thuyết minh đồ án chi tiết máy

GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

I – Tính động lực học hệ dẫn động:
1. Chọn động cơ:
a) Xác định công suất đặt trên trục động cơ:
P
đc

> P
yc

P
yc
= P
tđ
=
ct
.
P



P
ct
– Công suất trên trục công tác

P
ct
=
.
1000
F v
=
7800.0,52
1000
= 4,056 kW


- Hiệu suất truyền động

3
1 2
. . . . .
K ol br br d ot
      


= 0,99.0,99
3
.0,96.0,97.0,95.0,98
= 0,83
với
K

- hiệu suất nối trục đàn hồi

ol

- hiệu suất 1 cặp ổ lăn

1br

- hiệu suất 1 cặp bánh răng côn trong HGT

2br

- hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ trong HGT

d

- hiệu suất bộ truyền đai

ot

- hiệu suất 1 cặp ổ trượt.
trị số các hiệu suất tra theo bảng
2.3
19
[1]


- Hệ số tải trọng động:


=
 

 
 

2
1
i i
ck
T t
T t

=
     
 
     
     
2 2 2
1 1 2 2
1 1 1
mm mm
ck ck ck
T t
T t T t
T t T t T t

=
 
   
 
   
   

2 2
2
1,5 3 5 3
0,7
1 8.3600 8 8

= 0,90.


P
yc
=


ct
P .
=
4,056.0,90
0,83
= 4,39 kW.

GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
2
b) Tốc độ đồng bộ của động cơ:
n
sb

= n
ct
. u
sb

n
ct
– Tốc độ công tác tính từ v trên băng tải:
n
ct
=

60.1000.
.
v
D
=

60.1000.0,52
.340
= 29,2 (vg/ph)
u
sb
= u
sb h
. u
sb ngoài

Từ bảng
2.4

21
[1] chọn tỉ số truyền cho HGT côn trụ 2 cấp:
u
sb h
(u
h
) = 20
u
sb ng
(u
đ
) = 2,5

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: n
sb
= 29,2. 20. 2,5 = 1460 (vg/ph)

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ n
đb
= 1500 vg/ph.
Theo bảng phụ lục
P1.1
234
[1], với yêu cầu P
yc
= 4,39 kW và n
đb
= 1500 vg/ph, ta
chọn động cơ K132M4, có các thông số:
P

đc
= 5,5 kW
n
đc
= 1445 vg/ph
thỏa mãn
K
dn
T
T
= 2,0 >
1
mm
T
T
= 1,5
2. Phân phối tỉ số truyền (TST):
a) Xác định tỉ số truyền chung:
u
ch
=
1445
29,2
dc
ct
n
n

= 49,5
Chọn TST ngoài: u

ng
= 2,5

u
h
=
49,5
2,5
ch
ng
u
u

= 19,8
b) Phân phối TST:
- Phân phối u
h
= 19,8 cho cặp bánh răng côn (cấp nhanh) và bánh răng trụ (cấp
chậm) (u
1
và u
2
):
Chọn K
be
= 0,3;
2bd

= 1,2; [K
01

] = [K
02
]; c
K
= 1,1
Theo CT
3.17
[1]
45


3
K K
c

= 17,1
Từ đồ thị hình
3.21
[1]
45


u
1
= 5,0
u
2
=
1
h

u
u
=
19,5
5,0
= 3,96
- Tính chính xác u
ng
:
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
3
u
đ
= u
ng
=
1 2
ch
u
u u
=
49,5
5.3,96
= 2,5
c) Tính toán các thông số động học:
- TST chung: u

ch
= 49,5
- TST đai: u
đ
= 2,5
- HGT: u
h
= 19,8
- Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục:
P
ct
= 4,056 kW

P
i
=
1
1
i
i i
P



, kW
n
đc
= 1445 vg/ph

n

i
=
1
i
i i
n
u u

, vg/ph
T
i
= 9,55.10
6
.
i
i
P
n
(N.mm)
+ P
ct
= 4,056 kW
P
3
=
ct
ol K
P
 
=

4,056
0,98.0,99

4,181 kW
P
2
=
3
2ol br
P
 
=
4,181
0,99.0,97

4,353 kW
P
1
=
2
1ol br
P
 
=
4,353
0,99.0,96

4,581 kW
P'
đc

=
1
d
ol
P
 
=
4,581
0,99.0,95

4,870 kW

+ n
đc
= 1445 vg/ph
n
1
=
1445
2,5
dc
d
n
u
 
578 vg/ph
n
2
=
1

1
578
5
n
u
 
115,6 vg/ph
n
3
=
2
2
115,6
3,96
n
u
 
29,2 vg/ph
n
ct
=
3
29,2
1
K
n
u
 
29,2 vg/ph
+ T'

đc
= 9,55.10
6
.
'
dc
dc
P
n
= 9,55.10
6
.
4,870
1445
= 32 185,8 N.mm
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
4
T
1
= 9,55.10
6
.
1
1
P
n

= 9,55.10
6
.
4,581
578
= 75 689,5 N.mm
T
2
= 9,55.10
6
.
2
2
P
n
= 9,55.10
6
.
4,353
115,6
= 359 612 N.mm
T
3
= 9,55.10
6
.
3
3
P
n

= 9,55.10
6
.
4,181
28,9
= 1 381 610,7 N.mm
T
ct
= 9,55.10
6
.
ct
ct
P
n
= 9,55.10
6
.
4,056
28,9
= 1 340 304,5 N.mm
- Các thông số tính toán thể hiện trên bảng sau:


Trục
Thông số

Động cơ

1

2

3

Công tác
TST 2,5


5


3,96



1
P (kW) 4,870 4,581 4,353 4,181 4,056
N (vg/ph) 1445 578 115,6 29,2 29,2
T (N.mm) 32185,8 75689,5

359612 1381610,7

1340304,5



===========================================================

.










GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
5
II – Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài : Bộ truyền đai dẹt :
- Thông số: u
đ
= 2,5
Trên trục bánh đai nhỏ:
+ Gọi n
1

= n
đc
= 1445 vg/ph
+ Gọi P
1
= P'
đc
= 4,870 kW
+ Gọi T
1
= T'
đc
= 32 185,5 Nmm
- Xác định các thông số của bộ truyền:
a) Đường kính bánh đai:
- Bánh đai nhỏ: CT
4.1
[1]
53
:
d
1
= (5,2

6,4)
3
32185,8
= (165,4

203,6) mm

theo dãy tiêu chuẩn đường kính bánh đai và bảng
4.6
[1]
53
chọn đai vải
cao su, có lớp lót, d
1
= 180 mm > d
min
= 140 mm. Kí hiệu đai Б-800, số
lớp: 3.
- Bánh đai lớn:
d
2
=
1
.(1 )
d u


,

: hệ số trượt, 0,01

0,02
u: TST của bộ truyền
d
2
=
180.2,5.(1 (0,01 0,02)) 

= (441

445,5) mm.
Theo dãy tiêu chuẩn, chọn d
2
= 450 mm
- TST thực tế: u
t
=
2
1
(1 )
d
d


=
450
180(1 0,01)

= 2,525
Sai lệch TST:
u
đ
= (u
t
– u
đ
)/u
đ

= (2,525-2,5)/2,5 = 1,01% < 3%
b) Khoảng cách trục a: CT
4.3
[1]
53
: a

(1,5

2)(d
1
+d
2
)


a
sb
= (1,5

2)(180+450) = (945

1260) mm, lấy a
sb
= 1100.
c) Chiều dài đai l:
l = 2a +
1 2
( )
2

d d


+
2
1 2
( )
4
d d
a

=
= 2.1100 +
.630
2

+
2
270
4.1100
= 3206 mm.
l = 3206 mm, cộng thêm từ 100

400 mm tùy theo cách nối đai.
Số vòng chạy của đai: i = v/l = 13,62/3,206 = 4,25 < i
max
= 3 5 s
-1
.


l thỏa mãn yêu cầu về tuổi thọ.



GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
6
d) Góc ôm
1

:
CT
4.7
[1]
54
:
1

= 180
0

2 1
d d
a



.57
0

= 180 – 270.57/1100 = 166
0
> 150
0
=

min
.
e) Tiết diện đai và chiều rộng bánh đai:
CT
4.9
[1]
54
, lực vòng F
t
=
1
1000.P
v
=
1000.4,870
13,62
= 357,6 N.
theo bảng
4.8
[1]
55

, chọn đai vải cao su, nên lấy
1
axm
d

 
 
 
=
1
40



chiều dài đai:

=
1
40
d
= 180/40 = 4,5 mm.
Bảng
4.1
[1]
51
, dùng loại đai có lớp lót, kí hiệu đai Б-800, 3 lớp, trị số tiêu
chuẩn là

=4,5 mm.
f) Ứng suất có ích cho phép:

CT
4.10
[1]
56
:
[ ]
F

=
0
[ ]
F

C

C
v
C
o


0
[ ]
F

= k
1
-
2
1

k
d


với bộ truyền tự căng, lực căng không đổi:

o
= 2,0 MPa


theo bảng
4.9
[1]
56
: k
1
= 2,7
k
2
= 11,0

0
[ ]
F

= 2,425 MPa
C

- Hệ số ảnh hưởng của góc ôm
1


, bảng
4.10
[1]
57
: C

= 0,955
C
v
- Hệ số ảnh hưởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai,
Bảng
4.11
[1]
57
: C
v
= 0,98 cho đai vải cao su, v = 13,62 m/s
C
o
- Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền đai và phương pháp căng đai
C
o
= 1 (bảng
4.12
[1]
57
)
Từ đó có
[ ]

F

= 2,425. 0,955. 0,98. 1 = 2,27 MPa




GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
7
g) Chiều rộng đai và bánh đai:
- Chiều rộng đai (b): CT
4.8
[1]
54
: b =
F
[ ]
t d
F K
 

K
đ
= 1 (bảng
4.7
[1]

55
)

b =
357,6.1
2,27.4,5
= 35,0 mm
Lấy b theo tiêu chuẩn: b = 32 mm. (bảng
4.1
[1]
51
)
- Chiều rộng bánh đai (B):
B = 40 mm, tra bảng
21.16
[2]
164

h) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
F
o
=
. .
o
b
 
= 2. 4,5. 32 = 288 N (CT
4.12
[1]
58

)
F
r
= 2F
o
sin
1
2

= 2.288.sin
166
2
= 571,7 N (CT
4.13
[1]
58
)

* Kết quả: d
1
= 180 mm b = 32 mm
d
2
= 450 mm

= 4,5 mm
l = 3206 mm F
r
= 571,7 N: Lực tác dụng trên trục.

==========================================================

















GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
8
III – Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc:
HGT 2 cấp: - Truyền động bánh răng côn,
- Truyền động bánh trụ răng nghiêng.
1. Chọn vật liệu:
Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết
kế, chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là như nhau:

Theo bảng
6.1
[1]
92
, ta chọn:
- Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện, HB = 241-285

1b

= 850 MPa,
1ch

= 580 MPa
- Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện, HB = 192-240

2b

= 750 MPa,
2ch

= 450 MPa.
2. Xác định ứng suất cho phép:
Bảng
6.2
[1]
94
với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180-350:

0
lim

H

= 2.HB + 70; S
H
= 1,1

0
lim
F

= 1,8.HB; S
F
= 1,75
+) Chọn độ rắn bánh nhỏ HB
1
= 245, bánh lớn HB
2
= 230


0
lim1
H

= 560 MPa;
0
lim2
H

= 530 MPa,


0
lim1
F

= 441 MPa;
0
lim2
F

= 414 MPa.
+) CT
6.5
[1]
93
: N
HO
= 30 H
2,4
HB


N
HO 1
= 30.245
2,4
= 1,6.10
7
N

HO 2
= 30.230
2,4
= 1,39.10
7

CT
6.7
[1]
93
: N
HE
= 60c
3
ax
i
i i
m
T
n t
T
 
 
 




N
HE 2

= 60.1.
587
5
(1
3
.5 + (0,3)
3
.3).20000
= 8,36.10
8
> N
HO 2
= 1,39.10
7


K
HL 2
= 1.
Tương tự, N
HE 1
> N
HO 1


K
HL 1
= 1.
CT
6.1

[1]
93
a
: Xác định sơ bộ được:
[ ]
H

=
0
lim
H

.K
HK
/S
H



1
[ ]
H

= 560.1/1,1 = 509 MPa

2
[ ]
H

= 530.1/1,1 = 481,8 MPa.

Do đó để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng,
lấy
[ ]
H

= min(
1
[ ]
H

,
2
[ ]
H

) = 481,8 MPa.
+) Với cấp chậm sử dụng bánh răng nghiêng:
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
9

[ ]
H

= (
1
[ ]

H

+
2
[ ]
H

)/2 = (509 + 481,8)/2 = 495,4 MPa < 1,25
2
[ ]
H


+) N
FE
= 60c
ax
F
m
i
i i
m
T
n t
T
 
 
 

(CT

6.8
[1]
93
)
m
F
= 6


N
FE 2
= 60.1.
587
5
.20000.(1
6
.5 + (0,7)
6
.3) =
= 7,42.10
8
> N
FO
= 4.10
6


K
FL 2
= 1,

tương tự, có K
FL 1
= 1.
Từ đó theo CT
6.2
[1]
93
a
, với bộ truyền quay 1 chiều thì K
FC
= 1,

[ ]
F

=
0
lim
F

.K
FC
.K
FL
/S
F




1
[ ]
F

= 441.1.1/1,75 = 252 MPa

2
[ ]
F

= 414.1.1/1,75 = 236,5 MPa
+) Ứng suất quá tải cho phép:
CT
6.13
[1]
95
:
max
[ ]
H

= 2,8

ch
= 2,8.450 = 1260 MPa
CT
6.14
[1]
96
:

1 max
[ ]
F

= 0,8

ch1
= 0,8.580 = 464 MPa


2 max
[ ]
F

= 0,8

ch2
= 0,8.450 = 360 MPa.

3. Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:
a) Xác định chiều dài côn ngoài:
CT
6.52
[1]
112
a
: R
e
= K
R

2
1
u

1
3
2
(1 ) . .[ ]
H
be be H
T K
K K u





Với bộ truyền răng thẳng bằng thép, K
d
= 100 (MPa)
1/3
, ta tính được K
R
- hệ số
phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng K
R
= 0,5.K
d
= 50 (MPa)
1/3

;
K
be
= b/R
e
= 0,25

0,3: Hệ số chiều rộng vành răng, chọn K
be
= 0,25

H
K

- Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
bánh răng côn, tra bảng
6.21
[1]
113
, với:

.
2
be
be
K u
K

=
0,25.5

2 0,25

= 0,7143, với trục bánh răng côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ I,
HB < 350; tra theo bảng
6.21
[1]
113


K
H

= 1,16

T
1
= 75 589,5 Nmm ;
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
10
Từ đó: R
e
= 50
2
5 1
3
2

75689,5.1,16
(1 0,25).0,25.5.(481,8)


= 188,31 mm
b) Xác định các thông số ăn khớp:
- Số răng bánh nhỏ:
Từ d
e1
=
2
2
1
e
R
u
=
2
2.188,31
1 5

= 73,86 mm
Tra bảng
6.22
[1]
114
, với bánh răng côn răng thẳng, TST u = 5

Z
1P

= 16
Với HB<350

Z
1
= 1,6.Z
1P
= 1,6.16 = 25,6
Lấy Z
1
= 26 răng.
- Đường kính trung bình, môđun trung bình và môđun vòng ngoài:
d
m1
= (1 - 0,5K
be
)d
e1
(CT
6.54
[1]
114
)
= (1 – 0,5.0,25).73,86 = 64,6275 mm – đường kính trung bình
m
tm
=
1
1
m

d
Z
=
64,6275
26
= 2,4857 mm – môđun trung bình
m
te
=
1 0,5
tm
be
m
K

=
2,4857
1 0,5.0,25

= 2,841 mm – môđun vòng ngoài
bảng
6.8
[1]
99
, theo tiêu chuẩn lấy m
te
= 3 mm.
m
tm
= m

te
(1 - 0,5K
be
) = 3(1 – 0,5.0,25) = 2,625 mm
Z
1
=
1m
tm
d
m
=
64,6275
2,625
= 24,62; lấy Z
1
= 25 răng.
- Số răng bánh lớn: Z
2
= uZ
1
= 125 răng.
- Góc côn chia:
1

= arctg(Z
1
/Z
2
) = arctg(0,2) = 11,3099

0
= 11
0
18'35,76''

2

= 90
0
-
1

= 78
0
41'24,24''.
bảng
6.20
[1]
112
với Z
1
= 25, TST u=5; chọn hệ số dịch chỉnh:
bánh nhỏ: x
1
= 0,39
bánh lớn: x
2
= - 0,39.

- Đường kính trung bình của bánh nhỏ:

d
m1
= Z
1
.m
tm
= 25.2,625 = 65,625 mm.
- Chiều dài côn ngoài:
R
e
= 0,5.m
te
2 2
1 2
Z Z


= 0,5.3.
2 2
25 125

= 191,21 mm.

GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
11
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

CT
6.58
[1]
115
:
H

= Z
M
Z
H
Z

2
1
2
1
2 1
0,85
H
m m
T K u
bd u


[
H

]
Z

M
= 274 (MPa)
1/3
- hệ số kể đến cơ tính của vật liệu bánh răng: tra bảng
6.5
[1]
96
.
Z
H
= 1,76 – Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, tra bảng
6.12
[1]
106
với

=
0
0
và x
t
= x
1
+ x
2
= 0.
Z

=
4

3



=
4 1,7264
3

= 0,8706 : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng,
trong đó


= [1,88 – 3,2
1 2
1 1
Z Z
 

 
 
] cos
n

(CT
6.60
[1]
115
)
= 1,88 – 3,2
1 1

25 125
 

 
 
= 1,7264 : hệ số trùng khớp ngang
K
H
= K
H

K
H

K
Hv
(CT
6.61
[1]
116
): hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
K
H

= 1: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng, trường hợp bánh côn
răng thẳng;
vận tốc vòng: v =
1 1
60.1000
m

d n

=
.65,625.578
60.1000

= 1,986 m/s
theo bảng
6.13
[1]
106
chọn cấp chính xác 8 (ccx theo vận tốc vòng v

4)
CT
6.63
[1]
116
: K
Hv
= 1 +
H 1
1
2
m
H H
bd
T K K
 


= 1 +
5,92.47,8.65,625
2.75689,5.1,61.1
= 1,106
trong đó: b = K
be
R
e
= 0,25.191,21 = 47,8025
CT
6.64
[1]
116
:
H

=
H

g
0
v
1
( 1)
m
d u
u


= 0,006.56.1,986

6
65,625.
5
= 5,92.
trong đó
H

= 0,006 – bảng
6.15
[1]
107
;
g
0
= 56 – bảng
6.16
[1]
107

GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
12
K
H
= 1,16.1.1,106 = 1,283.
Thay tất cả các hệ số tìm được vào công thức
6.58

[1]
115
ta tính được
H

:

H

= 274. 1,76. 0,8706.
2
2
2.75689,5.1,283. 5 1
0,85.47,8025.(65,025) .5

= 446,66 MPa.
Theo
6.1, 6.1
[1]
91
a
:
[
H

]' = [
H

].Z
R

.Z
v
.K
xH
.K
HL

= 481,8. 1. 0,95. 1 = 457,7 MPa
trong đó: Z
v
= 1 (v < 5m/s): hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
Z
R
= 0,95 (R
a
= 2,5 1,25

m): hệ số xét đến đ
ộ nhám mặt
răng làm việc
K
xH
= 1 (d
a
< 700mm): hệ số xét ảnh hưởng kích thước bánh răng
Như vậy
H

< [
H


]': đảm bảo khả năng bền tiếp xúc.
d) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp uốn:
CT
6.65
[1]
116
:
1F

= 2T
1
.K
F
.Y

Y

Y
F1
/(0,85bm
tm
d
m1
)
trong đó:
K
K

= 1,31: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng, tra

bảng
6.21
[1]
113
với
.
2
be
be
K u
K

=
0,25.5
2 0,25

= 0,7143 (cũng đã tính ở trên)

CT
6.64
[1]
116
:
F

=
F

g
0

v
1
( 1)
m
d u
u


= 0,016.56.1,986
6
65,625.
5
= 15,79.
trong đó,
F

= 0,016 – bảng
6.15
[1]
107
;
g
0
= 56 – bảng
6.16
[1]
107


K

Fv
= 1 +
F 1
1
2
m
F F
bd
T K K
 

= 1 +
15,79.47,8.65,625
2.75689,5.1,31.1
= 1,25

K
F
= K
F

K
F

K
Fv
= 1,31. 1. 1,25 = 1,6375.
Y

= 1 - hệ số kể đến độ nghiêng của răng, ở đây là răng thẳng

Y

= 1/


= 0,579 với


= 1,7264 (đã tính ở trên)
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
13
Với số răng tương đương: Z
V1
= Z
1
/cos
1

= 25/cos11,31
0
= 25,5
Z
V2
= Z2/cos
2


= 125/cos78,69
0
= 637,37
Theo bảng
6.18
[1]
109
với x
1
= 0,39, x
2
= - 0,39, ta có các hệ số dạng răng: Y
F1
=
3,48 ; Y
F2
= 3,63.
Từ đó thế các hệ số vào CT
6.65
[1]
116
, tính được
1F

:

1F

=
2.75689,5.1,6375.0,579.1.3,48

0,85.47,8025.2,625.65,625
= 71,357 < [
1F

] = 252 MPa

2F

=
1F

2
1
F
F
Y
Y
= 71,357.3,63/3,48 = 74,43 < [
1F

] = 236,5 MPa
Vậy độ bền uốn được đảm bảo.
e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:
CT
6.48
[1]
110
:
H


max
=
H

qt
K
=446,6
1,5
= 547 < [
H

]
max
= 1260 MPa
CT
6.49
[1]
110
:
1F

max
=
1F

.K
qt
= 71,36.1,5 = 107,04 < [
1F


]
max
= 464 MPa

2F

max
= 74,4.1,5 = 111,6 < [
2F

]
max
= 360 MPa.
Độ bền khi quá tải đảm bảo.
f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng côn:
- Chiều dài côn ngoài: R
e
= 191,21 mm
- Môđun vòng ngoài: m
te
= 3 mm
- Chiều rộng vành răng: b
w
= 47,8 mm

48 mm
- TST: u = 5
- Góc nghiêng răng:

= 0

0

- Số răng: Z
1
= 25; Z
2
= 125
- Hệ số dịch chỉnh chiều cao: x
1
= 0,39; x
2
= - 0,39.











GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
14
g) Các thông số khác:

Theo bảng
6.19
[1]
111
:
Đường kính chia ngoài d
e
= m
te
Z
1
d
e1
= 75 mm
d
e2
= 375 mm

Góc côn chia (lăn)
0
1
1 2 1
2
; 90
Z
arctg
Z
  
  

0
1
11 18'36"



0
2
78 41'24"



Chiều cao răng ngoài h
e
= 2h
te
m
te
+ c h
e
= 6,6 mm
Chiều cao đầu răng ngoài
ae1 te 1
h (h cos )
n m te
x m

 

h

ae2
= 2h
te
m
te
– h
ae1
h
ae1
= 4,17 mm
h
ae2
= 1,83 mm
Chiều cao chân răng
ngoài
h
fe1,2
= h
e
– h
ae1,2
h
fe1
= 2,43 mm
h
fe2
= 4,77 mm
Đường kính đỉnh răng
ngoài
d

ae1,2
= d
e1,2
+ 2h
ae1,2
cos

d
ae1
= 83,18 mm
d
ae2
= 375,72mm

4. Tính bộ truyền cấp chậm: Bánh răng trụ răng nghiêng:
a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
CT
6.15
[1]
96
: a
w1
= K
a
(u+1)
1
3
2
H
[ ] . .

H
ba
T K
u

 

chọn
ba

= 0,3 theo bảng
6.6
[1]
97

K
a
= 43 đối với bánh răng nghiêng, bảng
6.5
[1]
96


bd

= 0,5.
ba

(u+1) =
= 0,5. 0,3. (3,96+1) = 0,744; bảng

6.7
[1]
98


K
H

= 1,05.
Với u = 3,96; P
1
= 4,353 kW; T
1
= 359 612 Nmm; [
H

] = 495,4 MPa :

a
w
= 43(3,96+1)
3
2
359612.1,05
(495,4) .3,96.0,3
= 232,5 mm.
Lấy a
w
= 240 mm.
b) Xác định các thông số ăn khớp:

CT
6.17
[1]
97
: m = (0,01

0,02)a
w
= (2,4

4,8) mm
theo bảng
6.8
[1]
99
chọn môđun pháp theo dãy tiêu chuẩn, m = 3 mm
Chọn sơ bộ

= 10
0


(8 - 20
0
)

cos

= 0,9848.
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36

Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
15
CT
6.31
[1]
103
: Z
1
=
w
2 os
m(u+1)
a c



Số răng bánh nhỏ: Z
1
=
2.240.0,9848
3(3,96 1)

= 31,76, lấy Z
1
= 31;
Số răng bánh lớn: Z
2

= uZ
1
= 3,96.31 = 122,76, lấy Z
2
= 123.

Tỉ số truyền thực: u
t
= Z
2
/Z
1
= 123/31 = 3,9677;

u
t
< 3%.
Xác định chính xác

:
cos

=
1 2
w
( )
2
m Z Z
a


=
3.(31 123)
2.240

= 0,9625


= 15,7405
0
= 15
0
44'26''.
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
CT
6.33
[1]
105
:
H

=
1
M H
2
w w1
2 ( 1)
Z Z Z
H
T K u
b d u




[
H

]
- Bảng
6.5
[1]
96
: Z
M
= 274 (MPa)
1/3

- CT
6.35
[1]
105
: tg
b

= cos
t

tg


t

=
wt

= arctg
os
tg
c


 
 
 
= arctg
0
20
0,9625
tg
= 20,7142
0
= 20
0
42'51''


tg
b

= cos(20,7142

0
).tg(15,7405
0
) = 0,2636


cos

= 0,967


Z
H
=
b
tw
2 os
sin2
c


(CT
6.34
[1]
105
)
=
2.0,967
sin(2.20,7142)
= 1,71

- CT
6.37
[1]
105
:


=
w
sin
b
m


, b
w
=
w
.
ba
a

= 0,3. 240 = 72;
=
0
72.sin(15,7405 )
3.

= 2,072
- CT

6.38
[1]
105
b
:


= [1,88 – 3,2
1 2
1 1
Z Z
 

 
 
]cos


= [1,88 – 3,2(1/31+1/123)].0,9625 = 1,685.


Z

=
1/


= 0,7703.

GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36

Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
16
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
d
w1
=
w
t
2
u +1
a
=
2.240
3,9677 1
= 96,62 mm
- CT
6.40
[1]
106
: v =
w1 1
60.1000
d n

=
.96,62.115,6
60000


= 0,585 m/s
với bánh răng nghiêng, v < 4 tra bảng
6.13
[1]
106
ta được cấp chính xác 9;
tra bảng
6.14
[1]
106
, với ccx 9, v < 2,5 suy ra K
H

= 1,13 ; K
F

= 1,37.
- CT
6.41
[1]
107
: K
Hv
= 1 +
H 1
1
2
w w
H H

b d
T K K
 

= 1 +
0,664.72.96,62
2.359612.1,05.1,13
= 1,005
trong đó: b
w
= 72,
CT
6.42
[1]
107
:
H

=
H

g
0
v
w
/a u

= 0,002.73.0,585
240
3,96

= 0,664
trong đó
H

= 0,002 – bảng
6.15
[1]
107
;
g
0
= 73 – bảng
6.16
[1]
107
.
CT
6.39
[1]
106
: K
H
= 1,05. 1,13. 1,005 = 1,1924.
Từ đó ta tính được
H

:

H


= 274. 1,72. 0,7703.
2
2.359612.1,1924.(3,9677 1)
72.3,9677.(96,62)

= 458,8 MPa.
- Xác định chính xác các ứng suất cho phép:
CT
6.1
[1]
91
: Với v = 0,585 < 5 m/s

Z
v
= 1
ccx động học là 9

chọn ccx mức tiếp xúc là 8; khi đó cần gia công độ nhám
R
a
= 2,5 1,25

m

Z
R
= 0,95
d
a

< 700mm

K
xH
= 1
Từ đó, theo CT
6.1, 6.1
[1]
91
a
: [
H

]' = [
H

].Z
R
.Z
v
.K
xH

[
H

]' = 495,4. 1. (0,95).1 = 470,7 MPa
Vì
H


= 458,8 < [
H

]' = 470,7 MPa, nên độ bền tiếp xúc được đảm bảo.
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
17
d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
CT
6.43
[1]
108
:
1F

= 2T
1
.K
F
.Y

Y

Y
F1
/(b
w

d
w1
m)

[
1F

]

2F

=
1F

2
1
F
F
Y
Y


[
2F

]
trong đó:
- Bảng
6.7
[1]

98
:
bd

= 0,744

K
F

= 1,12
- Bảng
6.14
[1]
107
: K
K

= 1,37
- CT
6.47
[1]
109
:
F

=
F

g
0

v
w
/a u

= 0,006.73.0,585
240
3,96
= 1,993
trong đó,
F

= 0,006 – bảng
6.15
[1]
107
;
g
0
= 73 – bảng
6.16
[1]
107

- Theo CT
6.46
[1]
109
:

K

Fv
= 1 +
F w w1
1
2
F F
b d
T K K
 

= 1 +
1,993.72.96,62
2.359612.1,12.1,37
= 1,0126

K
F
= K
F

K
F

K
Fv
= 1,1. 1,37. 1,0126 = 1,526.
- Với


= 1,685


Y

= 1/


= 0,593;


= 13,654
0


Y

= 1 -

0
/140 = 0,8876.
- Số răng tương đương: Z
v1
= Z
1
/cos
3

= 31/(0,9625)
3
= 34,77
Z

v2
= Z
2
/cos
3

= 123/(0,9625)
3
= 137,94;
bảng
6.18
[1]
109
ta có Y
F1
= 3,75 ; Y
F2
= 3,60.
với môđun m = 3: Y
S
= 1,08 – 0,0695.ln3 = 1,0037
Y
R
= 1 (bánh răng phay)
K
xF
= 0,95 (d
a
< 700 mm)
CT

6.2, 6.2
[1]
91,93
a
: [
1F

]' = [
1F

].Y
S
.Y
R
.K
xF
=
= 252. 1. 1,0037. 0,95 = 240,3 MPa
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
18
tương tự [
2F

]' = 236,5. 1. 1,0037. 0,95 = 225,5 MPa.
Thay các hệ số vào CT
6.43

[1]
108
, tính được
1F

:

1F

=
2.359612.1,526.0,593.0,8876.3,75
72.96,62.3
= 103,8 < [
1F

]' = 240,3 MPa

2F

=
1F

2
1
F
F
Y
Y
= 103,8. 3,60/3,75 = 99,65 < [
2F


]' = 225,5 MPa

Độ bền uốn đảm bảo.
e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:
K
qt
= T
max
/T
1
= 1,5
CT
6.48, 6.49
[1]
110
:
1H

max
=
H

qt
K

= 470,22
1,5
= 575,9 < [
H


]
max
= 1260 MPa

F

max
=
F

.K
qt

1F

max
= 105,37.1,5 = 158,05 < [
1F

]
max
= 464 MPa
2F

max
= 99,30.1,5 = 149 < [
2F

]

max
= 360 MPa.
f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
Khoảng cách trục: a
w
= 240 mm
Môđun pháp: m = 3 mm
Chiều rộng vành răng: b
w
= 72 mm
Tỉ số truyền: u
t
= 3,9677
Góc nghiêng của răng:

= 15,7405
0
= 15
0
44'26"

Số răng của bánh răng: Z
1
= 31; Z
2
= 123
Hệ số dịch chỉnh: x
1
= x
2

= 0
Từ bảng
6.11
[1]
104

d
1,2
; d
a1,2
; d
f1,2
:

Đường kính chia
d
1,2
= mZ
1,2
/cos


d
1
= 96,62 mm
d
2
= 383,38 mm
Đường kính đỉnh răng d
a

= d + 2(1 + x – ∆y).m d
a1
= 102,62 mm
d
a2
= 389,38 mm
Đường kính đáy răng d
f
= d – (2,5 – 2x).m d
f1
= 89,12 mm
d
f2
= 375,88 mm




GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
19
IV – Tính toán thiết kế trục:
1. Sơ đồ đặt lực chung:

GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
20
Sơ đồ tính khoảng cách của HGT BR côn-trụ :



GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
21
2. Chọn vật liệu:
Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có
600
b
MPa


,
ứng suất xoắn cho phép
[ ]=12 20 MPa


.
3. Xác định sơ bộ đường kính trục:

- CT
10.9
[1]
188
, đường kính của trục thứ k, k = 1,2,3:
d
k
=

3
k
T /0,2[ ]

- T
1
= 75 689,5 Nmm ; T
2
= 359 612 Nmm ; T
3
= 1 381 610,7 Nmm ;

d
1
= 30 mm ; d
2
= 50 mm ; d
3
= 70 mm ;
- Bánh đai được lắp trên đầu vào của trục I nên không cần quan tâm đến đường
kính trục động cơ điện.

4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực:
- Từ d
k
và bảng
10.2
[1]
189


chiều rộng b
0
của ổ lăn:
d
1
= 30

b
0
= 19
d
2
= 50

b
0
= 27

d
3
= 70


b
0
= 35.
- CT
10.12; 10.10
[1]
189


chiều dài mayơ của:
+ BR côn: l
m13


(1,2

1,4)d
1
= 36

42 = 50 mm
l
m23


(1,2

1,4)d
2

= 54

63 = 60 mm
+ Bánh đai: l
m12


(1,2

1,5)d
1
= 36

45 = 40 mm
+ Bánh răng trụ: l
m22


(1,2

1,5)d
2
= 60

75 = 72 mm
l
m31


(1,2


1,5)d
3
= 98

175 = 90 mm
+ Khớp nối đàn hồi: l
m32


(1,4

2,5)d
3
= 98

175 = 140 mm
- Bảng
10.3 10.4
, [1]
189 191
, hình vẽ
10.10
[1]
193
ta tính được l
ki
:
l
12

= l
c12
= 0,5(l
m12
+ b
0
) + k
3
+ h
n

= 0,5(40+19)+15+18
= 63 mm ;
l
11
= (2,5…3)d
1
= (2,5…3).30 = 75…90 = 80 mm ;
l
13
= l
11
+ k
1
+ k
2
+ l
m13
+ 0,5(b
0

– b
13
cos
1

)
= 80+10+10+50+1/2.(19 – 48cos11,31
0
) = 136 mm ;
l
22
= 0,5(l
m22
+ b
0
) + k
1
+ k
2
= 0,5(72+25)+10+10 = 69 mm ;
l
23
= l
22
+ 0,5(l
m22
+ b
13
cos
2


) + k
1
=
= 69 + 0,5(72+48cos78,69
0
) + 10 = 120 mm ;
l
21
= l
m22
+ l
m23
+ b
0
+ 3k
1
+ 2k
2
= 72+60+27+3.10+2.10 = 210 mm ;

GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
22
5. Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục:
Chiều của các lực như hình vẽ trên sơ đồ đặt lực chung trong phần IV.1.
ta phải tính các lực F

a
, F
t
, F
r
, F
k
, F
đ
;
Phần tính toán đai ta đã tính được F
đ
= 571 N, đồng thời đã có góc nghiêng đường
nối tâm của bộ truyền ngoài là 30
0
.


F

đ
=
F

đx
+
F

đy


F
xđ
= F
đ
sin30
0
= 571.0,5 = 286 N ;
F
yđ
= F
đ
cos30
0
= 495 N.
Các lực khác: Theo CT
10.3; 10.1
[1]
184
:
Bánh răng côn :
F
t11
= F
t21
= 2T
1
/d
m1
= 2.75689,5/65,625 = 2307 N ;

F
r11
= F
a21
= F
t11
1
os
tg c
 
= 2307.tg20
0
.cos11,31
0
= 823 N ;
F
a11
= F
r21
= F
t11
1
sin
tg
 
= 2307.tg20
0
.sin11,31
0
= 165 N ;

Bánh răng trụ:
F
t22
= F
t31
= 2T
2
/d
w2
= 2.359612/96,62 = 7765 N ;
F
r22
= F
r31
= F
t22
w
/ os
t
tg c
 

= 7765.tg20,5337
0
/cos15,7405
0
= 2993 N ;
F
a22
= F

a31
= F
t22
tg

= 7765.tg15,7405
0
= 1886 N ;





















GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36

Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
23
6. Vẽ biểu đồ mômen uốn M
x
, M
y
và mômen xoắn T cho 3 trục:
a) Trục I:
Sơ đồ lực:


Tính các lực:
Với l
12
= 63 mm
l
11
= 80 mm
l
13
= 136 mm
d
m1
= 65,625 mm (BR côn)

Hệ phương trình 1:
x

F

= 0

- F
xđ
+ F
x10
+ F
x11
– F
t11
= 0
y/0
M

= 0 F
xđ
.l
12
+ F
x11
.l
11
– F
t11
.l
13
= 0


F
x10
+ F
x11
= F
xđ
+ F
t11
= 286 + 2307 = 2593
F
x11
= (F
t11
l
13
- F
xđ
l
12
)/l
11
= (2307.136-286.63)/80 = 3697 N


F
x11
= 3697 N ;
F
x10

= - 1104 N, hay F
x10
có chiều ngược lại so với trên hình vẽ trên.

Hệ phương trình 2:
y
F

= 0

F
yđ
– F
y10
+ F
y11
– F
r11
= 0
x/0
M

= 0 F
yđ
l
12
– F
y11
l
11

+ F
r11
l
13
– F
a11
d
m1
/2 = 0


F
y10
– F
y11
= F
yđ
– F
r11
= 495 – 823 = - 328
F
y11
= (F
yđ
l
12
+ F
r11
l
13

– F
a11
.d
m1
/2)/l
11
=
= (495.63+823.136-165.65,625/2)/80 = 1721 N


F
y11
= 1721 N ; F
x11
= 3697 N
F
y10
= 1393 N ; F
x10
= -1104 N : có chiều ngược chiều đã chọn.
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
24
b) Trục II:
Sơ đồ lực:

Tính các lực:
Với l
21
= 210 mm
l
22
= 69 mm
l
23
= 120 mm
d
m2
= 328 mm (BR côn)
d
w1
= 96,62 mm (BR trụ)

Hệ phương trình 1:
x
F

= 0

- F
x20
+ F
t21
+ F
t22
– F

x21
= 0
y/0
M

= 0 - F
x20
.l
21
+ F
t21
.l
23
+ F
t22
.l
22
= 0


F
x20
+ F
x21
= F
t21
+ F
t22
= 2307 + 7765 = 10072
F

x20
= (F
t21
l
23
– F
t22
l
22
)/l
21
= (2307.120-7765.69)/210 = 3870 N


F
x20
= 3870 N
F
x21
= 6202 N
Hệ phương trình 2:
y
F

= 0

F
y20
+ F
r21

– F
r22
+ F
y21
= 0
x/0
M

= 0 F
y20
l
21
+ F
r21
l
23
- F
r22
l
22
+ F
a21
d
m2
/2 – F
a22
d
w1
/2 = 0


F
y20
– F
y21
= F
r22
– F
r21
= 2993 – 165 = 2828
F
y20
= (F
r22
l
22
+ F
r21
l
23
– F
a21
.d
m2
/2 + F
a22
d
w1
/2)/l
21

=
= (2993.69-165.120-823.328/2+1886.96,62/2)/210 = 662 N


F
y20
= 662 N
F
y21
= 2166 N.
GVHD : Ừng Chi Hội SVTH: Nguyễn Duy Khánh – Lớp CTMA – K36



Đồ án môn học Chi tiết máy Đề số 18 - Thiết kế hệ dẫn động băng tải
25
c) Trục III:


Với l
21
= 210 mm
l
22
= 69 mm
l
c3
= 120 mm
d
w2

= 367,38 mm (BR trụ)
Lực vòng F
t
trên khớp nối đàn hồi :
Theo bảng
16.10
[2]
69
a
, F
t
= 2T
ct
/D
t
= 2.1340304,5/180 = 15000 N
Trong đó D
t
là đường kính qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn hồi

Lực hướng tâm tính theo công thức gần đúng (trang 188 [1]) :
F
xk
= (0,2

0,3)F
t
= 3750 N.
Hệ phương trình 1:
x

F

= 0

F
x30
– F
t31
– F
x31
+ F
xk
= 0
y/0
M

= 0 F
x30
.l
21
– F
t31
.l
22
– F
xk
.l
c3
= 0


F
x30
- F
x31
= - F
xk
+ F
t31
= - 3750 + 7765 = 4015
F
x30
= (F
t31
l
22
+ F
xk
l
c3
)/l
21
= (7765.69+3750.190)/210 = 5944 N


F
x30
= 5944 N
F
x31

= 1929 N
Hệ phương trình 2:
y
F

= 0

- F
y30
+ F
r31
– F
y31
= 0
x/0
M

= 0 - F
y30
l
21
+ F
r31
l
22
- F
a31
d
w2
/2 = 0


F
y30
+ F
y31
= F
r31
= 2993
F
y30
= (F
r31
l
22
– F
a31
d
w2
/2)/l
21
= (2993.69-1886.367,4/2)/210 = -666 N


F
y30
= -666 N : ngược chiều đã chọn
F
y31
= 3660 N.

Trường hợp đảo chiều F
k
ta tính lại các phản lực tại 2 gối đỡ lực tương tự như trên
với chiều của F
k
ngược lại, được F
x30
= -842 N, F
x31
= -12357 N và
F
y30
= -666 N, F
y31
= 3660 N .