Do an chế tạo máy

PHẦN I HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
I.Tính chọn động cơ điện.
1.1tính công suất cần thiết.
η
ct
yc
P
P =
Trong đó:
η
:hiệu suất của bộ truyền,theo sơ đồ thiết kế ta co:
η
=
đkbrol
ηηηη

2
theo bảng2.3[1] có:
ol
η
=0,993;
bk
η
=0,96;
k
η
=1;
đ
η
=0,95
η

=
đkbrol
ηηηη

2
=0,993
2
.0,96.1.0,95=0,899
ct
P
:là công suất trên trục máy công tác,(
KW
)
ol
ct
VF
P
η
.1000
.
=
(
KW
)
Trong đó:
F:lực kéo băng tải,F=5000 (N)
V:vận tốc băng tải,V=0,8 (m/s)
ol
η
:hiệu suất của cặp ổ lăn

Thay số:
03,4
993,0.1000
8,0.5000
.1000
.
===
ol
ct
VF
P
η
(
KW
)
Thay số:
48,4
899,0
03,4
===
η
ct
yc
P
P
(
KW
)
1.2tính số vòng quay sơ bộ của động cơ điện
n

sb
=n
ct
.u
sb
Trong đó:
n
ct
:số vòng quay của trục máy công tác
n
ct
=
D
V
.
.1000.60
π
trong đó:
D:đường kính tang quay,D=200 (mm).
V:vận tốc dài của băng tải,V=0,8 (m/s)
Thay số:
48,4
=
yc
P
(
KW
)
2
n

ct
=
( )
pv
D
V
/43,76
200.14,3
8,0.1000.60
.
.1000.60
==
π
u
sb
:tỉ số truyền sơ bộ của các bộ truyền
u
sb
=u
sbh
.u
sbng
trong đó:
u
sbh
:tỉ số bộ truyền trong hộp,theo bảng 2.4[1] chọn u
sbh
=3,5
u
sbng

:tỉ số bộ truyền đai,theo bảng 2.4[1] chọn u
sbng
=2,5
thay số:
u
sb
=u
sbh
.u
sbng
=3,5.2,5=8,75
Như vậy:
n
sb
=n
ct
.u
sb
=76,43.8,75=668,76 (v/p)
1.3.chọn động cơ điện.
Dựa vào các thông số:



=
=
)/(76,668
)(48,4
pvn
KWP

sb
yc
Theo bảng p1.1-p1.3 [1] chọn được loại động cơ có ký hiệu sau:4A132M8Y3 có
các thông số như sau:











==
=
=
=≅=
=>=
8,1;2,2
;74,0cos
%83%
)/(76,668)/(716
)(51,4)(5,5
max
dn
K
dn
sbđc

ycđc
T
T
T
T
pvnpvn
KWPKWP
ϕ
η
Động cơ làm việc với tải trọng tĩnh ,đặc tính làm việc êm nên:
1
=
T
T
mm
Có:
18,1
=>=
T
T
T
T
mm
dn
k
Nên động cơ được chọn thỏa mãn yêu cầu
II.phân phối tỉ số truyền.
2.1.xác định tỉ số truền chung.
ct
đc

c
n
n
U =
trong đó:
đc
n
:số vòng quay của động cơ,
đc
n
=716 (v/p)
ct
n
:số vòng quay của trục máy công tác,
ct
n
=76,43 (v/p)
thay số:
368,9
43,76
716
===
ct
đc
c
n
n
U
2.2Xác định tỷ số truyền của bộ truyền hộp.
3

Dựa theo quan điểm về mối tương quan kích thước giữa hộp giảm tốc và bộ
truyền ngoài,ta chọn tỷ số truyền ngoài rồi tính tỷ số truyền trong hộp.
ng
c
h
U
U
U =
Chọn tỷ số bộ truyền ngoài :
4,2=
ng
U

⇒

9,3
4,2
368,9
===
ng
c
h
U
U
U
III.Tính các thông số trên trục.
3.1.Tính công suất trên các trục.
+ trục công tác:
VF
P

ol
ct
03,4
993,0.1000
8,0.5000
.1000
.
===
η

)(KW
+ trục ra của hộp giảm tốc trục 2 :
06,4
993,0.1
03,4
.
2
===
olk
vt
P
P
ηη

)(KW
+ trục vào của hộp giảm tốc trục 1 :
26,4
993,0.96,0
03,4
.

2
1
===
olbr
P
P
ηη

)(KW
+ trục động cơ:
48,4
85,0
26,4
1
===
đ
đc
P
P
η

)(KW
3.2.Tính vận tốc vòng trên các trục.
+trục động cơ :
đc
n
=716 (v/p)
+trục 1:
33,298
4,2

716
1
===
ng
đc
u
n
n
(v/p)
+trục 2:
49,76
9,3
33,298
1
2
===
h
u
n
n
(v/p)
+trục công tác:
49,76
1
49,76
2
===
k
ct
u

n
n
(v/p)
3.3.Tính momen xoắn trên các trục.
i
i
i
n
P
T
.10.55,9
6
=
(N.mm)
+trục động cơ:
19,59754
716
48,4.10.55,9
.10.55,9
6
6
===
đc
đc
đc
n
P
T
(N.mm)
+trục 1:

4
12,136369
33,298
26,4.10.55,9
.10.55,9
6
1
1
6
1
===
n
P
T
(N.mm)
+trục 2:
86,506902
49,76
06,4.10.55,9
.10.55,9
6
2
2
6
2
===
n
P
T
(N.mm)

+trục công tác:
28,503157
49,76
03,4.10.55,9
.10.55,9
6
6
===
ct
ct
ct
n
P
T
(N.mm)
Bảng I.1 Bảng thông số các trục
Trục
Thông số
Trục động
cơ
Trục 1 Trục 2 Trục công
tác
U 2,4 3,9 1,0
P (KW) 4,48 4,26 4,06 4,03
n (v/p) 716 298,33 76,49 76,49
T (N.mm) 59754,19 136369,12 506902,86 503157,28
PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
CHƯƠNG 1TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI
I.Chọn vật liệu làm đai.
Đai được thiết kế theo tiêu chuẩn,ở đây ta chọn đai làm bằng vải cao su cho

bộ truyền.
II.Xác định các thông số của bộ truyền đai.
2.1 Xác định đường kính bánh đai.
+Đường kính bánh đai nhỏ được xác định theo công thức 4.1[1]
3
).4,6 2,5( Td
=
(mm)
Trong đó:
T-momen xoắn trên trục bánh đai nhỏ,T=T
đc
=59754,19 N.mm
Thay số:
)2,250 3,203(19,59754).4,6 2,5(
3
==
d
(mm)
5
Theo bảng 4.6[1] chọn đường kính bánh đai nhỏ tiêu chuẩn d
1
=224 mm
+Đường kính bánh đai lớn được xác định theo công thức 4.2[1]
ε
−
=
1
.
1
ud

d
(mm)
Trong đó:
u-tỷ số bộ truyền bánh đai, u=2,4
ε
-hệ số trượt, theo [1] chọn
ε
=0,01
Vậy
)(543
01,01
4,2.224
1
.
1
mm
ud
d =
−
=
−
=
ε
Theo bảng 4.6[1] chọn đường kính bánh đai lớn tiêu chuẩn d
2
=560 (mm)
2.2 Tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai.
5,2
224
560

1
2
===
d
d
u
Sai số :
%4
4,2
4,25,2
%
,
=
−
=
−
=
u
uu
2.3Khoảng cách trục các bánh đai.
Khoảng cách trục giữa các bánh đai được tính theo công thức4.3[1]
)).(2 5,1(
21
dda
+≥
Bộ truyền quay với vận tốc khá nhanh,bánh nhỏ có v=716 (v/p) nên ta lấy chỉ số
nhỏ
mmdda 1176)560224.(5,1)).(2 5,1(
21
=+=+≥

2.4 Chiều dài dây đai.
Chiều dài dây đai được tính theo công thức 4.4[1]
).4()(2).(.2
2
1221
addddal
−+++=
π
l 3550)1176.4()224560(2)560224.(14,31176.2
2
=−+++=
mml 68,3606
=
Dựa theo bảng 4.13[1] chọn chiều dài dây đai tiêu chuẩn là:
mml 3550
=
2.5Tính khoảng cách trục thực tế.
4).8(
22
∆−+=
λλ
a
Với :
mmddl 12,23192)560224.(14,335502).(
21
=+−=+−=
πλ
mmdd 1682)224560(2)(
12
=−=−=∆

Vậy:
4)168.812,231912,2319(
22
−+=
a
)(26,1147 mma
=
6
2.6Góc ôm trên bánh đai nhỏ.
26,114757).224560(18057).(180
000
12
0
1
−−=−−=
add
α

0
1
163
=
α
2.7 Xác định tiết diện dây đai.
Diện tích tiết diện đai dẹt được xác định dựa từ chỉ tiêu về khả năng kéo của
đai.theo công thức 4.8[1]
][
Fdt
kFbA
σδ

==
Trong đó:
δ
,b
:là chiều rộng và chiều dây đai
đ
k
:hệ số tải trọng động
t
F
:lực vòng
+Lực vòng
t
F
được xác định từ công suất P trên bánh đai nhỏ, P=P
đc
=4,48
(N.mm)
V
P
F
t
1
.1000
=
Với
)/(39,860000716.224.14,3)1000.60(
11
smndV
===

π
Vậy:
97,533
39.8
48.4.1000
.1000
1
===
V
P
F
t
(N)
Theo bảng 4.8[1] tỷ số
)(
1
d
δ
nên chọn là 1/40 suy ra
)(6,54022440
1
mmd
===
δ
Theo bảng 4.1[1] dùng loại đai B-800 có lớp lót, trị số
)(0,6 mm
=
δ
với số lớp
là 4.

+Ứng suất có ích cho phép:
Theo công thớc4.10[1] ta có :
OVOF
CcC ].[
α
σσ
=
Trong đó :
121
.][ dkk
O
δσ
−=
Theo bảng 4.9[1] với đai vải cao su và bộ truyền được đặt nằm ngang
O
8,1
=⇒
σ
(Mpa) nên chọn được k
1
=2,5 và k
2
=10,0
⇒
dkk
O
23,22246.0,105,2.][
121
=−=−=
δσ

(Mpa)
α
C
-hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm
1
α
.Theo bảng 4.10[1] với góc
ôm
0
1
163
=
α
chọn được
94,0=
α
C
V
C
-hệ số ảnh hưởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai.Theo
bảng 4.11[1] với vận tốc đai v=8,39 (m/s) chọn được
V
C
=1,0
7
O
C
-hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền trong không gian và
phương căng đai.Theo bảng4.12[1] với đai truyền động thường
O

C
=1,0
1,20,1.0,1.94,0.23,2 ].[
===
OVOF
CcC
α
σσ
(Mpa)
Từ công thức 4.8[1] ta có chiều rộng của dây đai :
[ ]
37,42
6.1,2
1.97,533
.
.
===
δσ
F
đt
kF
b
(mm)
Lấy theo tiêu chuẩn b=50 (mm)
Theo bảng 21.16 chọn chiều rộng bánh đai B=63 (mm)
2.8 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dung lên trục.
Lực căng ban đầu của đai được xác định theo công thức 4.12[1]
5406.50.8,1
===
δσ

bF
OO
(N)
Lực tác dụng lên trục được xác định theo công thức 4.13[1]
0,1068)2163(.540.2)2( 2
1
===
SinSinFF
or
α
(N)
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN
I.Các thông số ban đầu .
+Công suất trên bánh răng chủ động P
1
=4,26 (KW)
+Vận tốc vòng n
1
=298,83 (v/p)
+Tỉ số truyền u
h
=3,9
+Thời gian làm việc t=14.10
3
giờ
+Đặc tính làm việc êm và tải trọng tĩnh
II.Chọn vật liệu và tính toán thiết kế.
2.1Chọn vật liệu.
Do không có yêu cầu gì đặc biệt, do đó ta chọn vật liệu của bộ truyền làm
bằng thép 45 .Cụ thể theo bảng 6.1[1] ta chọn :

+bánh răng nhỏ : thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241÷285 có σ
b1
=800Mpa,
σ
ch1
=580 Mpa
+bánh răng lớn : thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192÷240 σ
b2
=750 Mpa,
σ
ch2
=450Mpa
8
2.2Tính ứng suất cho phép.
[ ]
H
σ
và
[ ]
F
σ
được tính theo các công thức 6.1a[1] và 6.2a[1]
[ ]
( )
HLH
o
HH
Ks .
lim
σσ

=
[ ]
( )
FCFLF
o
FF
KKs .
lim
σσ
=
Trong đó :
o
H lim
σ
và
o
F lim
σ
lần lượt là ứng suất uốn cho phép và ứng suất xoắn cho
phép ứng với số chu kỳ quay cơ sở.Theo bang 6.2[1] với thép 45 tôi
cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 (Mpa) có :
70.2
lim
+=
HB
o
H
σ
;
HB

o
F
.8,1
lim
=
σ
;
H
S
=1,1 ;
F
S
=1,75
Chọn độ rắn bánh nhỏ HB
1
=250 (MPa) ; bánh lớn HB
2
= 230 (MPa)
Ta có :
57070250.270.2
1lim
=+=+=
HB
o
H
σ
(MPa)
53070230.270.2
2lim
=+=+=

HB
o
H
σ
(MPa)
450250.8,1.8,1
1lim
===
HB
o
F
σ
(MPa)
414230.8,1.8,1
lim
===
HB
o
F
σ
(MPa)
FC
K
-hệ số ảnh hưởng của chiều quay bộ truyền quay một chiều
FC
K
=1
HL
K
và

FL
K

-lần lượt là hệ số tuổi thọ được tính theo công thức 6.3 và
6.4[1]
H
m
HEHOHL
NNK
=
F
m
FEFOFL
NNK
=
Trong đó :
HO
N
và
FO
N
-số chu kỳ quay cơ sở khi thử về tiếp xúc và uốn
6
10.4=
FO
N
với tất cả các loại thép
4,2
.30
HBHO

HN =
+Với bánh 1
64,2
1
10.17250.30
==
HO
N
+Với bánh 2
64,2
2
10.14230.30
==
HO
N
HE
N
và
FE
N
-số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương,vì bộ truyền
chịu tải tĩnh nên :
HE
N
=
FE
N
=
Σ
tnc 60

Trong đó :
c-số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, c=1
n-tốc độ (v/p) của bánh răng, n
1
=298,33 (v/p);n
2
=76,49 (v/p)
Σ
t
-tổng thờ gian làm việc,
Σ
t
=14.10
3
giờ
1HE
N
=
1FE
N
=
63
10.25010.14.33,298.1.60
=
9
2HE
N
=
2FE
N

=
63
10.6410.14.49,76.1.60
=
1HE
N
=
6
10.250
>
6
1
10.17
=
HO
N
⇒
1
1
=
HL
K
2HE
N
=
6
10.64
>
6
2

10.14
=
HO
N
⇒
1
2
=
HL
K
1FE
N
=
6
10.250
>
6
1
10.4
=
FO
N
⇒
1
1
=
FL
K
2FE
N

=
6
10.64
>
6
2
10.4
=
HO
N
⇒
1
2
=
FL
K
Như vậy có :
[ ]
( )
( )
18,5181.1,1570.
11lim1
===
HLH
o
HH
Ks
σσ
(MPa)
[ ]

( )
( )
82,4811.1.1530.
22lim2
===
HLH
o
HH
Ks
σσ
(MPa)
[ ]
( )
( )
14,2571.1.76,1450.
11lim1
===
FCFLF
o
FF
KKs
σσ
(MPa)
[ ]
( )
( )
23,2351.1.76,1414.
22lim2
===
FCFLF

o
FF
KKs
σσ
(MPa)
+Ứnh suất tiếp xúc cho phép là:
[ ]
H
σ
=Min(
[ ]
1H
σ
;
[ ]
2H
σ
)=481,82 (MPa)
+Ứng suất quá tải cho phép :
[ ]
H
σ
max
=
2
.8,2
ch
σ
=2,8.450=1260 (MPa)
[ ]

[ ]
)(360450.8,0.8,0
)(4645804.8,0.8,0
2
max
2
1
max
1
MPa
MPa
chF
chF
===
===
σσ
σσ
2.3 Xác định chiều dài côn.
Chiều dài côn chủ động được xác định theo độ bền tiếp xúc.Theo công thức
6.52[1] ta có:
3
2
1
2
]].[.).1[( 1.
HbebeHRe
uKKKTuKR
σ
β
−+=

Trong đó :
R
K
=0,5.
d
K
-hệ số phu thuộc vào vật liệu làm bánh răng, ở đây bánh răng làm
bằng thép có
d
K
=100 (MPa
1/2
).
⇒

R
K
=0,5.100=50 (MPa
1/2
)
u-tỉ số truyền của bộ truền bánh răng, u=3,9.
β
H
K
-hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng,tra bảng
6.21[1] dựa theo tỉ số
)2(.
bebe
KuK −
,

be
K
-hệ số chiều rộng vành răng phụ thuoocj vào tỉ số truyền,
be
K
=0,25…
0.3. với u=3,9>3 chọn
be
K
=0,25 theo bảng 6.21[1]
⇒
β
H
K
=1,58
T
1
-mômen xoắn trên trục bánh chủ động, T
1
=136369,12 (Nmm)
[ ]
H
σ
-ứng suất tiếp xúc cho phép,
[ ]
H
σ
=418,82 (MPa)
Thay số:
3

22
]82,418.9,3.25,0).25,01[(58,1.12,136369.19,3.50 −+=
e
R
)(96,217 mmR
e
=
10
2.4 Xác định thông số ăn khớp.
+ Tính số răng bánh nhỏ.
)(27,1089,3196,217.21.2
22
1
mmuRd
ee
=+=+=
Dựa vào d
e1
theo bảng 6.22[1] chọn z
1p
=17 ; HB< 350 nên z
1
được tính theo
công thức z
1
=1,6.z
1p
=1,6.17=27,2 ,chọn z
1
= 27 răng

+Đường kính trung bình và môđun trung bình:
)(27,108).25,0.5,01() 5,01(
11
mmdKd
ebem
−=−=
)(74,94
1
mmd
m
=
51,32774,94
11
===
zdm
mtm
+Xác định chính xác môđun :
-môđun vòng ngoài :
)(01,4)25,0.5,01(51,3).5,01( mmKmm
betmte
=−=−=
Theo bảng 6.8[1] lấy trị số tiêu chuẩn :
)(0,4 mmm
te
=

-môđun trung bình
)(5,3)25,0.5,01.(0,4).5,01.( mmKmm
betetm
=−=−=

+Số răng bánh nhỏ:

07,275,374,94
11
===
tmm
mdz
Chọn z
1
=27 răng
)(5,945,3.27.
11
mmmzd
tmm
===⇒
+Số răng bánh lớn:
z
2
=z
1
.u=27.3,9=105,3 Chọn z
2
=105 răng
+Đường kính trung bình bánh lớn
)(5,3675,3.105
22
mmmzd
mtm
===
+Góc côn chia :

'''00
211
12251442,14)10527()(
====
arctgzzarctg
δ
'''000
1
48347542,1490
=−=
δ
Theo bảng 6.20 với z
1
=27 răng ; u=3,9 chọn hệ số dịch chỉnh đều x
1
=0,38 ; x
2
=-
0,38
2.5Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Theo 6.33[1] ứng suất tiếp xúc trên mặt bánh răng côn phải thỏa mãn điều kiện :
[ ]
HmHHMH
udbuKTZZZ
σσ
ε
≤+=
) 85,0(1 2
2
1

2
1
(1)
Trong đó :
M
Z
-hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng, tra bảng 6.5[1]
M
Z
=274 (MPa
1/3
)
11
H
Z
-hệ số hình dạng bề mặt tiếp xúc, tra bảng 6.12[1] với bộ truyền bánh
răng côn dùng dịch chỉnh đều x
t
=x
1
+x
2
=0 có
H
Z
=1,76
ε
Z
-hệ số trùng khớp của răng,
3/)4(

αε
ε
−=
Z

Với
731,1)1051271.(2,388,1)11(2,388,1
21
=+−=+−=
zz
α
ε
87,03)731,14( =−=⇒
ε
Z
T
1
-mômen xoắn trên trục bánh côn chủ động, T
1
=136369,12 (Nmm)
d
m1
-đường kính trung bình bánh côn nhỏ, d
m1
=94,5 (mm)
H
K
-hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
HvHHH
KKKK

αβ
=
(*)
Trong đó :
β
H
K
-hệ số phân bố không đều tải trọng,
β
H
K
=1,58
α
H
K
-hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn
khớp,với bánh răng côn răng thẳng có
α
H
K
=1
α
H
K
-hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp.
) 2( 1
11
αβ
HHmHHv
KKTdbvK

+=
(**)
Trong đó :
b-chiều rộng vành răng, b=K
be
.R
e
=0,25.216,83=54,2 (mm)
uudVgv
moHH
)1.(
1
+=
δ
Với :
H
δ
-hệ số kể đến sai số của sự ăn khớp, tra bảng 6.15[1] có
006,0
=
H
δ
o
g
-hệ số kể đến sai lệch của bước răng phụ thuộc vào môđun và
cấp chính xác của bộ truyền
Xét vận tốc dài của bánh răng côn chủ động
)/(475,16000033,298.5,94.14,360000.
11
smndV

m
===
π
Tra bảng 6.13[1] tìm được cấp chính xác của bộ truyền bằng 9
Tra bảng 6.16[1] có
o
g
=73
Do đó :
04,79,3)19,3.(5,94.475,1.73.006,0
==+=
H
v
Thay các thông số vào (**) ta có :
084,1)1.58.1.12,136369.2(5,94.2,54.74,01
=+=
Hv
K
Thay vào (*) ta có :
71,1084,1.1.58,1
==
H
K
Thay các thông số vào (1) được :
)9,3.5,94.2,54.85,0(19,3.71,1.12,136369.2.87,0.76,1.274
22
+=
H
σ
)(86,453 MPa

H
=
σ
Theo công thức 6.1[1]
12
[ ] [ ]
XHRVHH
KZZ
'
σσ
=
Với :
R
Z
-hệ số kể đến độ nhám của mặt răng làm việc ,chọn R
a
=2,5 1,25
m
µ

có
R
Z
=0,95.
V
Z
-hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng, với v=1,475 (m/s) ,
V
Z
=1.

K
XH
-hệ số ảnh hưởng của kích thước bánh răng,với d
m1
<700 (mm),
K
XH
=1.
Vậy :
[ ] [ ]
)(86,45373,45795,0.1.1.82,481
'
MPaKZZ
HXHRVHH
=>===
σσσ
Vậy điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo.
2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
13