chi tiet may

Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền1.Công xuất cần thiết: Gọi N là công suất tính toán trên trục máy công tác KW Nct là công suất cần thiết trên trục động cơ KW.. Trong đó hiệ

4 Thời hạn phục vụ: th = 16500 giờ

5 Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài so với phơng ngang:

Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

1.Công xuất cần thiết:

Gọi N là công suất tính toán trên trục máy công tác (KW)

Nct là công suất cần thiết trên trục động cơ (KW)

 là hiệu suất truyền động

.V

F N

=> 7 , 56 ( )

1000

9 , 0 8400

1=0,96 : Hiệu suất bộ truyền đai

2=0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

3=0,995 : Hiệu suất của một cặp ổ lăn

4= 0,99 : Hiệu suất của khớp nối

Trong đó hiệu suất bộ truyền đợc tính theo công thức sau:

η = η1 η22. η34 η4

99 , 0 955 , 0 97 , 0 96 , 0

56 7

V= 0,9 m/s : Vận tốc

2 Tính số vòng quay trên trục của tang:

Ta có số vòng quay của trục tang là :

)/(99.42400.14,3

9,0.6000060000

p v D

chọn id = 2,86

id :tỉ số truyền bộ truyền đai dẹt

86 , 2

96 , 33

icn :tỉ số truyền cặp bánh răng trụ răng thẳng ( cấp nhanh )

icc:tỉ số truyền cặp bánh răng trụ răng nghiêng ( cấp chậm )

từ điều kiên nh trên ta chọn đợc nh sau

icn =3,85 , icc =3,08

5 Công xuất động cơ trên các trục là

- Công xuất động cơ trên trục I là :N1  N 1 3  10 0 , 96 0 , 995  9 , 55(kw)

- Công xuất động cơ trên trục II là

22 , 9 995 , 0 97 , 0 55 , 9

1460

i

n n

49,510

1

i

n n

59,132

2

i

n n

Phần II : thiết kế các bộ truyền

II.1 Thiết kế bộ truyền đai (bộ truyền ngoài hộp):

Thiết kế bộ truyền đai cần phải xác định đợc loại đai, kíchthớc đai và bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L và lực tácdụng lên trục

Do công suất động cơ N = 10 kW và in = 2,86 < 5 nên ta hoàn toàn

có thể chọn đai dẹt vì đai dẹt đơn giản, dễ chế tạo, giá thànhthấp, khi bị đứt cha có điều kiện thay thế thì ta có thể nối đai

để sử dụng tiếp một cách dễ dàng

II.1.1 Chọn loại đai.

Ta nên chọn loại đai làm bầng vải cao su vì chất liệu vải cao su

có thể làm việc đợc trong điều kiện môi trờng ẩm ớt (vải cao su ítchịu ảnh hởng của nhiệt độ và độ ẩm), lại có sức bền và tính đànhồi cao Đai vải cao su thích hợp ở các truyền động có vận tốc cao,công ssuất truyền động nhỏ

II.1.2 Xác định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai:

II.1.2.1 Xác định đ ờng kính đai nhỏ

Đờng kính bánh đai nhỏ đợc xác định theo công thức

Xavêrin

D1=(1100 1300)3

n N

D1 n



Thay số đợc v =

1000 60

1460 220 14 , 3

= 16,82 m/s  (25 30) m/s thoả mãn

 Vậy ta chọn đờng kính bánh đai nhỏ D1 = 220 (mm)

II.1.2.2 Xác định đ ờng kính bánh đai lớn:

chọn  = 0,01 (Hệ số trợt đối với đai vảI ,đai vảI cao su)

 D2= 220.(1 0,01)

49,510

1460

622,9(mm)Theo bảng (5- 1) (TKCTM trang 85-NXBGD 1999) chọn D2=630 (mm)

- Số vòng quay thực của bánh bị dẫn trong một phút:

- Sai số về số vòng quay so với yêu cầu:

- n= .100% 1,14%

74,504

49,51074,504

II.1.2.3 Định khoảng cách trục A và chiều dài l:

Để góc  đủ lớn khoảng cách trục A của bộ truyền đai cần thoảmãn điều kiện A 2.(D1+D2) = 2.(630+200) = 1700(mm)

A

D D

1700.4

)630(220 2 = 4841,43 (mm)

Chọn Lđai thực = 100 400L để nối đai vậy chọn Lđai=5000 mm (TKCTM _ 86)

II.1.2.4 Tính góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ

áp dụng công thức (5-3) :

Ta thấy 1= 166,250  1500 đã thoả mãn điều kiện

II.1.2.5 Xác đinh tiết diện đai

Để hạn chế ứng suất uốn và tăng ứng suất có ích cho phép của

đai, chiều dày đai đợc chọn theo tỷ số

1

D

 Chọn

1

D



=401

Vậy ≤

40

22040

220 = 45

Tra bảng (5-5) (TKCTM-trang89-NXBGD 1999)   p 0 =2,28(N/mm2)

   



1 95 , 0 96 , 0 9 , 0 28 , 2 5 82 , 16

10 1000

.

1000

b C C C c V

N b

II.1.2.6 Định chiều rộng B của bánh đai :

Chiều rộng B của bánh đai đợc chọn theo chiều rộng b của đai.Dựa vào bảng (5-10) Chọn B = 70(mm)

II.1.2.7 Tính lực căng và tác dụng lên trục :

- Lực căng ban đầu S0: áp dụng công thức (5-16) :

2

166,250

) =1608,35(N)

Bảng 2: Thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai:

II.1.2.8 Các ph ơng pháp nối đai:

Dây đai bị đứt nếu còn tốt ta có thể nối đai tiếp tục sửdụng Nối đai bằng cách vát nghiêng hai đàu rồi dán lại hoặc khâubằng chỉ Các đờngchỉ khâu dọc theo đai

Ngoài ra ta cũng có thể dùng dây kim loại hoặc bản lề kim loại

để nối đai Tuy nhiên khi đó mối nối không mềm dẫn đến va

đập trong quá trình làm việc

II.2

: Thiết kế bộ truyền trong hộp - Bộ truyền bánh răng

Truyền động bánh răng đợc dùng rất nhiều trong các ngành chếtạo máy vì nó có nhiều u điểm nh: kích thớc nhỏ, khả năng tải lớn,hiệu suất truyền cao, làm việc chắc chắn , bền lâu…

Với bộ truyền trong hộp giảm tốc 2 cấp của “hệ thống dẫn

động băng tải” ta dùng bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng và răngnghiêng (cấp nhanh và cấp chậm) Sau đay ta sẽ đi chọn vật liệu vàtính toán các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răngtrụ răng thẳng và răng nghiêng

II.2.1.tính toán cặp bánh răng trụ răng thẳng:

II.2.1.1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện:

Khi chọn vật liệu để làm bánh răng ta cần phải chú ý đếnchu kì làm việc của bánh răng Bánh răng nào có chu kì làm việcnhiều hơn thì cần đợc chế tạo bằng vật liệu tốt hơn và ngợc lại.Trong hộp giảm tốc, bánh răng nhỏ có chu kì làm việc lớn hơn bánhrăng lớn (gấp i lần với i = icn = 3,85) cho nên bánh răngnhỏ cần đợc chế tạo bằng vật liệu tốt hơn bánh răng lớn Cụ thể:a) Bánh nhỏ:

Bánh răng nhỏ chọn thép 45 thờng hoá có (giả sử chọn đờngkính hơn 100 mm)

Giả thiết đờng kính phôi < (300  500)mm

II.2.2.2.Xác định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép

a) ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép :

- áp dụng công thức (3-3):

N2 = N = 600 u n TTrong đó:

n- Là số vòng quay trong một phút của bánh răng

T- Tổng số thời gian làm việc

u- Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng lấyu=1

=> ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn là

[]tx2=2,6 HB2 = 2,6 160 = 416 (N/mm2)

- ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ là :

[]tx1=2,6 HB1 = 2,6 190 = 494 (N/mm2)

b) ứng xuất uốn cho phép

Vì ứng suất thay đổi theo chu kì mạch động nên ADCT (3 –5) ta có:

K K

6,14,1(

- Ta có giới hạn mỏi uốn của bánh răng nhỏ là :

1.4,249.5,

1 215 5

II.2.5 Xác định khoảng cách trục A:

Theo công thức (3-9) ta có :

)

10.05,1()1

2 2 6

n

N K i

i A

A cn tx cn

55 , 9 3 , 1 ) 85 , 3 416

10 05 ,1 ( ) 1 85 , 3

21000

n A n

với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn.

) / ( 754 , 2 ) 1 85 , 3 ( 1000

60

49 , 510 250 14 ,

3

.

2

s m





Theo bảng (3-11) ta chọn chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9

II.2.7 Tính chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

.5,

2 m n

, với cấp chính xác 9 và vân tốc vòng V< 3m/stra bảng (3-13) ta đợc Kđ=1,45

,1

45,1

mn = 4 (mm)

b) Xác định số răng bánh dẫn

- ADCT (3-24) ta có số răng của bánh nhỏ là:





)1(

4

260

N K



10.1,19

2 6

55 , 9 45 ,1 10 1,

44,0.855,32

Trờng hợp bánh răng chịu quá tải (ví dụ lúc mở máy, hãm

máy) với hệ số quá tải Kqt =

n b

N K i

i A

qt qt

cn cn

1

10.05,1



Kqt -là hệ số quá tải, vì đặc tính làm việc êm => Kqt=1,8

M, Mqt Momen xo¾n danh nghÜa vµ momen xo¾n qóa t¶i

NhËn xÐt thÊy σtxqt = 728,66 (N/mm2) <  txqt2=1235 (N/mm2) Tho¶ m·n

Vµ σtxqt = 728,66 (N/mm2) <  txqt1=1040 (N/mm2)  Tho¶ m·n

b) KiÓm nghiÖm søc bÒn uèn :

¸p dông c«ng thøc (3-42) vµ (3-33) ta cã

 

b n Z m y

N K K

u

uqt qt

u uqt

10.1,19

)/(11,54359

,132.80

55,9.45,1.8,1.)185,3(.85,3.260

10.05,

m N K

mm N

qt tx txqt

r¨ng nhá

B¸nh r¨ng l¬n

§êng kÝnh vßngch©n r¨ng

Di1= 102 Di2=

422

§êng kÝnh vßng De1 = De2 =

55,9.10.55,9.2

.10.55,9.2

1 1

6

1

N d

n

N d

M x





  P = 3190(N)

- Lùc híng t©m

Pr = P.tg =3190.tg200 = 1161,17 (N)

II.2.1.tÝnh to¸n cÆp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng:

II.2.1.1.Chän vËt liÖu cho cÆp b¸nh r¨ng:

+ Độ rắn : HB2 = 160 Phôi rèn

Giả thiết đờng kính phôi từ (300  500)mm

II.2.2.2.Xác định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép

a)

ứ ng suất mỏi tiếp xúc cho phép :

- áp dụng công thức (3-3):

N1 = N = 600 u n TTrong đó:

n- Là số vòng quay trong một phút của bánh răng

T- Tổng số thời gian làm việc

u- Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng lấyu=1

=> ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn là

[]tx2=2,6 HB2 = 2,6 160 = 416 (N/mm2)

- ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ là :

[]tx1=2,6 HB1 = 2,6 190 = 494 (N/mm2)

b)

ứ ng xuất uốn cho phép.

Vì ứng suất thay đổi theo chu kì mạch động nên ADCT (3 –5) ta có:

K K

6,14,1(

 1 và 0 là giới hạn mỏi uốn trong chu kì mạch động và trong chu kì đối xứng.

1.4,249.5,

1 4 , 206 5

II.2.5 Xác định khoảng cách trục A:

Theo công thức (3-9) ta có :

 

3

2 ' 2

6

)

10.05,1()1(

n

N K i

i A

A cc

tx cc

22 , 9 4 , 1 ) 08 , 3 416

10 05 , 1 ( ) 1 08 , 3

21000

n A n

60

59 , 132 332 14 ,

3

.

2

s m





Theo bảng (3-11) ta chọn chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9

II.2.7 Tính chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

-Giả sử b >

sin

.5,

2 m n

, với cấp chính xác 9 và vân tốc vòng V< 3m/stra bảng (3-14) ta đợc Kđ=1,2

2,174,

cos

2

1

cc

n i m

A

1)08,3.(

4

985,0.315.2

38Chọn Z1 = 38 răng

4)

11738( 2



=> 10013'

c) Chiều rộng của bánh răng là

Ta có b = A A = 0,35.315 = 110,25 (mm) Chọn b = 110 (mm)

II.2.9.KiÓm nghiÖm søc bÒn uèn cña r¨ng:

265 , 9 2 ,1 10 2 ,

474,0.86,33

Trêng hîp b¸nh r¨ng chÞu qu¸ t¶i (vÝ dô lóc më m¸y, h·m

m¸y…) víi hÖ sè qu¸ t¶i Kqt =

m

y

N K

10

1

,

19

Theo công thức (3-43) ta có :[]txqt = 2,5.[ ]tx

n b

N K i

i A

qt qt

cc cc

1

10.05,1



Kqt -là hệ số quá tải, vì đặc tính làm việc êm => Kqt=1,8

M, Mqt Momen xoắn danh nghĩa và momen xoắn qúa tải

Nhận xét thấy σtxqt = 776,46 (N/mm2) <  txqt2=1235 (N/mm2) Thoả mãn

)/(46,7768,1.74,578

)/74,57843

.110

22,9.2,1.8,1.)108,3(.08,3.315

10.05,

m N K

mm N

qt tx txqt

Vµ σtxqt = 776,46 (N/mm2) <  txqt1=1040 (N/mm2) Tho¶ m·n

b) KiÓm nghiÖm søc bÒn uèn :

¸p dông c«ng thøc (3-42) vµ (3-34) ta cã

 

'' 2

6

10.1,19

y

N K K

n u

uqt qt

u uqt

Nh vËy: Søc bÒn uèn tho¶ m·n

II.2.11 C¸c th«ng sè h×nh häc chñ yÕu cña bé truyÒn

38.4cos

117.4cos

r¨ng nhá

B¸nh r¨ng l¬n

.10.55,9.2

1 1

6

1

N d

n

N d

20.15,8607cos

.tg tg P







=3183,27 (N) -Lực dọc trục

Pa =P1.tgβ =8607,15.tg10013’ =1552,08 (N)

Phần III: Thiết kế trục và tính then:

III.1 Chọn vật liệu cho trục:

Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít nhạy với tập trungứng suất, có thể nhiệt luyện đợc, ít gia công Thép các bon và hợpkim là những vật liệu chủ yếu đợc dùng để chế tạo trục Vì loại

máy có tải trọng trung bình nên ta chọn thép 45 nhiệt luyện có giới hạn bền σ b = 600 N/mm2

III.2 Tính sức bền trục

a) Tính sơ bộ trục theo công thức (7-2) ta có đ ờng kính trục

N- c«ng suÊt truyÒn cña trôc

n- sè vßng quay trong vßng 1 phót cña trôc

C- hÖ sè tÝnh to¸n phô thuéc   x

55,9

899,8

22,9

1203



8 



Chọn A = 12(mm)

B Chiều rộng ổ lăn (tra

bảng 14P)

B1 = 17 mm đối với trục I

B2 = 20 mm đối với trục II

B3 =25 mm đối với trục III

c Khoảng cách giữa 2 cặp

bánh răng

c = 10 mm

2

Khoảng cách từ cạnh ổ lăn đến thành trong của hộp

l2 = 10mm l

3

Chiều cao của nắp và

đầu bu lông

l3 = 18 mm l

l53= (90 112,5)mm chọn l53= 100 mm l

l11= 76,5 mm

l1= l53/2+l4+l3+B/2

l12= 100/2+15+18+22/2

l12= 95,5mm

b Chiều rộng bánh răng trụ

răng thẳng

b = 80 mm b

1

Chiều rộng bánh răng trụ răng nghiêng

55 , 9 = 178656,78 (N.mm) C¸c lùc t¸c dông lªn trôc I:

mAy R®.sin300 .l - Pr1.a + RBy.(a+b) = 0

 RBy =

a b

a P l



 30sin

mAxR Bx.(ab)P r a R dx.cos300.l

1

5,685,188

5,68.31905

,76.30cos.35,1608

.30

1 0

a P l R

+ TÝnh m« men uèn ë nh÷ng tiÕt diÖn nguy hiÓm:

(

2

n n Uy n

(

2

m m Uy m

m

M    = 8 2118 , 142  13594,622 = 83235,83(N.mm)

+ §êng kÝnh trôc ë tiÕt diÖn (n-n); (m-m):

2U n n 0 , 75 Mx

M   = 123039,02 2 0 , 75 178656,78 2 = 197679,75(N.mm)

 d(n-n) 3

50.1,0

2U m m 0 , 75 Mx

M   = 83235,83 2 0 , 75 178656,782 = 175689,75(N.mm)

 d(m-m) 3

50.1,0

143863,32

V× trôc cã r·nh then nªn chän d(m-m) = 40(mm)

22 , 9 = 664084,77 (N.mm)C¸c lùc t¸c dông lªn trôc I:

85.27,3183)

10585.(

17,11612

85,136.08,1552

mCx P3 c + P2 (c + b) – RDx (a +b +c ) = 0

 RDx=

cba

b).(cP .c

)10585.(

38,279585

.15,8607

 RCx =8607,15 +2795,38 - 4856,65 = 6545,88 (N)

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mô men và sơ đồ kết cấu của trục II

+ TÝnh m« men uèn ë nh÷ng tiÕt diÖn nguy hiÓm:

- TiÕt diÖn (e - e):

MUy (e - e) = RCy c=2238,43 85 =190266,55 (N.mm)

MUx (e - e) = RCx c = 6545,88 85 = 556399,8 (N.mm)

) ( )

(

2

e e Uy e

(

2

i Uy i

1,

2U e e 0 , 75 Mx

M   = 588032,49 2 0 , 75 664084 , 772 =822519,69 (N.mm)

 d( e – e ) 3

50.1,0

668253,16

V× trôc cã r·nh then nªn chän d(i-i) = 55(mm)

a P

d

P a r



 2

4 4

5,1775,87

5,87.27,31832

13,475.08,1552

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mô men và sơ đồ kết cấu của

trôc III

P y = RFy + REy- Pr4 = 0

 RFy= Pr4 – REy = 3183,27 – 2442,48 = 740,79 (N)

mFx - P4 a + REx (a +b) = 0

=> REx = 2746,98

5,1775,87

5,87.43,8319





b a

a P

2U j j 0 , 75 Mx

M   = 652457 , 272  0 , 75 1976405 , 8 2 = 1831757,46(N.mm)

 d(j -j ) 3

50.1,0

1831757,46

Chọn d(j –j ) = 75 (mm)

Trờng hợp trục 2 và trục 3 ta không kiểm nghiệm tại những ổ bi vì

tại khu vực này không phải là mặt cắt nguy hiểm Lúc này tại ổ chỉ

chịu mômen xoắn nên ta tính cho tại các mặt cắt nguy hiểm rồi

định đờng kính trong của ổ đơng nhiên thoả mãn

c) Tính chính xác trục

Là việc kiểm tra hệ số an toàn của trục tại những tiết diệnnguy hiểm.

theo công thức (7-5) ta có hệ số an toàn n:

Trong đó : n: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng xuất pháp

n: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng xuất tiếp

n n





2 2

1



W0: mô men cản xoắn của tiết diện

Kσ,K hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi uốn và xoắn tra bảng 6)(7- 13))

m : là trị số trung bình của ứng xuất tiếp

MU, MX : là mô men uốn và mô men xoắn

-Xét tại tiết diện (m - m) chỗ lắp bánh răng trên trục I

Theo bảng (7 – 3b) với đờng kính trục d = 40 (mm) có:

= 15,11 (N/mm2)

0

max

.2

178656,78

= 7,58 (N/mm2)Vì vật liệu là thép cácbon trung bình nên chọn hệ số  và 

K =1,5

 tỷ số: 1 , 92

85 , 0

63 , 1

05 , 2 73 , 0

5 , 1

Thay các trị số vừa tìm đợc vào các công thức (7 - 6);(7 -7)

đựơc

42,59( / )   150( / )

70.2,6.55

:,74

mm N mm



Nhận xét thấy n = 5,73 > n (1,52,5) Vậy tại tiết diện (n - n)

thoả mãn độ an toàn cho phép

-Xét tại tiết diện (i - i) chỗ lắp bánh răng thẳng trên trục

= 23,45 (N/mm2)

0

max

.2

664084,77

= 10,78 (N/mm2)Vì vật liệu là thép cácbon trung bình nên chọn hệ số  và 

là:



 =0,1 ;  = 0,05 ; hệ số  = 1

Theo bảng (7 - 4) chọn hệ số kích thớc  = 0,78

 = 0,67Theo bảng (7 - 8) tập trung ứng suất cho rãnh then: K =1,63

K =1,5

 tỷ số: 2 , 09

78 , 0

63 , 1

5 , 1

Thay các trị số vừa tìm đợc vào các công thức (7 - 6);(7 -7)

đựơc

02,38,548,3

3,6.44,3

8,578,10.05,078,10.38

,

2

150

49,345,23.3

= 40,53 (N/mm2)

0

max

.2

77 , 664084

= 10,78 (N/mm2)Vì vật liệu là thép cácbon trung bình nên chọn hệ số  và 

K =1,5

 tỷ số: 2 , 09

78 , 0

63 , 1

5 , 1

Thay các trị số vừa tìm đợc vào các công thức (7 - 6);(7 -7)

đựơc

45,27,52

7,5.59,2

7,578,10.05,078,10.39

,

2

150

253,40.32