Thuyết minh đồ án chi tiết máy
MỤC LỤC
PHẦN I:TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ...................................4
I. Tính chọn động cơ điện..............................................................................................4
4. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ:......................................8
4.1 Kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ:................................................................8
II. Phân phối tỉ số truyền................................................................................................9
III. Xác định các thông số trên các trục........................................................................11
PHẦN 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG......................13
I. Thiết kế bộ truyền đai...............................................................................................13
II. Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp..............................................................16
II. Kiểm tra điều kiện bôi trơn, chạm trục và sai số vận tốc.........................................41
Vậy sai số vận tốc thỏa mãn điều kiện làm việc ..........................................................44
PHẦN III:THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI.........................................................45
I. Tính toán thiết kế trục...............................................................................................45
2. Tính thiết kế trục......................................................................................................45
2.1. Tải trọng tác dụng lên trục....................................................................................45
2.2. Tính sơ bộ đường kính trục...................................................................................48
2.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực........................................49
2.4. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục...................................................53
3. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.....................................................................62
II. TÍNH CHỌN THEN...............................................................................................71
1. Tính then trục I........................................................................................................71
2. Tính then cho trục II................................................................................................72
3. Tính then cho trục III...............................................................................................73
III. Tính chọn ổ lăn......................................................................................................75
1. Tính chọn ổ cho trục I..............................................................................................75
PHẦN 4 : CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỊ VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ LẮP
TRONG HỘP..............................................................................................................87
I. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc đúc...................................................................................87
II. Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp..................................................89
III. Bôi trơn ổ lăn và hộp giảm tốc...............................................................................93
Page 1
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Page 2
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Lời Nói Đầu
Đất nước ta đang trên con đường Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá theo
định hướng XHCN trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan
trọng. Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế
sức lao động của con người. Để tạo ra được và làm chủ những máy móc như thế
đòi hỏi mỗi chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều. Là sinh viên khoa: Cơ
Khí Chế Tạo Máy em thấy được tầm quan trọng của những kiến thức mà mình
được tiếp thu từ thầy cô.
Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập dài là một công việc rất quan trọng
trong quá trình học tập bởi nó giúp cho người sinh viên nắm bắt và đúc kết được
những kiến thức cơ bản của môn học. Môn học Thiết kế sản phẩm với CAD là
một môn khoa học cơ sở nghiên cứu về thiết kế các chi tiết máy có công dụng
chung từ đó giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt
động và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làm cơ sở để vận dụng
vào việc thiết kế máy, vì vậy Thiết Kế Đồ án Môn Học Thiết kế sản phẩm với
CAD là công việc quan trọng và rất cần thiết
Đề tài thiết kế của nhóm em được thầy:
Ths. Lê Xuân Hưng giao cho là thiết kế trạm dẫn động băng tải. Với những kiến
thức đã học trên lớp, các tài liệu tham khảo cùng với sự giúp đỡ tận tình của
thầy cô giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của các bạn, nhóm em đã hoàn
thành được đồ án này.
Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều
nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót.Em rất mong được sự chỉ
bảo của các thầy, cô trong bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy để đồ án của em được
hoàn thiện hơn cũng như kiến thức về môn học này.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn đã tận tình
giúp đỡ chúng em đặc biệt là thầy : Ths. Lê Xuân Hưng
Sinh viên:
Bế Quốc Chung
Lê Văn Chung
Phạm Quang Chung
Page 3
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Tài liệu tham khảo
[I]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập I
Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2005
[II]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập II
Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2001
[III]. Chi Tiết Máy – Tập 1, 2.
Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản Giáo dục - 2006
[IV]. Tập bản vẽ chi tiết máy
Nguyễn Bá Dương - Nguyễn Văn Lẫm - Hoàng Văn Ngọc - Lê Đắc Phong.
Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp - 1978
PHẦN I:
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
I. Tính chọn động cơ điện.
1.Chọn kiểu loại động cơ điện:
Page 4
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Việc chọn một loại động cơ điện dùng cho hộp giảm tốc hiện nay
rất đơn giản song chúng ta cần chọn loại động cơ sao cho phù hợp
nhất với hộp giảm tốc yêu cầu, phù hợp với điều kiện sản xuất,
điều kiện kinh tế… Để chọn được động cơ phù hợp ta phải dựa
vào đặc điểm của chúng. Hiện nay trên thị trường có các loại động
cơ điện sau:
Hình 1.1 : Phân loại các dạng động cơ điện
* Động cơ điện một chiều có đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Có thể thay đổi trị số mômen và vận tốc góc trong phạm vi
rộng.
+ Đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng.
- Nhược điểm:
+ Giá thành đắt, khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để
đặt thiết bị chỉnh lưu
- Phạm vi sử dụng:
+ Được dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang
máy,máy trục.....
* Động cơ điện xoay chiều một pha:
- Đặc điểm: Có công suất nhỏ.
- Phạm vi sử dung: Chỉ phù hợp cho các thiết bị gia đình.
* Động cơ xoay chiều 3 pha (Được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp):
* Động cơ ba pha đồng bộ:
- Ưu điểm:
+ Hiệu suất và cosφ cao, hệ số tải lớn.
Page 5
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
- Nhược điểm:
+ Thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao vì phải có thêm thiết
bị phụ để
khởi động động cơ.
- Phạm vi sử dụng:
+ Chúng được dùng cho các trường hợp cần công suất lớn
(100kw) khi cần đảm bảo chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc
góc.
* Động cơ ba pha không đồng bộ roto dây cuốn:
- Ưu điểm:
+ Cho phép điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi nhỏ ( khoảng 5%),
có dòng điện mở máy thấp.
- Nhược điểm:
+ Hệ số cosφ thấp, giá thànhđắt, vận hành phức tạp.
- Phạm vi sử dụng:
+ Chỉ thích hợp trong phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích
hợp của dây chuyền công nghệ đã được lắp đặt.
*Động cơ bap ha không đồng bộ rôto ngắn mạch:
- Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo quản, có thể nối trực tiếp
vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện.
- Nhược điểm:
+ Hiệu suất và hệ số công suất cosφ thấp so với động cơ
bap ha đồng bộ, không điều chỉnh được vận tốc.
Từ những ưu, nhược điểm trên cùng với điều kiện hộp giảm tốc của
ta, ta chọn: Động cơ ba pha không đồng bộ roto ngắn mạch
(lồng sóc).
Page 6
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
2.Tính công suất và số vòng quay của động cơ:
Động cơ được chọn phải có công suất Pdc và số vòng quay đồng
bộ thỏa mãn điều kiện:
Pdc ≥ Pct nđb ≈ nsb
+ Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:
P
ct
P
t
Trong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ.
Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác.
Trường hợp tải thay đổi: công suất tính toán là công suát làm
việc trên trục máy công tác:
Pt Plv
2
ct
p t
i i
p ct tck
lv
F .v
1000
2
ct
p t
i i
p ct tck
lv
8000.2
1.0, 4 0, 4 2.0,3 0,52.0,3 11, 27( kw)
1000
Do có ma sát nên công suất từ động cơ truyền đênn bang tải bị hao
mòn khi đi qua khớp nối, hai cặp bánh răng ăn khớp trong hộp giảm
tốc, bốn cặp ổ lăn. Do vậy, hiệu suất chung của hệ thống dẫn động
là:
k .brC .btT . ol4 . d
Trong đó:
brC : Hiệu suất của một cặp bánh răng côn ăn khớp.
btT : Hiệu suất của một cặp bánh răng trụ ăn khớp.
ol
: Hiệu suất của một cặp ổ lăn.
k
: Hiệu suất của khớp nối.
d
: Hiệu suất của bộ truyền đai
Tra hiệu suấất trong Bảng2.3[I] ta được:
`
Bỏnh răng trụ
Ổ lăn
Bỏnh răng cụn
0,97
0,993
0,96
Khớp nốấi
1
Đai
0,95
Hiệu suấất chung của hệ thốấng dấẫn đ ộng
k .brC .btT .ol4 .d 1.0,96.0,97.0,9934.0,95 0,86
Page 7
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là:
11, 27
Pct
13,1(kw)
0,86
+ Số vòng quay của trục máy công tác là: nlv
nlv
60000.v 60000.2
84,93(vg / ph)
.D
3,14.450
Trong đó: v là vận tốc vòng của băng tải (m/s)
D là đường kính của băng tải (mm)
+Số vòng quay sơ bộ của động cơ được xác định theo công thức:
nđb
60 f
P
Trong đó : f là tần số của mạng điện xoay chiều. (f = 50 Hz)
p là số đôi cực (p = 2).
Ta thấy số vòng quay của động cơ không đồng bộ càng thấp thì
kích thước và giá thành càng cao. Tuy nhiên dùng động cơ có
vận tốc càng cao thì lại yêu cầu giảm tốc nhiều tức là tỷ số
truyền của toàn hệ thống tăng lên dẫn đến kích thước giá thành
của các bộ truyền tăng lên. Ta chọn sơ bộ vòng quay đồng bộ của
động cơ:
nđb=1500(v/ph) tương ứng với số vòng quay kể cả sự trượt 3% là
1445(v/ph).
Khi này tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống được xác định:
usb
ndb 1455
17,13
nlv 84,93
Tra theoBảng 2.4[I] tỷ số truyền nên dùng của hộp giảm tốc côn trụ
và bộ truyền đai
uh= (8 ÷ 31.5)
dai
und
(1.5 4)
und
(12 126)
Ta thấy usb nằm trong khoảng trên . Vậy tốc độ động cơ nđb=
1500(v/ph) là thỏa mãn.
3.Chọn động cơ:
Qua các bước trên ta đã xác định được:
Động cơ được chọn phải có công suất và số vòng quay sơ bộ thỏa
mãn những điều kiện trên.
Để chọn động cơ ta tra bảng Phụ lục P1.1;P1.2;P1.3[I]. Từ đó, ta
chọn động cơ:
Page 8
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
4A160S4Y3 có các thông số sau:
Kiểu động cơ
4A160S4Y3
Cống suấất
Tốấc độ
(KW)
quay (v/ph)
15
1460
Cos
%
Tmax
Tdn
Tk
Tdn
0,88
89
2,2
1,4
4. Kiểm tra điềều kiện mở máy, điềều kiện quá tải cho đ ộng c ơ:
4.1 Kiểm tra điềều kiện mở máy của động cơ:
Khi khởi động động cơ cấền sinh ra một cống suấất m ở máy đủ l ớn đ ể thăấng s ức c ản c ủa h ệ thốấng. V ậy:
dc
Pmm
Pbddc
dc
Pmm
Pbddc
(KW). Trong đó:
là công suất mở máy của động cơ (KW)
là công suất ban đầu trên trục động cơ
dc
dc
Với: Pmm K mm Pdm
T
K mm k
Tdn Là hệ số mở máy của động cơ
Kbd là hệ sốấ cản ban đấều (sơ đốề tải trọng).
Từ các cống thức trền ta tnh được:
T
dc
dc
dc
Pmm
K mm .Pdm
k .Pdm
1, 4.15 21( KW)
Tdn
Pbddc K bd .Plvdc 1,3.13,1 17, 03( KW)
Ta thấấy:
dc
Pmm
Pbddc
.
Vậy động cơ đã chọn thỏa mãn điềều kiện làm việc đ ặt ra.
4.2 Kiểm tra điềều kiện quá tải cho động c ơ
Điềều kiện quá tải :
dc
Pmax
Pqtdc
Trong : Pmaxdc: cống suấất lớn nhấất cho phép c ủa đ ộng c ơ (kw).
T
dc
dc
Pmax
max .Pdm
2, 2.15 33(kw)
Tdn
Pqtdc : công suất đặt lên trục động cơ khi quá tải , chính là công suất trên trục động cơ
có giá trị lớn nhất trong sơ đồ tải .
Pqtdc Plvdc 13,1(kw)
Vậy ta có :
Page 9
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
dc
Pmax
15 Pqtdc 13,1
Vậy động cơ đã chọn phù hợp với điều kiện quá tải với động cơ .
II. Phân phối tỉ số truyền.
1. Tỉ sốấ truyềền chung của toàn hệ thốấng:
U
ndc 1460
17,19
nlv 84,93
Trong đó:
ndc là sốấ vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph).
nlv là sốấ vòng quay của trục cống tác (v/ph).
Ta có:
U U h .U d
Với :Ud là tỉ sốấ truyềền của bộ truyềền đai
U d (0,15 0,1)U 0,15.17,19 1, 6
Với : uh là tỉ sốấ truyềền của hộp giảm tốấc.
U
17,19
Uh
10, 7
Ud
1, 6
uh= u1.u2
u1, u2 là tỷ sốấ truyềền của các bộ truyềền cấấp nhanh và cấấp ch ậm.
2.Tỉ sốấ truyềền của các bộ truyềền trong h ộp gi ảm tốấc:
Hệ dấẫn động hộp giảm tốấc gốềm 2 cấấp bánh răng.
Ft
6
5
4
3
1
2
Page 10
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Hình 1.2 Sơ đốề hệ dấẫn động băng tải sử dụng hộp giảm tốấc cốn tr ụ
2.1 Tỉ sốấ truyềền của cấấp ch ậm.
Với mong muốấn nhận được chiềều cao của hộp giảm tốấc nh ỏ nhấất vì v ậy ta sẽẫ tnh t ỉ sốấ truyềền b ộ
truyềền bánh răng cấấp chậm u2 thẽoCống Th ức 1.24 [VI]. Ta có t ỉ sốấ truyềền c ủa cấấp ch ậm (t ỉ sốấ truyềền
của bánh răng trụ):
u2 1, 073 3
ba 2 .uh
kbe (1 0,5kbe ) 2
Trong đó: kbẽ là hệ sốấ chiềều rộng vành bánh răng cốn. (kbẽ = 0,25 ÷ 0,3)
ψba2 là hệ sốấ chiềều rộng bánh răng trụ. ( ψba2= 0,3 ÷ 0,4)
Nhăềm đạt được mục đích trền ta tềấn hành ch ọn kbẽ và ψba2thẽo các giá tr ị tốấi ưu, ta đ ược:
kbẽ = 0,3 và ψba2 = 0,4.
Khi đó Cống thức 1.24[VI] trở thành Cống th ức 1.25[VI]:
u2 1,32. 3 uh 1,32. 3 10, 7 2,9
2.2 Tỉ sốấ truyềền của cấấp nhanh (tỉ sốấ truyềền c ủa bánh răng cốn):
u1
uh 10, 7
3, 69
u2
2, 9
III. Xác định các thông số trên các trục.
1. Tính tốấc độ quay của các trục (v/ph):
- Tốấc độ quay của trục I:
nI
ndc 1460
912,5(v / ph).
ud
1, 6
- Tốấc độ quay của trục II:
nII
nI 912,5
247, 29(v / ph).
u1
3, 69
- Tốấc độ quay của trục III:
nIII
nII 247, 29
85, 27(v / ph).
u2
2,9
- Tốấc độ quay của trục cống tác:
nct
nIII 85, 27
85, 27(v / ph).
u3
1
2. Tính cống suấất danh nghĩa trền các tr ục (KW).
Page 11
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
- Cống suấất danh nghĩa trền trục đ ộng cơ:
Plvdc
Plvct
13,1( KW ).
u
- Cống suấất danh nghĩa trền tr ục I:
PI Plvdc .d .ol 13,1.0,95.0,993 12,36( KW )
- Cống suấất danh nghĩa trền trục II:
PII PI .btC . ol 12,36.0, 96.0,993 11, 78( KW )
- Cống suấất danh nghĩa trền trục III:
PIII PII .btT .ol 11, 78.0,97.0,993 11,35( KW )
- Cống suấất danh nghĩa trền trục CT:
Pct PIII .k .ol 11,35.1.0,993 11, 27( KW )
3. Tính mốmẽn xoăấn trền các trục (N.mm)
- Mốmẽn xoăấn trền trục động cơ:
Tdc
9,55.106.Pdc 9, 55.106.13,1
85688,36( N .mm)
ndc
1460
- Mốmẽn xoăấn trền trục I:
9,55.106.PI 9,55.106.12,36
TI
129356, 71( N .mm)
nI
912,5
- Mốmẽn xoăấn trền trục II:
9,55.106.PII 9,55.106.11, 78
TII
454927, 41( N .mm)
nII
247, 29
- Mốmẽn xoăấn trền trục III:
TIII
9, 55.106.PIII 9, 55.106.11,35
1271168, 05( N .mm)
nIII
85, 27
- Mốmẽn xoăấn trền tr ục CT:
TCT
9,55.106.Pct 9,55.106.11, 27
1262208, 28( N .mm)
nct
85, 27
4. Lập bảng sốấ liệu tnh toán:
Các kềất quả tnh toán trền là sốấ li ệu đấều vào cho các phấền tnh toán sau này, ta l ập b ảng thốấng
kề các kềất quả tnh toán đó như trong bảng 1.1 sau đấy:
Bảng 1.1: Các kềất quả tnh toán động lực h ọc trục.
Thống sốấTrục
Tốấc độ quay (v/ph)
Tỉ sốấ truyềền
Cống suấất (KW)
Mốmẽn xoăấn
(Nmm)
Page 12
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Trục động cơ
1460
13,1
85688,36
12,36
129356,71
1,6
Trục I
912,5
3,69
Trục II
247,29
11,78
454927,41
2,9
Trục III
85,27
Trục CT
85,27
11,35
1271168,05
11,27
1262208,28
1
PHẦN 2:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG
I. Thiết kế bộ truyền đai.
1. Chọn đai .
Dựa vào cống suấất động cơ, sốấ vòng quay P = 15 (kw) , n = 1460 (v/ph) làm vi ệc c ủa đ ộng c ơ ta
chọn đai làm việc cho động cơ là : (Đai hình thang h ẹp)
Kích thước tiết diện (mm2)
Ký hiệu
YA
bt
b
h
yo
11
13
10
2,8
Diện tích
Đường
Chiều dài
tiết diện
kính bánh
giới hạn l,
A, (mm)
đai nhỏ
(mm)
d1, (mm)
95
90 - 250
800
-4500
2. Các thống sốấ của bộ truyềền đai.
Ta chọn d1 = 224 (mm).
d 2 d1.u.(1 )
d 2 224.1.6.(1 0, 02) 351, 23(mm)
Trong đó :
u : là tỉ số truyền của bộ truyền đai
ɛ : hệ số trượt : ɛ = 0,01 ÷ 0,02.
Tra bảng 4.21 . Các thông số của bánh đai hình thang .
Ta có : d2 = 355(mm).
Page 13
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Vận tốc đai .
v
.d1.n1 .224.1460
17,1(m/ s)
60000
60000
Đối với đai thang hẹp v < vmax=40 (m/s)
Thỏa mãn điều kiện .
Tỉ số truyền thực tế.
ut
d2
355
1, 62
d 1.(1 ) 224.(1 0, 02)
Độ sai lệch tỉ số truyền.
u (
ut u
).100 1, 25 0 4 0
0
0
u
Khoảng cách trục a.
Giá trị a được tính cần thỏa mãn điều kiện :
0.55.(d1 d 2 ) h a 2(d1 d 2 )
0.55.(224 355) 10 a 2(224 355)
328.45 a 1158
Vậy ta chọn a = d2 = 355 (mm).
Chiều dài l .
(d1 d 2 ) (d 2 d1 ) 2
2
4.a
.(224 355) (355 224) 2
l 2.355
2
4.355
l 1631,1(mm)
l 2.a
Theo bảng 4.13 chọn chiều dài tiêu chuẩn l = 1800 (mm).
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ.
v
i imax 10
l
17,1
i
9, 5 10
1,8
Vậy đai được chọn thỏa mãn điều kiện làm việc.
Dựa vào công thức [4.6] , ta xác định lại khoảng cách trục a theo chiều dài l .
a
2 8 2
4
Page 14
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Trong đó :
l
.(d1 d 2 )
3,14.(224 355)
1800
890,5
2
2
d
2
d1
65, 5
2
Vậy ta có a = 440 (mm).
Xác định số đai z .
z
P1 . K d
P0 .C .C1.Cu .C z
4.16
Trong đó :
P1 : công suất trên trục bánh đai chủ động (kw).
P0 : công suất cho phép (kw), được xác định bằng thực nghiệm . bảng [4.20].
Với v = 17,1 (m/s), d1 = 224 (mm), loại đai YA => P0 = 10,3
Kd : hệ số tải trọng động , bảng [4.7].
Cα : trị số của hệ số ôm .
Góc ôm : α = 180 – 57( d2 – d1) = 1760> 1200
Vậy Cα = 1 – 0,0025(180 - α) = 0,99
Trị số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền Cu : tra bảng [4.17] với u = 1,6
Vậy Cu = 1,11
Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dài đai Cl :
Với
l/l0 = 1 => Cl = 1
bảng [4.16].
Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng C z .
Với P1/[P0] = 1,27
=> Cz = 1
Z=2
Chiều rộng của đai : B = (z -1).t +2e =35 (mm).
Đường kính ngoài của đai : da = d + 2h0 = 224 + 2.3 =230 (mm).
Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục .
-
Lực căng trên một đai
F0
780.P1.kd
v.c .z
Trong đó :
Fv : lực căng do lực ly tâm gây ra .
Fv = q m . v 2
bảng [4.20].
Page 15
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Tra bảng [4.22] ta có qm = 0,118 (kg/m).
Vậy Fv = 34,5 (N) => F0 = 377,23 (N)
-
Lực tác dụng lên trục.
Fr 2 F0 .z.sin( )
2
Fr 2.377, 23.2.sin 88
Fr 1508(N)
II. Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp.
1. Chọn vật liệu cặp bánh răng cốn và c ặp bánh răng tr ụ.
Do hộp giảm tốấc ta đang thiềất kềấ có cống suấất trung bình, nền ch ọn v ật li ệu nhóm I có đ ộ c ứng
HB < 350 để chềấ tạo bánh răng.
- Đốềng thời để tăng khả năng chạy mòn c ủa răng,nền nhi ệt luy ện bánh răng l ớn đ ạt đ ộ răấn
thấấp hơn độ răấn bánh răng nhỏ từ 10 đềấn 15 đơn v ị đ ộ c ứng.
H1 H 2 10 15 HB
- Dựa vào Bảng 6.1 [I]: Cơ tnh của một sốấ vật liệu chềấ t ạo bánh răng, ta ch ọn:
Cặp bánh răng cốn:
Loại bánh
Bánh nhỏ
Bánh lớn
Nhiệt luyện
Thép 45 – tối cải
thiện
Thép 45 – tối cải
thiện
Bánh nhỏ: Chọn độ răấn HB1=250 (HB).
Độ răấn
Giới hạn bềền
b
Giới hạn chảy ch
(MPa)
(MPa)
HB 241…285
850
580
HB 192…240
750
450
Bánh lớn: Chọn độ răấn HB2=240 (HB).
Cặp bánh răng trụ:
Loại bánh
Nhiệt luyện
Độ răấn
Giới hạn bềền
b
Giới hạn chảy
Page 16
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
(MPa)
Thép 45 – tối cải
Bánh nhỏ
ch
(MPa)
HB 192…240
750
450
HB 170…217
thường hóa
Bánh nhỏ: Chọn độ răấn HB3=220 (HB).
600
340
thiện
Thép 45
Bánh lớn
Bánh lớn: Chọn độ răấn HB4=210 (HB).
2. Xác định ứng suấất cho phép
Ứng suấất tềấp xúc cho phép [σH] và ứng suấất uốấn cho phép xác đ ịnh thẽo các cống th ức sau:
o
[ H ] H lim Z RVV K XH K HL
SH
(1)
o
[ F ] F lim YRYS K XF K FC K FL
SF
(2)
Trong đó: ZR – Hệ sốấ xét đềấn độ nhám mặt răng làm vi ệc.
ZV – Hệ sốấ xét đềấn ảnh hưởng của vận tốấc vòng.
KXH - H ệ sốấ xét đềấn ảnh h ưởng c ủa kích th ước bánh răng.
YR - H ệ sốấ xét đềấn ảnh h ưởng c ủa đ ộ nhám m ặt l ượn chấn răng.
YS - H ệ sốấ xét đềấn đ ộ nh ạy c ủa v ật li ệu v ới t ập trung ứng suấất.
KXF - H ệ sốấ xét đềấn kích th ước bánh răng ảnh h ưởng đềấn đ ộ bềền uốấn.
Chọn sơ bộ: ZRZVKXH = 1 và YRZSKXF =1 nền các cống th ức (1), (2) tr ở thành:
Ho lim
[ H ]
K HL
SH
(3)
Fo lim
[ F ]
K FC K FL
SF
(4)
Trong đó:
Ho lim , Fo lim lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng
với số chu kì cơ sở.
Giá trị của chúng được tra trong bảng 6.2, [I]. Vì ta ch ọn v ật li ệu bánh răng là thép 45 th ường
hóa hay tối cải thiện nền:
H0 lim1 2 HB1 70 (MPa)
F0 lim1 1,8.HB1 (MPa)
Vậy:
Trong bộ truyềền bánh
răng cốn:
Bánh nhỏ: Chọn độ răấn HB1=250 (HB).
Page 17
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
H0 lim1 2 HB1 70 2.250 70 570( Mpa)
F0 lim1 1,8.HB1 1,8.250 450( Mpa)
Bánh lớn: Ch ọn độ răấn HB2=240 (HB).
H0 lim 2 2 HB2 70 2.240 70 550( Mpa)
F0 lim 2 1,8.HB2 1,8.240 432( Mpa)
Trong bộ truyềền bánh răng trụ:
Bánh nhỏ: Chọn độ răấn HB3=220 (HB).
H0 lim3 2 HB3 70 2.220 70 510( Mpa)
F0 lim 3 1,8.HB3 1,8.220 396( Mpa)
Bánh lớn: Ch ọn đ ộ răấn HB4=210 (HB).
H0 lim 4 2 HB4 70 2.210 70 490( Mpa)
F0 lim 4 1,8.HB4 1,8.210 378( Mpa)
KFC: Hệ sốấ xét đềấn ảnh hưởng của việc đặt tải.
Vì hệ dấẫn động ta thiềất kềấ, tải được đặt m ột phía (b ộ truyềền quay 1 chiềều)
KFC = 1
KHL,FL: Hệ sốấ tuổi thọ, xét đềấn ảnh hưởng của thời hạn ph ục v ụ và chềấ đ ộ t ải tr ọng, đ ược
xác định thẽo cống thức sau:
K HL mH
N HO
N HE
K FL mF
(5)
;
N FO
N FE
(6)
Với: mH, mF: bậc của đường cong mỏi khi th ử vềề tềấp xúc và uốấn.
Vì vật liệu ta chọn làm bánh răng có HB < 350 nền: mH = mF = 6
- NHO: sốấ chu kì thay đổi ứng suấất c ơ sở khi th ử vềề tềấp xúc.
2,4
N HO 30 H HB
(HHB – Độ răấn Brinẽn)
- Bộ truyềền bánh răng cốn:
Chọn độ răấn: bánh nhỏ HB1=250
bánh lớn HB2=240, khi đó:
NHO1 = 30.2502,4 = 1,71.107
NHO2 = 30.2402,4 = 1,55.107
- Bộ truyềền bánh răng trụ:
Chọn độ răấn: bánh nhỏ HB3 = 220 ; bánh lớn HB4 = 210, khi đó:
NHO3 = 30.2202,4 = 1,26.107
NHO4 = 30.2102,4 = 1,12.107
Page 18
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
- NFO: sốấ chu kì thay đổi ứng suấất cơ sở khi th ử vềề uốấn
Với tấất cả các loại thép thì: NFO = 4.106
- NHE, NFE: sốấ chu kì thay đổi ứng suấất t ương đ ương.
Vì ở đấy bộ truyềền chịu tải động thay đ ổi, nền thẽo [I] thì:
3
NHE = 60.c. (Ti / Tmax ) .ni .ti Theo(6.7 ).[1]
mF
NFE = 60.c. (Ti / Tmax ) .ni .ti Theo(6.8 ).[1]
Với: c, n, t lấền lượt là sốấ lấền ăn khớp trong m ột vòng quay, sốấ vòng quay trong 1 phút và
tổng sốấ giờ làm việc của bánh răng đang xét.
Ta có: c=1
2
t 11.0,8.365.24. (1.0, 4 0, 43.0,3 0,53.0,3) 23126, 4( h)
3
Trong bộ truyềền bánh răng cốn:
3
NHE2=60.c. (Ti / Tmax ) .ni .ti = 60.1.912,5/3,69.23126,4( 1 .0, 4 0, 4 .0,3 0.5 .0,3 )
3
7
= 15,67.10 >1,71.10
3
3
7
Vậy NHE> NHO do vậy ta lấy NHE = NHO để tính
Do đó hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền KHL = 1
Trong bộ truyềền bánh răng trụ:
3
NHE3=60.c. (Ti / Tmax ) .ni .ti = 60.1.85,27/2,9.23126,4( 1 .0, 4 0, 4 .0,3 0.5 .0,3 )
3
7
=1,86.10 > 1,26.10
3
3
7
Vậy NHE> NHO do vậy ta lấy NHE = NHO để tính
Do đó hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền KHL = 1
SH,SF: Hệ sốấ an toàn khi tnh vềề tềấp xúc và uốấn, tra b ảng 6.2, [I] ta có ứng v ới v ật li ệu đã
chọn thì: SH = 1,1; SF = 1,75
Từ đó ta xác định được sơ bộ ứng suấất cho phép c ủa bánh răng.
- Bộ truyềền bánh răng cốn (cấấp nhanh):
H0 lim1
570
.K HL1
.1 518,18( Mpa ).
SH
1,1
H1
F0 lim1
450
.K FC .K FL1
.1.1 257,14( Mpa).
SF
1, 75
F1
H0 lim 2
550
.K HL 2
.1 500( Mpa ).
H2
SH
1,1
Page 19
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
F0 lim 2
432
.K FC .K FL 2
.1.1 246,86( Mpa ).
SF
1, 75
F2
Với cấấp nhanh, ta sử dụng bộ truyềền bánh răng cốn răng th ẳng. Dù bánh răng cốn răng th ẳng có kh ả
năng tải nhỏ hơn so với răng khống thẳng, làm việc ốền h ơn song năng suấất chềấ t ạo cao h ơn, ít nh ạy
với sai sốấ chềấ tạo và lăấp ráp.
Vì vậy, ứng suấất tềấp xúc cho phép là:
H 1 H 2 500( Mpa). Vì H 1 H 2 .
Ứng suấất tềấp xúc cho phép khi quá t ải:
H 1 max 2,8. ch1 2,8.580 1624( Mpa).
H 2 max 2,8. ch 2 2,8.450 1260( Mpa).
Ứng suấất uốấn cho phép khi quá tải (vật liệu có HB<350) là:
F 1 max 0,8. ch1 0,8.580 464( Mpa).
F 2 max 0,8. ch 2 0,8.450 360( Mpa).
- Bộ truyềền bánh răng trụ (cấấp chậm):
H3
H0 lim3
510
.K HL3
.1 463, 64( Mpa ).
SH
1,1
F0 lim3
396
.K FC .K FL 3
.1.1 226, 29( Mpa).
SF
1, 75
F3
H0 lim 4
490
.K HL 4
.1 445, 45( Mpa ).
SH
1,1
H4
F0 lim 4
378
.K FC .K FL 4
.1.1 216( Mpa).
SF
1, 75
F4
Với bộ truyềền cấấp chậm bánh răng trụ răềng nghiềng thì :
Ứng suấất tềấp xúc cho phép là :
H '
Ta thấấy
H3 H 4
2
463, 64 445, 45
454,55Mpa
2
H ' thỏa mãn điều kiện:
H ' 1, 25 H min
1, 25. H 4 556, 81Mpa
- Ứng suấất tềấp xúc cho phép khi quá t ải :
'
H max 2,8. ch 4 2,8.340 952Mpa.
-
Ứng suấất uốấn cho phép khi quá tải:
F 3 max 0,8. ch3 0,8.450 360( Mpa).
Page 20
- Xem thêm -