1 NGUYỄN văn NINH

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu với một kỹ sư cơ khí,nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy.. Thông qua đồ án môn học chi tiết máy sinh

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU

Nghành cơ khí là một nghành mũi nhọn của rất nhiều nước trên thế giới.Đối với Việt Nam nghành cơ khí còn nhiều yếu kém và lạc hậu,cần thiết kế nhiều và đưa vào thực nghiệm

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu với một kỹ sư

cơ khí,nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy

Thông qua đồ án môn học chi tiết máy sinh viên được hệ thống lại các kiến thức

đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc,độ bền của các chi tiết

Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc bánh răng côn và bộ truyền đai

Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Thế Truyền đã hướng dẫn tận tình và cho

em nhiều ý kiến quý báu để hoàn thành môn đồ án chi tiết máy

Sinh viên

Nguyễn Văn Ninh

Chương I.Tính chọn động cơ và phân chia tỷ số truyền

1.1 Tính chọn động cơ

* Công suất trên trục động cơ được xác định:

Pyc =

Trong đó :

Pyc :công suất trên trục động cơ

Pt :công suất tính toán trên trục máy công tác

Ƞ :hiệu suất truyền động

+)Trường hợp tải trọng không đổi công suất tính toán là công suất làm việc:

Theo bảng 2.3 trị số hiệu suất của các bộ truyền và ổ chọn :

ηol= 0,99 (một cặp ổ lăn được che kín)

nsb:số vòng quay sơ bộ của động cơ

nlv:số vòng quay của trục máy công tác

+) Tỷ số tryền cho các bộ phận;

ut = ubr .udd

Theo bảng 2.4 tỷ số truyền cho các bộ truyền trong hệchọn:

ubr = 4 (truyền động bánh răng côn hộp giảm tốc 1 cấp)

uđ = 4(truyền động đai dẹt thường)

1.2 Phân chia tỷ số truyền

*Tỷ số truyền của hệ dẫn động:

720

16,16 44,56

uh:tỷ số truyền của hộp giảm tốc

un:tỷ số truyền của bộ truyền ngoài(bộ truyền đai) chọn ud =4 Suy ra uh=16,16

*Tính toán các thông số động học

+) Công suất trên trục

2 1

2, 68

2,85( ) 0,95.0,99

720 180( / ) 4

180

44,55( / )

4, 04

dc d

brc

n

u n

Chương 2.Tính toán thiết kế các bộ truyền

Điều kiện làm việc :

Trong công nghiệp sử dụng các loại đai dẹt sau:đai da,đai vải cao su,

đai vải bông,đai sợi tổng hợp.Đai vải cao su gồm nhiều lớp vải bông và cao su sunfat hóa,được xếp từng lớp cuộn từng vòng kín hoặc cuộn xoắn ốc.nhờ các đặc tính bền dẻo,ít bị ảnh hưởng của độ ẩm nên được sử dụng rộng rãi.Điều kiện làm việc êm

d u

2 1 1

800 200

1600

d d a

Kđ:hệ số tải trọng động

[σF]:ứng suất có ích cho phép

Lực vòng được xác định từ công suất P1:

Chọn σ = 0 1,6MPa (bộ truyền đặt thẳng đứng hoặc gần như thẳng đứng )

Theo bảng 4.9:trị số của hệ số k1,k2

Theo bảng 4.10 trị số của hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm Cα : Cα = 0,93

Theo bảng 4.11 trị số của hệ kể đến ảnh hưởng của vận tốc Cv : C v = 1,02

Theo bảng 4.12 trị số của hệ số kể đến ảnh hưởng của vị bộ truyền C0 : C0 = 0,9

530,5.1, 2

66,31( ) [ ] 1,92.5

t

F k

theo tiêu chuẩn chọn : b = 71(mm)

2.1.4.Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng trên trục :

+)Lực căng ban đầu:

sin( ) sin( )

2 2

2.2.2.1 Ứng suốt tiếp xúc cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định theo công thức sau:

KHL là hệ số xét đến ảnh hưởng của chu kì làm việc

Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB 180…350 MPa có

H

0 lim 2

H

NHO = 30.HB2,4

Suy ra :

NHO1 = 30.HB12,4=30.2502,4 = 1,71.107

NHO2 = 30.HB22,4 = 30.2352,4= 1,47.107

Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương NHE

Tải trọng tĩnh:

Với NHE1 > NHO1 nên ta lấy KHL1= 1

NHE2 > NHO2 nên ta lấy KHL2= 1

=> [σH]1 =

H

HL H

S

K 1

1 lim

S

K 2

2 lim

[ ]σH max = 2,8 σch= 2,8.450 1260( = MPa)

Được xác định bởi công thức sau

[σF] =

0 lim

H F

mF= 6 khi độ rắn mặt răng ≤ 350

Số chu kì cơ sở NFO1=NFO2= 4.106 được xác định cho mọi loại thép

Bộ truyền tải trọng tĩnh: NFE1=NHE1=2,16.10 8

NFE2=NHE2=2,14.10 8

1 1

+) Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB 180…350 MPa có

MPa MPa

2.2.3.Truyền động bánh răng côn.

2.2.3.1 Các thông số:

∗ Chiều dài côn ngoài:

R e = 3 β

σ

1 H 2

be

K u

2 - K = 0,58 Theo bảng 6.21→ KH β= 1,23

+)Ứng suất tiếp xúc cho phép [ ]σ =H 481,8(MPa)

Vậy chiều dài côn ngoài:

Re = 3 β

σ

1 H 2

- Góc côn chia: δ1 = arctg.(z1/z2) = arctg.(25/101) = 13,900 = 13054

13 54'28'' 7 6

Theo bảng 6.20 với z1 = 25, Tỷ số truyền u=4,04

Ta chọn hệ số dịch chuyển bánh nhỏ: x1 = 038,bánh lớn: x2 = - 0,38 +)Đường kính trung bình của bánh nhỏ:

dm1 = Z1.mtm = 25.3,5 = 87,5mm

- Chiều dài côn ngoài:

Theo bảng 6.5 có ZM = 274 (MPa)1/3

KH = KHβKHαKHv hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc (theo 6.61)

2 1

Như vậy σH < [σH]': đảm bảo khả năng bền tiếp xúc

*) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp uốn:

σF1= 2T1.KF.YεYβYF1/(0,85b mtm dm1)

Trong đó:

+)KFα hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều với bánh răng thẳng KFα=1

Tra bảng 6.15 có δF= 0,016

Tra bảng 6.16 có g0 = 73

Theo bảng 6.18 với x2=-0,38 → YF2=3,63

F F

F

F

Y Y

→ Điều kiện bền uốn được đảm bảo.

*)Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Hệ số quá tải K qt Tmax 2, 2

T

+)σHmax = σH K =99,59 qt 2, 2 =147,71≤ [ ]σH max = 1260 MPa

+) σF1 max = σF1.Kqt =77,98.2,2 = 171,56 < [σF1]max = 464 MPa

σF2 max = σF2.Kqt= 79,29.2,2=174,44< [σF2]max = 360 MPa

*)Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng côn:

de2 = 404 mmGóc côn chia (lăn)

0 1

2

Z arctg Z

0

δ =

Chiều cao đầu răng ngoài hae1=(hte+x n1cosβm)m te

hae2 = 2htemte – hae1

hae1 =5,52 mm

hae2 =2,48 mmChiều cao chân răng

ngoài

hfe1,2 = he – hae1,2 hfe1 =3,28 mm

hfe2 =6,32 mmĐường kính đỉnh răng

ngoài

dae1,2 = de1,2 + 2hae1,2cosδ dae1=101,72 mm

2.3 Tính trục

2.3.1 Chọn vật liệu

Trục dùng để đỡ các chi tiết quay,bao gồm trục tâm và trục truyền.Trục tâm có thể quay cùng với các chi tiết lắp trên nó hoặc không quay,chỉ chịu lực ngang và

momen uốn.Ở các máy móc quan trọng,hộp giảm tốc,hộp tốc độ…khi chịu tải trọng trung bình

2.3.2.Tính thiết kế trục

2.3.2.1 Lực tác dụng từ các bộ truyền bánh răng,trục vít

Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

α góc ăn khớp,thường 0

2.3.3 Tính sơ bộ trục

Đường kính trục được xác định:

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

+)Chiều dài mayơ bánh côn nhỏ

lm13=(1,2…1,4).d1=48…56 → chọn lm13=50 mm

+)Chiều dài mayơ bánh răng côn lớn

lm23=(1,2…1,4).d2=84…98 → chọn lm23=90 mm

+)Trị số của các khoảng cách k1,k2,k3,hn tra bảng 10.3 có:

1891,81 5360,13 2459,89

2529, 29

X X Y Y

Tại tiết diện 2-2

1 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Ta kiểm nghiệm theo công thức :

và được tính theo công thức trang 195

+) Đối với trục quay

My

Mx

208099,2270583,5

13267,63

1.Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Ta kiểm nghiệm theo công thức :

S= ≥

và được tính theo công thức trang 195

Thép cacbon ta có

+) Đối với trục quay

2.4 Tính ổ lăn

Vì ổ lăn có nhiều ưu điểm như: mô men ma sát nhỏ, mô men mở máy nhỏ, chăm sóc và bôi trơn đơn giản, thuận tiện sửa chữa và thay thế(ổ lăn là chi tiết được tiêu chuẩn) nên ổ lăn được dùng khá phổ biến

Vì hệ thống dùng trong hộp giảm tốc nên chọn cấp chính xác =0,độ đảo lệch

+ L :Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Có Lh :Tuổi thọ tính bằng giờ => Lh=106L/(60.n) víi Lh = 20000 giờ ⇒ L = 60n.Lh/106 = 60.180.20000/106= 216 triệu vòng

Ta thấy Q2 > Q1 chỉ cần tính kiểm nghiệm cho ổ 2

d

Vậy ổ thỏa mãi khả năng tải động

b, Tính ổ theo khả năng tải tĩnh

Vì hệ thống dùng trong hộp giảm tốc nên chọn cấp chính xác =0,độ đảo lệch

2.4.2.3 Chọn kích thước ổ lăn

a,Tính ổ theo khả năng tải động

Đổi chiều khớp nối và tính lại các phản lực

3468,32.67 728,35.83

2815,67 104

+ L :Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Có Lh :Tuổi thọ tính bằng giờ => Lh=106L/(60.n) víi Lh = 20000 giờ

⇒ L = 60n.Lh/106 = 60.180.20000/106= 216 triệu vòng

Ta thấy Q2 > Q1 chỉ cần tính kiểm nghiệm cho ổ 2

=> Cd

10 3

.m 3817, 6 213,86 19091 19,1

d

Vậy ổ thỏa mãi khả năng tải động

3.2 Tính ổ theo khả năng tải tĩnh

KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

*KẾT LUẬN:

toán bộ truyền đai, thiết kế được bộ truyền trong gồm các thông số bánh răng côn tính toán thiết kế được các trục và ổ lăn

lớn

* KIẾN NGHỊ :

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Chi tiết máy ,tập I và II : Nguyễn Trọng Hiệp

Nhà xuất bản giáo dục - 2001

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí: PGS.TS.Trịnh Chất –TS Lê Văn Uyển Nhà xuất bản giáo dục - 2000

3.Hướng dẫn làm bài tập dung sai: PGS.TS Ninh Đức Tốn –TS Đỗ Trọng Hùng Trường ĐHBK Hà Nội – 2000.