 0

+F2y 0

=√51,4 2

+ 483,4 2 =486 N

+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên phải bánh răng

Đường kính trục tại chỗ lắp ổ: d= 30 mm

Tra phụ lục 2.11/261 với ổ cỡ trung ta chọn ổ bi đũa côn có kí hiệu 7206 có các thông số sau :

d= 30 mm ;D=62mm;B=16; C= 29,8 kN ; C0 =22,3 kN; α=13,67

5.2.3.Chọn sơ đồ bố trí ổ lăn

Bố trí dạng chữ O

Tính và kiểm nghiệm khả năng tải trọng của ổ

Theo bảng 11.4 với ổ đũa đỡ chặn e 1,5.tan  1,5.tan13,67 0,365Theo 11.7 lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ

Y1 =0,4.cotan 13,67=1,645

5.2.6 Tính tải trọng quy ước, tải trọng tương đương của ổ bi đỡ chặn.

Q1 = ( X0.V.Fr1 + Y0.F01a ) kt kd =(1.1.486+0.147,23).1.1=486 ( N)

Q3 = ( X1.V.Fr3 + Y1.F13a ) kt kd =(0,4.1.672+1,645.258,53).1.1=693,6 (N)Tải quy ước Q = max(Q0 , Q1 )= 693,6 N

5.2.7 Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động

Ta có: Cd= Q.m√ L

Với :

m: bậc của đường cong mỏi, m=10/3 do tiếp xuc điểm ;

L: Tuổi thọ của ổ bi đỡ Với Lh= 18000 giờ

Tuổi thọ của ổ lăn:

Thoả mãn điều kiện tải động

5.2.8.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh

0 0 r1 0 a1

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm32.

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc :

d 2 = (0,7÷0,8)d 1 = 12,6÷14,4 mm chọn d 2 = 14mm)

d 3 = (0,8÷0,9)d 2 = 11,2÷12,6 mm chọn d 3 = 12 (mm)

d 4 = (0,6÷0,7)d 2 = 8,4÷9,8 chọn d 4 = 8 (mm)

d 5 = (0,5÷0,6)d 2 = 7÷8,4 chọn d 5 = 8 (mm) Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S 3

Chiều dày bích nắp hộp, S 4

Chiều rộng bích nắp và thân, K 3

S 3 = (1,4÷1,8)d 3 = 16,8÷21,6 mm chọn S 3 = 20(mm)

S 4 = (0,9÷1)S 3 = 18÷20 mm chọn S 4 = 20 (mm)

K 3 = K 2 -ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm (3÷5) = 38-ε) = 4,03.112 (1 – 0,03) = 437,8 mm (3÷5)= 34÷36 mm chọn K 3 = 35 (mm)

Kích thước gối trục:

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít, D 3 , D 2

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên của các bánh răng với

6.2.3.Cửa thăm

Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên

đỉnh hộp có làm cửa thăm.Dựa vào bảng 18.5 2

1

C

(mm)

K(mm)

R(mm)

Vít(mm)

Sốlượng

`

6.2.4.Nút thông hơi

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên.Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi.Nút thông hơi thường được

lắp trên nắp cửa thăm Tra bảng 18.6 2

6.2.6.Kiểm tra mức dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ

6.2.7.Chốt định vị.

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ở thân hộp & trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ các

chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ

Thông số kĩ thuật của chốt định vị là

Chiều dày vai 1

và chiều dày bích 2

6.3.4 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:

Tại các tiết diện lắp bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích được chọn trong bảng sau

H k

Bạc chặn trục I

8 21 6

D k

H r

H k

0 Then bánh rang

 14

9 9

N h

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ………

1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ………

1.1.3.Chọn động cơ………

1.2.Phân phối tỉ số truyền………

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống………

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ………

1.3.Tính các thông số trên các trục………

1.3.1.Số vòng quay………

1.3.2.Công suất………

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục………

1.3.4Bảng thông số động học………

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 2.1.chọn vật liệu bánh răng………

2.2.xác định ứng suất cho phép………

2.3.Xác định sơ bộ khoảng cách trục………

2.4.xác định thông số ăn khớp……….……….………

2.5.xác định các hệ số và thông số hình học……… …………

2.6.kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng……… ………

2.7.một vài thông số hình học của bánh răng……….

2.8.Tổngkết các thông số của bộ truyền bánh răng………

PHẦN 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG. 3.1.Chọn vật liệu bánh răng……….………

3.2.Xác định ứng suất cho phép………

3.3.Xác định chiều dài côn ngoài theo công thức sau………

3.4.Xác định các thông số ăn khớp………

3.4.1 Xác định mô đun pháp………

3.4.2 Xác định số răng ……….…….….………

3.4.3 Xác định góc nghiêng của răng………

3.5.Xác định các hệ số và một số thông số động học……… …………

3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng ………

3.6.1 Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc ………

3.6.1 Chiều rộng vành răng……… …

3.6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn………

3.6.3 Kiểm nghiệm về quá tải ………

3.7.Một vài thông số hình học của cặp bánh răng……… ………

3.8.Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng………