thuyet minh do an

Lời nói đầu Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo ,nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế

Đồ án môn học

chi tiết máy

thiết kế hệ dẫn động băng tải

4.Thời gian phục vụ Ih = 16500 h

5.Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài 300

NhËn xÐt cña gi¸o viªn

Lời nói đầu

Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong

chơng trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu

cấu tạo ,nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết

kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành

công _ nông nghiệp và giao thông vận tải

Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí

thuyết với thực nghiệm Lí thuyết tính toán các chi tiết máy

đợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toán học ,vật

lí ,cơ học lí thuyết ,nguyên lý máy ,sức bền vật liệu

v.v…,đợc chứng minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực

tiễn sản xuất

Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm

quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án

giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về cấu tạo,

nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi

tiết có công dụng chung ,nhằm bồi dỡng cho sinh viên khả

năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi

tiết máy ,làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau

này

Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn

Tiền Phong cùng với cán bộ giảng dạy thuộc bộ môn chi tiết

máy , đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Tuy

nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rấtmong đợc sự chỉ bảo của các thầy và sự góp ý của các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiền Phong đãgiúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Hng yên , ngày 12/04/2006

Sinh viên : Nguyễn văn ợng

l-Lớp : CKK4Lc

ơng pháp lắp đặt động cơ để chọn kích thớc độngcơ phù hợp

+ công suất động cơ đợc xác định theo công thức

Pct= ηp t

- Trong đó :

+ pt : công suất cần thiết trên trục động cơ

+ η: hiệu suất truền động

- Theo công thức (2-9)[1] (tính toán thiết kế hệ đẫn

động )

η = ηk ηol4 ηd2 ηbr

+ tra bảng [2-3][1] ta đợc

+ ηk= 0.99 : hiệu suất của nối trục đàn hồi.

+ ηol= 0,99 : hiệu suất của một cặp ổ lăn.+ ηbr= 0,98 : hiệu suất của bộ truyền bánh

răng trụ

+ ηd= 0,95 hiệu suất của bộ truyền

- thay số vào ta có

br d ol

.

kW v

, 0

225 , 7

+ Trong đó uđvà uh tra theo bảng

+ uđ tỉ số truyền của bộ truyền đai thang uđ = 3+ uh tỉ số truyền trong hộp giảm tốc hai cấp uh = 23+ vậy thay số vào ta có

Ut = uđ.uh = 23.3 =69

- số vòng quay của trục máy tính theo công thức (2-16) [1]

: 60000

2) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện:

- số vòng quay của trục máy tính theo công thức (2-16)[1]

: 60000

+ V : vận tốc băng tảI V =0,85

+ D : đờng kính tang tảI D =400

- Vây thay vào ta có

400 14 , 3

85 , 0 60000

−

2829 69

41 = ì ≈

− Tra bảng P1.3 phụ luc ta chọn động cơ 4A132M2Y3

Động cơ này có các thông số kỹ thuật sau:

II Ph©n phèi tû sè truyÒn

1) Ph©n phèi tû sè truyÒn:

− Tõ c«ng thøc:

lv

dc c

n

n

u =

9 , 70 41

n

n u

c

ób c u

u u

% 4

% 6 , 2 100 9 , 70

69 9 ,

70 =

− Ph©n hép gi¶m tèc thµnh 2 cÊp víi:

+ CÊp nhanh : tû sè truyÒn u1

6 , 23

969 3

2907

1 = = =

d

dc u

225 , 7

P

ol k

= η η

− Công suất tác dụng lên trục II:

) ( 596 , 7 98 , 0 99 , 0

37 , 7

3

P

ol br

=

=

= η η

− Công suất tác dụng lên trục I:

−

98 , 0 99 , 0

596 , 7

2

P

ol br

=

=

= η

η

Mômen soắn trên các trục :

− Mômen tác dụng lên trục I:

mm N n

p

969

83 , 7 10 55 , 9 10 55 ,

1 1 6

− Mômen tác dụng lên trục II:

mm N n

p

144

596 , 7 10 55 , 9 10 55 ,

2 2 6

− Mômen tác dụng lên trục III:

mm N n

p

T 1716670 , 73 /

41

37 , 7 10 55 , 9 10 55 ,

3 3 6

− Mômen tác dụng lên trục động cơ:

mm N n

p T

10 55 ,

=

=

=

1.Truyền động đai thang :

- Thiết kế bộ truyền đai gồm các bớc cơ bản nh sau.+ C họn loại đai

+ sác định các kích thớc và thông số bộ truyền

+ xác định các thông số của đai theo chỉ tiêu về khả năng kéo của đai về tuổi thọ

+ xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

1.1 chọn tiết diện đaivà loại đai.

- có ba loại đai thang , đai thang thờng, đai thang hẹp,

a Đờng kính bánh đai nhỏ

- đờng kính bánh đai nhỏ nh ta đã chọn ở trên đờng kính nằm trong khoảng (140 – 280) ta chọn là 224 (mm)

- Vậy từ đờng kính bánh đai ta sác định vận tốc đai theo công thức

s m d

u d d

3 224 1

- Chọn đờng kính tiêu chuẩn theo bảng (4.21)[1] ta lấy

d2 = 710(mm)

- Tính lại tỉ số truyền thực tế

106 , 3 224 ).

02 , 0 1 (

710 )

1 ( 1

% 5 , 3 106 , 3

3 106 , 3

u u u

Vậy sai số nằm trong phạm vi cho phép

C chiều dài đai.

- chiều dài đai đợc sác định theo khoảng cách trục đã

chọn a theo công thức (4-4)

- l = 2.a + Π.(d1+d2) /2 + (d2-d1)2/4.a

⇒ l = 2.710 + 3,14.(224+710)/2+ 224)2/4.710 =2969,5

(710-Vậy chọn theo chiều dài tiêu chuẩn ỏ bảng [4-13] ta lấy l=3000(mm)

Kiểm ngiệm đai về tuổi thọ

i = v/l ≤imax =10

⇒ i = 3 , 8 10 max

3

36 , 11

- trong đó λ = l-

2

) (d1 +d2

Π

-2

) (d2 −d1

14 , 3 3000 2

) ( 1 2

=

+

−

= +

Π d d

2

) 224 710 ( 2

) ( 2 − 1 = − =

, 1533 4

=

∆

− + λ

d góc ôm α1.

Góc ôm trên bánh đai nhỏ đợc xác định theo công thức (4.7)[1]

α 1 = 180 -

726

57 ).

224 710 ( −

d c c c c p

k p

+ c l hệ số kể đến ảnh hởng của chiều dài đai c l=1,07+ c uhệ số kể đến ảnh hởng của tỉ số truyền u=3⇒ c u

1 , 1 324 ,

Vậy ta chọn số đai là Z =2

- chiều rộng của bánh đai B đợc sác định theo công thức

B = (z-1).t +2e+ với t, h0, e tra bảng (4-21)[1] ta đợc

k p

.

.

780 1

0

α+ trong đó:

Fv = qm v2 = 0,178 11,362 =23 theo công thức 20)

(4-Vậy thay số ta tính đợc

F0 = 23 376 , 2

2 89 , 0 36 , 11

1 , 1 324 , 8 780

Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ở đây ta chọn vật liêu cho 2 cấp bánh răng nh nhau.Chọn vật liệu nhóm I, tra theo bảng 6.1, ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ

động và bánh răng bị động nh sau:

Vậtliệu

Nhiệtluyện [ ]σb (MPa) [ ]σch (MPa) Độ rắn HB

Bánh chủ

động

Thép45

1 , 1 :

70 2

=

F F

H H

S HB

S HB

σ

σ

Với vật liệu đã chọn nh trên, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 =245,bánh lớn HB2 = 230

-MPa

MPa HB

MPa HB

MPa HB

530 70 230 2 70

2

441 245 8 , 1 8

, 1

560 70 245 2 70 2

2 lim

0

2 2

lim

0

1 1

lim

0

1 1

= +

= +

- ta cã NHE1= NFE1 = 60.1.969.16500 = 959,3.106

VËy ta thÊy NHE1= NHF1 >NHO1 ⇒ KHl =1

Ta l¹i cã NHE2=NFE2 =60.1.144.16500 =

S

K

.

1 lim 0 σ

= 509Mpa

1 , 1

1

560 =

[ σH2] =

H

Hl H

S

K

.

2 lim 0 σ

= 482Mpa

1 , 1

1

2

H Mpa< σ

= +

- øng suÊt tiÕp sóc qu¸ t¶I

- [σH]Max = 2,8[σch2] = 2 , 8 450 = 1260Mpa

- [σF1]Max = 0,8[σch1] = 0 , 8580 = 464Mpa

- [σF2]Max = 0,8[σch1] = 0 , 8 450 = 360Mpa

- ứng suất uốn cho phép (quá tảI)

- theo công thức (6-2a) ta có

− Khi tính sơ bộ lấy YRYSKxF = 1 , ứng suất uốn cho phép

[ ]σF đợc xác định theo công thức (6.2a):

[ ]

F

FL F

σ

75 , 1

0 , 1

441 =

[ ]

F

FL F

σ

σ = = 236 , 5Mpa

75 , 1

0 , 1

1

] [

.

ba H

HB u

K T

ψ σ

− Với bánh răng trụ răng thẳng, dựa vào bảng (6.5)[1]:

Ka = 49,5[1] (MPa1/3)

− Giá trị của ψba : tra bảng (6-6)[1] ta chọn ψba = 0,4

− Từ đó suy ra: theo công thức (6-16)[1].

548 , 1 ) 1 74 , 6 ( 4 , 0 5 ,

28 , 1 7 , 77168

200

2 = +Vậy ta lấy Z1 = 13 ⇒Z2 = Z1 6,74 = 17 6,74 = 114,58

Ta lấy số răng bánh hai là Z2 = 115 răng

Do đó aw = m(Z1 + Z2 ) /2 = 3.(17+115)/2 = 198

Lấy aw = 200 do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cáchtrục từ 198 -200 (mm)

tính hệ số dịch tâm theo công thức (6—22)

Y = aw/m - 0,5 (Z1+Z2 )

= 0 , 5 ( 17 115 ) 0 , 67 3

200

= +

−Theo (6-23)

Ky = 5 , 07

) 115 17 (

67 , 0 1000

+

=

t Z y

Theo (6-10a) ta tra đợc Kx = 0,191

Do đó theo công thức (6-24) ta tính đợc

025 , 0 1000

) 115 17 (

191 , 0 1000

=

∆ k x z t y

) 115 17 (

67 , 0 ).

17 115 ( 695 ,

m Z

2

cos α

Ta lấy góc ăn khớp của bánh răng là 20

200 2

20 cos 3 ).

115 17

= +

⇒ αtw= 21,520

C: kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức (6-33)[1]

) /(

) 1 (

2

1

1 H m w m w H

m

σTheo bảng (6-5) ta đợc Zm = 274Mpa

ở đây βb góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

tgβb= cosαt.tgβnhng ở đây do răng là răng trụ răng thẳng lên ta có β =0 ⇒cosβ = 1

⇒ ZH = 1 , 72

) 52 , 21 2 sin(

1 2

0 =Trị số của Zε tính theo công thức (6-36a)

Trong đó ε αtính gần đúng theo công thức ( 6-38b)[1]

β

εα 1 , 88 3 , 2 1 1 cos

2 1

1 2 , 3 88 ,

4−ε α = − =

đờng kính vòng lăn nhỏ đợc xác định theo công thức 11)[1]

(6-dw = 1 51,5

17 115

200 2 ) 1 (

m

w u

a

mmtheo công thức (6-40)[1]

V = d w n 2 , 61m/s

60000

14 , 3 969 5 , 51 60000

. 1

Theo bảng (6-13)[1] ta chọn cấp chính xác 8 và tra theobảng (6-16) ta đợc g0 = 56

Theo công thức (6-42)

VH =

u

a v

200 =

KHV = 1 + ( )

w w H K K T

d b v

2

.

=

KH = K Hβ.K Hv.K Hα = 1 , 28 1 , 099 1 = 1 , 42

Thay các giá trị tính đợc vao công thức trớc ta đợc

) )(

1 (

2 H 1 H m w m w12

) 1 74 , 6 (

42 , 1 7 , 77168 2 2 883 , 0 72 , 1

= σ

bw =80

2

] [ 

vậy ta có thể lấy bw = 79mm

d: kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

để đảm bảo độ bền uốn cho răng ứng suất uốn sinh ra tạichân răng không đợc vợt quá gía trị cho phép

] [

.

2

1 1

1 1

w w

F F

F

m d b

Y Y Y K T

σ

[ ]2 1

2 1 2

.

F F

F F F

YF1 ; YF2 hệ số dạng răng của bánh răng 1 và bánh răng 2 phụthuộc vào số răng tơng đơng

ZV1 = Z1/cos3 β ⇒ ZV1 = 17

ZV2 = Z2/cos3 β ⇒ ZV2 = 115

Theo bảng (6-18) [1] kết hợp với x1 và x2 tính ở phần trớc x1 =0,099 x 2 =0,596 ta đợc

w w F K K T

d b V

2

.

1

Vơí VF =

u

a v

F. 0 .

74 , 6

200 61 , 2 56 016 ,

⇒KFV = 1+ 1 , 25

1 37 , 1 7 , 77168 2

5 , 51 79 74 ,

03 , 4 58 , 0 71 , 1 7 , 77168 2

1 = σ

Mpa Y

Y F

F F

03 , 4

52 , 3 5 , 50

1

2 1

2 = σ = = σ

Theo (6-2) và (6-2a) ta có [[ ]

F

Fl Fc F

σ =Trong đó:

+ KFC = 1 do đặt tảI một phía

+ KFL = 1

SF = 1,75 tra theo bảng (6-2)

[ ]σF1 = 252 > σF1

[ ]σF2 = 236 , 5 > σF2

VËy tho¶ m·n vÒ ®iÒu kiÖn bÒn uèn

e:kiÓm tra r¨ng vÒ qu¸ t¶I

] [

.

ba H

HB u

K T

ψ σ

− Víi b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng, dùa vµo b¶ng (6.5)[1]:

Ka = 43 (MPa1/3)

− Giá trị của ψba : tra bảng (6-6)[1] ta chọn ψba = 0,3

− Từ đó suy ra: theo công thức (6-16)[1]

) 1 ( 5 ,

05 , 1 5 , 503762

246

2 = +Vậy ta lấy Z1 = 36 ⇒Z2 = Z1 3,5 = 36 3,5 = 126 răng

m Z

2

.

= ( ) 0,987

246 2

3 126

36 +

vậy ⇒ β = 8,960 = 90

C: kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Theo công thức (6-33)[1].ứng suất tiếp trên mặt răng làmviệc

) /(

) 1 (

2 H 2 H m w m w22

m

σTheo bảng (6-5) ta đợc Zm = 274Mpa

Theo công thức (6-34) [1]

) 23 , 20 2 sin(

cos 2

⇒ ZH = 1 , 746

) 52 , 21 2 sin(

45 , 8 cos 2

0

0

=Trị số của Zε tính theo công thức (6-36a)

Trong đó ε αtính gần đúng theo công thức ( 6-38b)[1]

β

εα 1 , 88 3 , 2 1 1 cos

2 1

126

1 36

1 2 , 3 88 ,

1

1 = = α

ε

đờng kính vòng lăn nhỏ đợc xác định theo công thức 11)[1]

(6-dw2 = 1 108,88

36 126

245 2 ) 1 (

2

m

w u a

mm

theo công thức (6-40)[1].

V = d w n 0 , 82m/s

60000

14 , 3 144 89 , 108 60000

. 2

246 =Theo (6-41) ta có

KHV = 1 + ( )

w w H K K T

d b v

2

.

KH = K Hβ.K Hv.K Hα = 1 , 05 1 , 13 1 , 007 = 1 , 195

Thay các giá trị tính đợc vao công thức (6-33) trớc ta đợc

) )(

1 (

2

2

2 H m w m w H

) 1 5 , 3 (

195 , 1 5 , 503762

2 758 , 0 746 , 1

= σ

Xác định chính xác ứng suất tiếp súc cho phép

Theo (6-1) với v < 5 m/s ; Zv =1

Do cấp chính xác là 9 và chọn cấp chính xác về mức tiếpxúc là 8 thì ta có Rz =2,5– 1,25 àm ⇒Z R =0,95

Do Da <700 ⇒K XH = 1

⇒ [ σH] = [ σH].Z v.Z R.K XH = 495 , 4 1 0 , 95 = 470 , 6Mpa

Do chênh lệch giữa σH và [σH] là.

% 4

% 6 , 2 3

, 483

6 , 480 3 , 483

bw =0,3.245

2

] [ 

3 ,

d: kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

để đảm bảo độ bền uốn cho răng ứng suất uốn sinh ra tạichân răng không đợc vợt quá gía trị cho phép

] [

.

2

2 2

1 2

w w

F F

F

m d b

Y Y Y K T

σ

[ ]2 1

2 1 2

.

F F

F F F

1 =

140 1

0 β

KFV =1+

α

β F F

w w F K K T

d b V

2

.

F. 0 .

5 , 3

245 82 , 0 73 006 ,

Tra theo b¶ng (6-15) δF = 0 , 006 b¶ng (6-16) g0 = 73

⇒KFV = 1+ 1 , 014

37 , 1 32 , 1 5 , 503762

2

89 , 108 78 005 ,

63 , 3 575 , 0 83 , 1 5 , 503762

2

1 = σVËy σF1 = 141 , 37 < [ σF1] = 253MPa(6-43)

Mpa Y

Y F

F F

63 , 3

6 , 3 37 , 141

1

2 1

σ

Theo (6-44) σF2 = 140 , 2 < [ σF2] = 237 , 35MPa

VËy tho¶ m·n vÒ ®iÒu kiÖn bÒn uèn

e:kiÓm tra r¨ng vÒ qu¸ t¶i

Vậy đảm bảo các điều kiện về an toàn và kỹ thuật.

di = 3

] [

2 ,

7 , 77168

Với T2 = 503762,5 ta lấy [τ ] = 16 ⇒ d2 = 53 , 9

16 2 , 0

5 , 503762

Với T3 = 1716670,73; [τ ] = 20 ⇒ d3 = 75

20 2 , 0

73 , 1716670

K 2 là khoảng cách

- do đờng kính đầu vào của hộp giảm tốc tối thiểu phảI bằng

(0,8-1,2) dđc nên theo phần tính toán động cơ ta có dđc = 42mm do đó đờng kính trục 1 của đầu vào hộp giảm tốc phảI bằng

d1 = (0,8 – 1,2 ) 42 = 33,6 – 50,4Chọn d1 = 50 vậy ta chọn lại d1 từ phần trên là d 1 = 50

Vậy theo công thức (10-9) ta có đờng kính d2 =55 ; d3 =75 Xác định khoảng cách và gối điểm đặt lực

ChiÒu dµi may¬ b¸nh ®ai lµ

w d

7 , 77168

−Trong đó FY13 lực hớng tâm

cos

52 , 21 84 ,

FX12 = Fr12 cosα = 1259,4 cos300 = 1090,67

FY12 = Fr12 sinα = 1259,4 sin300 = 629,7

D0 là đờng kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục

đàn hồi

⇒ FX33 = (0,2 – 0,3) 17166,7 = ( 3433,34 – 5150,0)

, 108

5 , 503762

2

3.5.3 víi trôc I

A: tÝnh ph¶n lùc.

0

12

l

l F l

1182 ( 90

13

l

l F l

240

90 1091 75

= 2997.51,5/2 = 77172,8N

2X +M Y = + =

M

Mt®10 = 0 , 75 2 113385 2 0 , 75 77172 , 8 2 167439 , 8

1 10

M

Mt®13 = 0 , 75 2 167439 , 8 2 0 , 75 77172 , 8 2 180285

1 13

66834 50

1 ,

180285 50

1 ,

0 3

3 13 = =

d10 = M td 29 , 7mm

50 1 , 0

131616 50

1 ,

truyÒn m« men so¾n tõ trôc lªn c¸c chi tiÕt l¾p trªn nã

+ víi trôc II.

22

l

l F l

⇒ FlX21 =

21

23 23 22

22

l

l F l

240

164 9254 75

w d

MZ22 = FX22 516982 , 5

2

345 2997 2

2 = − = −

w d

MZ23 = FX23 504343

2

109 9254 2

3 = − = −

w d

+M« men uèn néi lùc xÐt trªn mÆt ph¼ng zoy

- c¾t t¹i tiÕt diÖn b¸nh (22) bªn tr¸I ta cã

2X +M Y = + =

M

Mtd22 = 0 , 75 2 564014 2 0 , 75 503762 , 5 2 713052 , 8

2 22

M

M23 = 923907 2 147075 2 935540

23 2 23

2X +M Y = + =

M

Mtd23 = 0 , 75 2 935540 2 0 , 75 503762 , 5 2 1032263

2 23

436271 50

1 ,

713052 50

1 ,

0 3

3 22 = =

d23 = M td 59 , 1mm

50 1 , 0

1032263 50

1 ,

truyÒn m« men so¾n tõ trôc lªn c¸c chi tiÕt l¾p trªn nã

+ v¬Ý trôc III

32

l

l F l

−

⇒ ( ) 14155,8

240

164 9254 75

2X +M Y = + =

M

Mtd32 = 0 , 75 2 1692203 2 0 , 75 1716670 , 7 2 2252503

3 32

M

Mtd33 = 0 , 75 2 643750 2 0 , 75 1716670 , 7 2 1620071 , 8

3 33

2252503 50

1 ,

1620072 50

1 ,

0 3

3 33 = =

d31 = M td 66 , 7mm

50 1 , 0

1486680 50

1 ,

0 3

3 31 = =

+ khi đó theo dãy tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn đờng kính tại các tiết diện trục nh sau.

- d32 = 75 mm ; d33 = 70 mm ; d31 = 70 mm ; d23 = 70mm Khi lắp ghép bánh răng trên trục ta dùng then bằng để

truyền mô men soắn từ trục lên các chi tiết lắp trên nó

6 tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Bán kính góc lợn của răng

nhấ

t

Lớn nhất

M

=

= σ σTrong đó wj là mô men cản uốn

Vì trục quay một chiều lên ứng suất soắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó

2

2

Maxj oj

j aj

mj

T w

Trục II có tiết diện (23 , 22 )

Trục III có các tiết diện ( 32 , 31)