Đồ án cơ sở thiết kế máy trong kỹ thuật cơ khí

Xác định sơ bộ khoảng cách trục/chiều dài côn ngoài 3.2 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài BT bánh răng côn KR: Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng và loại răng KR=50 MPa1/3 u: Tỉ số

Trang 1

Giảng viên: ThS Phạm Thanh Tùng

Đại Học Thủy Lợi Khoa Cơ khí-Bộ môn Công nghệ Cơ khí

TRONG KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Trang 2

[1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí- Trinh Chất, Lê Văn Uyển, tập 1,2 [2] Chi tiết máy- Nguyễn Trọng Hiệp, tập 1,2

[3] Cơ sở thiết kế máy – PGS TS Nguyễn Hữu Lộc

Trang 3

ĐỘNG CƠ CÁC BỘ

CÔNG TÁC

Động cơ điện xoay

Băng tải/ Xích tải

Trang 4

Động Học Các Cụm Chi Tiết Truyền

- Kết cấu vỏ hộp

- Nắp ổ, nút thông hơi, tháo dầu, chốt định vị,

- Bôi trơn, điều chỉnh ăn khớp, dung sai,…

- Thể hiện đầy

đủ theo quy ước, đúng kích thước, kết cấu, dung sai

Trang 5

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ

TRUYỀN CƠ KHÍ

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ THEN

CHƯƠNG V: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ

CHƯƠNG VI: BẢN VẼ

Trang 7

1 Chọn động cơ

 Bước 1: Xác định công suất làm việc

- Hệ thống tải trọng không đổi

- Hệ thống tải trọng thay đổi theo bậc

Plv: Công suất trên trục máy công tác (kW)

F: Lực kéo băng tải, xích tải (N)

v: Vận tốc băng tải, xích tải (m/s)

Hình 1.1: Sơ đồ tải trọng

thay đổi theo bậc (1.1)

(1.2)

Trang 8

 Bước 2: Xác định hiệu suất hệ dẫn động

Hiệu suất hệ thống được tính bằng tích các bộ phận tham gia vào hệ thống

Hiệu suất các bộ truyền và ổ lăn tra theo Bảng 2.3 tài liệu tham khảo [1]

ɳ1; ɳ2: Hiệu suất các bộ truyền

ɳol: Hiệu suất 1 cặp ổ lăn m: Số cặp ổ lăn

ɳot: Hiệu suất 1 cặp ổ trượt n: Số cặp ổ trượt

ɳk: Hiệu suất khớp nối k: Số khớp nối

(1.3)

Trang 9

Bảng 1.1: Hiệu suất các bộ truyền và ổ lăn

Trang 10

 Bước 3: Xác định công suất động cơ

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

(1.4)

Pct = Plv/ɳ

Pct: Công suất cần thiết trên trục động cơ (kW) ɳ: Hiệu suất hệ dẫn động

 Bước 4: Xác định số vòng quay trên trục công tác

Với hệ dẫn động băng tải:

(1.5) Với hệ dẫn động xích tải:

(1.6)

Trang 12

 Bước 6: Xác định số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ

(1.8)

 Bước 7: Chọn động cơ

Tra bảng ở phụ lục trong tài liệu [1], chọn động cơ thỏa mãn các yêu cầu:

(Tmm ≥ Tmm yc) Chú ý: - Ưu tiên chọn động cơ có công suất gần với Pct nhất

- Khi không có yêu cầu cụ thể về momen mở máy, đk thứ 3 được bỏ qua

Pđc ≥ Pct

Trang 13

2 Phân phối tỉ số truyền

 Bước 1: Xác định tỉ số truyền chung thực tế của hệ dẫn động

 Bước 2: Phân phối tỉ số truyền

ut = uđ(x).ubr Chú ý: Nếu ưu tiên đảm bảo tỉ số truyền HGT nên chọn trước ubr sau đó

tính uđ(x) = ut/ubr

Trang 14

3 Tính các thông số trên trục

 Bước 1: Xác định công suất trên các trục

- Trục 2: P2 = Plv/ɳ2

Plv: Công suất trên trục công tác

ɳ2: Hiệu suất tính từ trục 2 HGT đến trục công tác

- Trục 1: P1 = P2/ɳ1

P2: Công suất trên trục 2

ɳ1: Hiệu suất tính từ trục 1 đến trục 2 HGT

- Trục động cơ: P’đc = P1/ɳ0

P1: Công suất trên trục 1

ɳ0: Hiệu suất tính từ trục động cơ đến trục 1 HGT

Trang 16

3 Tính các thông số trên trục

 Bước 3: Xác định momen xoắn trên các trục

Momen xoắn trên các trục (Nmm) được tính qua công suất (kW)

và số vòng quay của trục (v/ph) theo công thức:

4 Lập bảng kết quả tính toán động học

Trang 17

TRUYỀN CƠ KHÍ

Trang 18

ĐỘNG CƠ CÁC BỘ

CÔNG TÁC

Động cơ điện xoay

Băng tải/ Xích tải

Trang 20

1 Chọn loại đai và tiết diện đai

2 Chọn đường kính 2 bánh đai d1 và d2

3 Xác định khoảng cách trục a

4 Tính số đai Z

5 Xác định các thông số cơ bản của bánh đai

6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

7 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai

Trang 21

1 Chọn loại đai và tiết diện đai

Chọn loại đai thang: (hay sử dụng đai thang thường hoặc đai thang hẹp)

Tra đồ thị Hình 4.1[1] trang 59 với các thông số P = … (kW) và n1 = …

(v/ph), chọn được tiết diện đai.

Ví dụ: Với công suất P=7,5 kW và tốc độ quay

n1= 1240 v/ph, chọn được tiết diện đai

Hình 2.1: Sơ đồ chọn loại tiết diện đai hình thang (Hình 4.1[1] trang 59)

Trang 22

2 Chọn đường kính 2 bánh đai d1 và d2

Chọn d1

Kiểm tra vận tốc đai < vmax

Trang 23

2 Chọn đường kính 2 bánh đai d1 và d2

 Bước 1: Chọn d1

Tra bảng 4.13[1] được giới hạn đường kính bánh đai nhỏ Chọn d1 theo

dãy đường kính tiêu chuẩn trong bảng 4.21[1].

Trang 25

N

N Xác định góc ôm trên bánh đai

Trang 26

 Bước 1: Tính asb

Tra bảng 4.14[1], từ tỉ số truyền thực ut được tỉ số a/d2 Từ đó tính được asb

Bảng 2.2: Bảng 4.14[1] trang 59

3 Xác định khoảng cách trục a

 Bước 2: Tính chọn chiều dài đai L

Chọn chiều dài đai L gần nhất theo tiêu chuẩn bảng 4.13[1]

 Bước 3: Kiểm tra số vòng chạy của đai trong 1s

(Vg/s)

(2.5)

(2.6)

Trang 28

4 Xác định số đai

Trong đó:

P1: Công suất trên trục bánh chủ động

[P0]: Công suất cho phép Tra bảng 4.19[1] với đai thang thường, 4.20[1] với đai thang hẹp

Kđ: Hệ số tải trọng động Tra bảng 4.7[1]

Cα: Hệ số ảnh hưởng góc ôm

Với α = 1500…1800

Với α = 1200…1500, tra bảng 4.15[1]

CL: Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai Tra bảng 4.16[1]

Cu: Hệ số ảnh hưởng của tỉ số truyền Tra bảng 4.17[1]

Cz: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai Tra bảng 4.18[1]

(2.12) (2.11)

Trang 29

5 Xác định các thông số cơ bản của bánh đai

Trang 30

6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên các trục

Lực căng đai:

Trong đó: qm: khối lƣợng 1m đai, tra bảng 4.22[1]

Lực căng ban đầu:

Trang 31

7 Tổng hợp thông số bộ truyền đai

Trang 37

3 Xác định bước xích

k0: Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền Tra bảng 5.6[1]

ka: Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích Tra bảng 5.6[1] với a = (30÷50)p

kđc: Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích Tra bảng 5.6[1]

kbt: Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn Tra bảng 5.6[1]

kđ: Hệ số tải trọng động Tra bảng 5.6[1]

kc: Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền Tra bảng 5.6[1]

 Bước 2: Tra bảng 5.5[1] với điều kiện Pt ≤ [P] và n01 được

Trang 38

3 Xác định bước xích

Bảng 2.1: Công suất cho phép [P] của xích con lăn (Bảng 5.6[1])

Trang 39

4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích

Chọn sơ bộ khoảng cách trục a

Tính chọn số mắt xích

Tính lại khoảng cách trục

Xác định số lần va đập của xích

Kiểm nghiệm điều kiện số lần va đập

N

Trang 41

4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích

 Bước 4: Xác định số lần va đập của xích a

Tra bảng 5.9[1] với loại xích ống con lăn và bước xích p được số

lần va đập cho phép của xích [i]

 Bước 5: Kiểm nghiệm điều kiện về số lần va đập của xích

Kiểm tra i ≤ [i], nếu sai tăng x và tính lại a và i

Trang 45

6 Xác định thông số của đĩa xích

 Bước 1: Xác định đường kính vòng chia

 Bước 2: Xác định đường kính đỉnh răng

(2.17) (2.16)

Trang 46

A: Diện tích chiếu của bản lề Tra bảng 5.12[1]

k : Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích

(2.18)

(2.19)

(2.20)

Trang 47

kd: Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các dãy xích (=1 nếu dung 1 dãy)

A: Diện tích chiếu của bản lề Tra bảng 5.12[1]

kvđ: Lực va đập trên m dãy xích

Fvđ = 13.10-7n1p3m

Tra bảng 5.11[1], chọn vật liệu đĩa xích, đƣợc [ζH] (Mpa)

Kiểm tra điều kiện ζH ≤ [ζH]

7 Xác định lực tác dụng lên trục

(2.21)

Trang 48

8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

Trang 49

1 Chọn vật liệu bánh răng

2 Xác định sơ bộ ứng suất cho phép

3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục/chiều dài côn ngoài

4 Xác định các thông số ăn khớp

5 Xác định chính xác ứng suất cho phép

6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

7 Xác định các thông số khác của bộ truyền BR

8 Tổng hợp các thông số bộ truyền BR

Trang 51

2 Xác định sơ bộ ứng suất cho phép

Ứng suất cho phép:

- giới hạn bền mỏi tiếp xúc và giới hạn bền mỏi uốn CT bảng 6.2[1]

SH , SF – hệ số an toàn khi tính tiếp xúc và uốn Tra bảng 6.2[1]

KFC – hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải KFC = 1 khi đặt tải 1 phía

KHL, KFL – hệ số tuổi thọ

(2.1a) (2.1b) Trong đó:

(2.2a)

(2.2b)

mH, mF – bậc của đường cong mỏi HB < 350, mH = mF = 6

NH0, NF0 – Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở NH0 = 30HB2.4, NF0=4.106với thép

NHE, NFE – Số chu kỳ chịu tải

NHE = NFE = 60cntƩ Với c,n, tƩ lần lượt là: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, vận tốc vòng, tổng thời

gian làm việc của bánh răng

(2.3) (2.4)

Trang 52

2 Xác định sơ bộ ứng suất cho phép

 Đối với bánh răng trụ răng thẳng, bánh côn răng thẳng

[ζH] = min([ζH1], [ζH2])

Trong đó: [ζH1], [ζH2] - Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng 1 và bánh răng 2

 Đối với bánh răng trụ răng nghiêng, bánh côn răng nghiêng

[ζH] = ([ζH1] + [ζH2])/2 ≤ (1.15 - 1.25)[ζH]min

(2.5)

(2.6)

Trang 53

3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục/chiều dài côn ngoài

3.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục BT bánh răng trụ

Ka: Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng Tra bảng 6.5[1]

u: Tỉ số truyền

[ζH]sb: Ứng suất tiếp xúc cho phép

T1: Momen xoắn trên trục chủ động

Ψba: Hệ số chiều rộng vành răng Tra bảng 6.6[1]

KHβ: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.7[1]

(2.7)

(2.8)

Trang 54

3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục/chiều dài côn ngoài

3.2 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài BT bánh răng côn

KR: Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng và loại răng (KR=50 MPa1/3)

u: Tỉ số truyền

[ζH]sb: Ứng suất tiếp xúc cho phép

T1: Momen xoắn trên trục chủ động

Kbe= 0.25 ÷ 0.3: Hệ số chiều rộng vành răng (Trị số nhỏ khi u > 3)

KHβ: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.21[1] theo Kbe

(2.9)

Trang 55

(2.14)

𝑢𝑡 = 𝑍2

𝑍1

Trang 56

4 Xác định các thông số ăn khớp

4.1 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ thẳng

 Bước 3: Xác định lại khoảng cách trục

(mm) (2.15) Làm tròn thành số nguyên tận cùng 0 hoặc 5 và không <

 Bước 4: Xác định hệ số dịch chỉnh nếu

Hệ số dịch tâm (2.16) (2.17) Tra bảng 6.10a được kx theo ky

(2.21)

Trang 58

(2.28)

Chọn sơ bộ góc nghiêng β từ 8o ÷ 20o (chọn β = 10o)

𝑢𝑡 = 𝑍2

𝑍1

Trang 59

4 Xác định các thông số ăn khớp

4.2 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ nghiêng

 Bước 3: Xác định góc nghiêng của răng

(2.30)

 Bước 4: Xác định góc ăn khớp

Góc nghiêng răng trên trục cơ sở

(2.32) (2.31)

Trang 60

Mô đun vòng trung bình

Tính chọn sơ bộ Z1

Đường kính vòng trung bình

(2.34) (mm) (2.35)

Mô đun vòng ngoài

(2.36) (2.37) Trang bảng 6.8[1] chọn mte theo tiêu chuẩn

Tính lại mô đun vòng trung bình (2.38)

Trang 61

 Bước 3: Xác định góc côn chia

(2.43) (2.44)

𝑢𝑡 = 𝑍2

𝑍1

Trang 62

 Bước 5: Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài

(2.46)

(2.47) Đường kính trung bình

Chiều dài côn ngoài

Trang 63

dω: đường kính vòng lăn (2.50)

(2.51)

Trang 64

5 Xác định chính xác ứng suất cho phép

 Bước 2: Xác định ứng suất cho phép

(2.52) Trong đó:

• [ζH]sb; [ζF]sb - Ứng suất cho phép sơ bộ đã tính ở mục 2

• ZR - Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt răng làm việc Trang 91[1]

• Zv - Hệ số ảnh hưởng của vận tốc vòng

Nếu v > 5 m/s, Zv = 0.85v0.1

Nếu v < 5 m/s, Zv = 1

• KxH - Hệ số ảnh hưởng của kích thước bánh răng Trang 91[1]

• YR - Hệ số ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Trang 92[1]

• YS - Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất Trang 92[1]

• KxF – Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn Trang 92[1]

Trang 65

6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

a) Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc

6.1 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ (thẳng/nghiêng)

 Bước 1: Xác định ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu Tra bảng 6.5[1]

Trang 66

(2.61)

Trang 67

 Bước 5: Xác định hệ số tải trọng KH

• KHβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng (mục 3)

• KHα – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp Bảng 6.13; 6.14[1] với br nghiêng, =1 với br thẳng

• KHv – Hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp Bảng 6.13[1] & phụ lục 2.3[1] hoặc công thức 6.41[1]

(2.62)

Trang 68

Trang 69

b) Kiểm nghiệm về độ bền uốn

(2.63)

 Bước 1: Xác định hệ số tải trọng khi tính về uốn KF

• KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.7[1] theo ψbd

• KFα – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Bảng 6.13; 6.14[1] với br nghiêng, = 1 với br thẳng

• KFv – Hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn Bảng 6.13[1] & phụ lục 2.3[1] hoặc công thức 6.46[1]

(2.64)

Trang 70

 Bước 3: Xác định hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Trang 71

6.2 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng côn

 Bước 1: Xác định ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu Tra bảng 6.5[1]

 Bước 2: Xác định ZH – Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc (dịch chỉnh đều, răng thẳng =1.76)

Trang 72

 Bước 5: Xác định hệ số tải trọng KH

• KHβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng (mục 3)

• KHα – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp Bảng 6.13; 6.14[1]

• KHv – Hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp Bảng 6.13[1] & phụ lục 2.3[1] hoặc công thức 6.41[1]

(2.72)

Trang 73

Nếu thỏa mãn giữ nguyên kq tính toán và tăng chiều rộng vành răng

Trang 74

(2.73)

 Bước 1: Xác định hệ số tải trọng khi tính về uốn KF

• KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.21[1] theo Kbe

• KFα – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Bảng 6.13; 6.14[1]

• KFv – Hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn Bảng 6.13[1] & phụ lục 2.3[1] hoặc công thức 6.46[1]

(2.74)

Trang 75

 Bước 3: Xác định hệ số kể đến độ nghiêng của răng

 Bước 5: Kiểm tra điều kiện: ζF1 ≤ [ζF1] và ζF2 ≤ [ζF2]

Trang 76

7 Xác định các thông số khác của bộ truyền

Trang 77

7.2 Bộ truyền bánh răng trụ nghiêng

Trang 78

7.3 Bộ truyền bánh răng côn

• Đường kính vòng chia:

• Chiều cao răng ngoài:

• Chiều cao chân răng ngoài:

• Đường kính đỉnh răng ngoài:

(2.85)

(2.87)

(2.88) (2.89)

• Chiều cao đầu răng ngoài:

ℎ𝑓𝑒1 2) = ℎ𝑒 − ℎ𝑎𝑒1 2)

𝑑𝑎𝑒1 2) = 𝑑𝑒1 2) + 2ℎ𝑎𝑒1 2)𝑐𝑜𝑠𝜎1 2)

(2.86)

Trang 79

(2.90)

• Lực ăn khớp trong bộ truyền bánh răng côn:

Trang 80

8 Tổng hợp các thông số bộ truyền bánh răng

8.1 Bộ truyền bánh răng trụ thẳng

Trang 81

8.2 Bộ truyền bánh răng trụ nghiêng

Trang 82

Trang 83

TRUYỀN CƠ KHÍ

Định dạng
Số trang	196
Dung lượng	12,43 MB