đồ án môn học chi tiết máy tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (352.05 KB, 43 trang )
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
PHỤ LỤC.
I. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền .
1. Chọn động cơ
2
2.Phân phối tỉ số truyền
3
3.Tính tốn các thơng số động học
4
II.Tính tốn thiết kế các bộ truyền ngồi(Bộ truyền xích)
.
1.Chọn loại xích
6
2.Xác định thơng số của bộ truyền
6
3.Kiểm nghiệm xích về độ bền
7
4.Xác định các thơng số đĩa xích và lực tác dụng lên đĩa xích 8
III . Tính tốn thiết kế bánh răng trong hộp giảm tốc .
1. Chọn vật liệu
10
2. Xác định ứng suất cho phép
10
3. Tính tốn cấp nhanh(Bánh răng trụ răng nghiêng )
12
4. Tính tốn cấp chậm (Bánh răng trụ răng thẳng )
18
IV . Tính tốn thiết kế kết cấu trục trong hộp giảm tốc .
1. Chọn vật liệu
25
2. Trình tự thiết kế
25
a,Xác định sơ đồ đặt lực
25
b,Tính sơ bộ đường kính trục
25
c,Xác định phản lực tại các gối đỡ
27
d,Tính chính xác đường kính các đoạn trục
29
3. Kiểm nghiệm trụ về độ bền mỏi
31
4. Kiểm nghiệm độ bền của then
32
V . Tính tốn và chọn ổ lăn
33
1.Chọn loại ổ lăn
33
2.Tính toán chọn cỡ ổ lăn .
33
a,Trục I
33
b,Trục II
35
c,Trục III
37
VI . Tính tốn kết cấu
38
1. Kết cấu hộp giảm tốc
39
2.Bơi trơn trong hộp giảm tốc
39
3.Kết cấu các chi tiết liên quan
40
4.Bảng thống kê kiểu lắp
43
VII. Danh sách các tài liệu tham khảo
- Tập 1 : Chi Tiết Máy (Tập 1+2)- (Nguyễn Trọng Hiệp) .
- Tập 2 : Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khi (Tập 1+2) .
(Trịnh Chất – Lê Văn Uyển )
- Dung sai và lắp ghép – Ninh Đức Tốn .
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
-1–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
ĐỀ SỐ :9
------------------------------------
Số liệu cho trước:
1.Lực kéo băng tải
F = 4500 (N)
2. Vận tốc băng tải
V = 0.95 (m/s)
3. Đường kính tang
D = 340 (mm)
4. Thời gian phục vụ
Lh = 19000 (giờ)
5. Số ca làm việc
soca = 2 ca
6. Góc nghiêng đường nối tâm với bộ truyền ngồi: 30o
7. Đặc tính làm việc va đập vừa.
PHẦN I. TÍNH TỐN THƠNG SỐ ĐỘNG HỌC
CỦA HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
1.Chọn động cơ điện :
a. Xác định công suất:
Công suất động cơ phải thoả mãn Pđ/c > Py/c
Pct . β
η
Với *Pct Công suất trên trục cơng tác, theo CT(2.8)(2.10) và (2.11) (TL1) ta
có
F .V 4500.0,95
=
= 4,275(kw)
Pct =
1000
1000
*β: Hệ số tải trọng tương đương, tính theo công thức:
n Pi 2 ti
n T t
= ữ ì = i ữì i ữ
1
i =1 P tck
i =1 T1 tck
Thay số các giá trị
Tmm = 1,5 T1
t1 = 5 h
T2 = 0,8 T1
t2 = 3 h
tCk=8 h
5
3
=> β = 12 × + 0,82 × = 0,93 < 1
8
8
n
η = ∏ ηi
*η: Hiệu suất bộ truyền
i=1
Trong đó: Py/c là công suất yêu cầu của động cơ
2.3
( TL1) ta có:
tr19
Hiệu suất ổ trượt ηot = 0,98 – 0,99
Hiệu suất ổ lăn
ηol = 0,99 – 0,995
Hiệu suất xích
ηx = 0,95
Hiệu suất khớp
ηk = 0,99 – 1
Py/c =Ptd =
Tra bảng
Chọn
ηot
ηol
ηx
ηbr
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
= 0,98
= 0,99
= 0,95
= 0,97
-2–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Hiệu suất bánh răng
ηbr = 0,96 – 0,98
ηk = 1
3
2
=> η = 0,98 . 0,95 . 0,99 . 0,97 . 1 = 0,85
Pct . β 4,275.0,93
= 4,68(kw)
=> Py/c =Ptd = η =
0,85
vậy công suất yêu cầu là :Py/c = 4,68(kw)
b. Xác định tốc độ đồng bộ: nđồng bộ ; nsơ bộ
nsơ bộ = ncôngtác . usơ bộ
Với * ncơngtác =nct :tốc độ trục cơng tác, tính theo cơng thức :
60000 . v 60000.0,95
n ct =
=
= 53,4(vong / phut )
π .D
3,14.340
D= 340 (mm): Đường kính tang.
*usơ bộ = usbHộp . usbNgoài
+, usbNgoài: tỷ số truyền bộ truyền ngoài(Bộ truyền xích)
usbNgồi = 2 ÷ 4, chọn UsbNgồi = 2;
+, usbHộp: tỷ số truyền sơ bộ của hộp.
Theo bảng2.4 [ TL1] , với truyền động bánh răng trụ hai cấp
usbHộp = (8 – 40) , chọn usbHộp = 14
=> usơ bộ = usbHộp . usbNgoài = 14 . 2 =28
=>nsơ bộ = 53,4 .28 =1495,2(vòng/phút)
=>Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ thuộc dải 1500 (Vòng/phút)
Từ bảng 1-3[TL1] Chọn động cơ có ký hiệu :4A112M4Y3
với các chỉ số như sau:
4A112M4Y3
Cơng suat P = 5,5 kW
Van toc quay: n = n =1425(V/p)
db
dc
T
Tmm
k = 2, 0 > K =
= 1,5
max(T1 ,T2 )
Tdn
2. Phân phối tỷ số truyền:
a. Xác định tỷ số truyền chung:
n
1425
uchung = dc =
= 26,68
nct 53,4
u
Mà
u
chung
ngoai
=u .u
hop
=u
xich
ngoai
=2
=> u
hop =
u
chung
u
ngoai
=
26,68
2
= 13,34
b. Phân phối tỷ số truyền:
uchung
26,68
=
= 2,01∈ (2 ÷ 5)
u1.u2 4,45.2,98
Theo u cầu về bơi trơn chỗ ăn khớp của các cặp bánh răng trong hộp
giảm tốc. Cụ thể là hai bánh răng lớn của hai cấp đều phải được bôi trơn,
nhưng chú ý là bánh răng lớn của cấp nhanh do tốc độ quay lớn hơn nên phải
ngập trong dầu ít hơn tránh lãng phí do tổn thất khuấy dầu.
ungoai = uxich =
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
-3–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Do đó dựa vào đồ thị 3.18(Tl1) ta có thể phân phối sơ bộ tỷ số truyền
u = 4,45
uchung
26,68
1
=
= 2,01∈ (2 ÷ 5)
như sau
=> u ngoai = uxich =
u1.u2 4,45.2,98
u2 = 2,98
3. Tính tốn các thơng số động học :
a. Cơng suất:
Cơng suất Pi tính từ trục công tác về trục động cơ .
Với hộp khai triển thường ta có :
F .v 4500.0,95
Pct =
=
= 4,275(kW )
1000
1000
P
4, 275
P = ct =
= 4,59(kW )
3 η x .η
0,98.0,95
ot
P
3 = 4,59 = 4,78(kW )
P =
2 η .η
0,99.0,97
Br ol
P
2 = 4,78 = 4,98(kW )
P =
1 η .η
0,97.0,99
Br ol
P
1 = 4,98 = 5,03(kW )
P' =
dc η .η
0,99.1
ol k
b. Tốc độ quay:
Tốc độ quay tính từ trục động cơ đến trục cơng tác:
n1 = nđc = 1425 (vòng/ phút)
n =1445 ( Vg / p )
dc
n
1425
n = 1=
= 320, 22 ( Vg / p )
2 u
4, 45
1
n
320, 22
n = 2=
=107, 46 ( Vg / p )
3 u
2,98
2
n
107, 46
nct = 3 =
= 53, 46 ( Vg / p )
u
2,01
xich
c. Mômen xoắn trên trục:
P
Ti = 9,55.106 i ( Boquaβ )
ni
Mômen xoắn trên trục động cơ:
P'
5,03
T ' = 9,55.106 dc = 9,55.106
= 33710 ( N .mm )
dc
n
1425
dc
Mômen xoắn trên trục 1:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
-4–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
P
4,98
T = 9,55.106 1 = 9,55.106
= 33375 ( N .mm )
1
n
1425
1
Mômen xoắn trên trục 2:
P
4,78
T = 9,55.106 2 = 9,55.106
= 142555 ( N .mm )
2
n
320,22
2
Mômen xoắn trên trục 3:
P
4,59
T = 9,55.106 3 = 9,55.106
= 407915 ( N .mm )
3
n
107,46
3
Mômen xoắn trên trục công tác:
P
4,275
Tct = 9,55.106 ct = 9,55.106
= 763678 ( N .mm )
nct
53,46
Bảng thông số động học:
Động cơ
u
uk = 1
P (kW)
5,03
n(Vg/p) 1425
T(N.mm) 33710
1
2
3
u1 = 4,45
u2 = 2,98
4,98
4,78
4,59
1425
320,22
107,46
33375
142555
407914
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
Công tác
uxich =2,01
4,275
53,46
763678
-5–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
PHẦN II :TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI
Bộ Truyền xích
Ta có:
Cơng suất làm việc:
P = P3 = 4,59 (kW)
Tốc độ quay:
n = n3 = 107,46 (Vg/p)
Tỉ số truyền:
u = uxích = 2,01
Mơmen xoắn trên trục động cơ:
Bộ truyền làm việc 2 ca, tải trọng va đập vừa, góc nghiêng đường nối tâm
với bộ tryền ngồi là 30o.
1)Chọn loại xích :
Dựa vào yêu cầu của bộ truyền ngoài, tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, ta chọn
dùng xích con lăn.
2)Xác định thơng số của bộ truyền xích :
a.Chọn số răng đĩa xích:
Với u = 2,05 , tra bảng 5.4(TL1)
chọn số răng đĩa xích nhỏ z1 = 25(răng)
=> z2 = u.z1 = 2,01.25 = 50,25(răng)
chọn z2 =50(răng) < zmax =120(răng)
b.Xác định bước xích p:
Cơng suất tính tốn
Pt = P.k.kz.kn
+ kz = 25/z1 = 25/25 = 1: hệ số răng.
với n01 = 50 (bảng
+ kn = n01/n = 50/107,46 =0,465
5.5(TL1))
+ k = ko.ka.kđc.kbt.kđ.kc = 1.1.1.1,3.1,25.1,25 =2,03125
với kết quả tra bảng(5.6(TL1))
ko = 1 :góc nghiêng 30o < 40o
ka = 1 :chọn a = 40p
kđc= 1 :xích điều chỉnh được
kđ =1,25 :tải trọng va đập vừa
kc =1,25 :bộ truyền làm việc 2 ca
kbt =1,3 :môi trường làm việc có bụi, chất lượng bơi
trơn II
Thay số vào ta được :
=>Pt = 4,59 .2,03125 .1 .0,465 ; 4,34 < [ P ] = 5,83(kW)
Theo bảng 5.5(TL1) với n01 = 50(v/p) ,chọn bộ truyền xích con lăn 1 dãy có
bước xích
p= 31,75(mm)
c.Khoảng cách trục và số mắt xích :
Chọn sơ bộ a= 40p =40 .31,75 = 1270(mm)
Số mắt xích x :
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
-6–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
2
2.a ( z1 + z2 ) ( z2 − z1) . p
x=
+
+
p
2
4.π 2.a
→x=
2.1270 (25 + 50) (50 − 25)2.31,75
+
+
= 117,896
2.1270
31,75
2
4.3,14
Lấy số mắt xích chẵn xc = 118(mắt xích)
Theo cơng thức (5.13) ta tính lại khoảng cách trục
2
(z − z )
2
a = 0,25. p xc − 0,5.( z + z ) + xc − 0,5.( z + z ) − 2. 2 1
1 2
1 2
π
Thay số ta được
2
2
(50 − 25)
a = 0,25.31,75 118 − 0,5.(25 + 50) + 118 − 0,5.(25 + 50) − 2.
3,14
= 1271,66(mm)
Để xích khơng chịu một lực căng quá lớn , ta giảm bớt một lượng:
∆a = (0,002 ÷ 0,004) = (2,54 ÷ 5,08)(mm)
chọn a = 1265(mm)
Số lần va đập của xích :
z .n
25.107,46
i= 1 1 =
= 1,52 < [ i ] = 25 Bảng 5.9(TL1)
15.xc
15.118
3)Kiểm nghiệm xích về độ bền :
Theo cơng thức (5.15) về hệ số an toàn
s = Q/(kđ .Ft + Fo + Fv) ≥ [ s ]
với các thành phần như sau :
+Q :Tải trọng phá hỏng = 88,5(kN)
+q = 3,8(kg) khối lượng 1 mét xích
+kđ= 1,2 : Làm việc trung bình
(bảng 5.2(TL1))
(bảng 5.2(TL1))
p
4,59
Ft = 1000. = 1000.
; 3232( N )
v
1,42
z . p.n 25.31,75.107,46
với
v= 1 1=
= 1,42(m / s)
60000
60000
Lực căng do lực ly tâm gây ra:
Fv = qv2 = 3,8.1,422 = 7,66( N )
Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra
Fo = 9,81. kf .q .a =9,81 .4.3,8.1265.10(-3)
=188,63(N)
với kf =4 :hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền
a-khoảng cách trục tính bằng m
F : Lực vòng
+ t
Fv
+
Fo
+
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
-7–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
88,5.103
= 21,72
1,2.3232 + 188,63 + 7,66
Theo bảng 5.10(TL1) => [ s ] = 7 với n01 =50(v/p)
=> s > [ s ] => Bộ truyền xích đảm bảo bền .
4)Xác định các thơng số đĩa xích và lực tác dụng lên đĩa xích :
+> Đường kính đĩa xích
Theo cơng thức (5.17) và bảng (13.4)(TL1):
Đường kính vịng chia :
p
31,75
d =
=
= 253,45(mm)
1
π sin 3,14
sin z ÷
25 ÷
1
p
31,75
d2 =
=
= 506(mm)
π
3,14
sin ÷ sin
÷
Vậy hệ số an toàn
s=
z2
50
d a1 = p.[ 0,5 + cot g (π / z1 ) ] = 31,75.[ 0,5 + cot g (3,14 / 25) ] = 267,33( mm)
d a1 = p.[ 0,5 + cot g (π / z2 ) ] = 31,75.[ 0,5 + cot g (3,14 / 50) ] = 521( mm)
d f 1 = d1 − 2r = 253,45 − 2.9,62 = 234,2(mm)
d f 2 = d 2 − 2r = 506 − 2.9,62 = 486,76( mm)
với r= 0,5025d1 +0,05 = 0,5025. 19,05 +0,5 = 9,62(mm) với d1=19,05(bảng
5.2(TL1))
+)Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
σ H = 0,47
với
kr .( Ft .k
dd
A.k
+ F ).E
vd
d
≤ σ H
kr = 0,42 (Phụ thuộc z1 =25)
Ft = 3232(N)
kđ = 1,25 hệ số tải trọng động
Fvđ = 13.10-7.n.p3.m = 13. 10-7. 107,46. 31,753. 1 =4,47(N)
m=1 dãy xích
5
E = 2,1.10 (MPa)
A= 262(mm2)
bảng 5.12(TL1)
Kd =1( 1 dãy)
=>
0,42.(3232.1,25 + 4,47).2,1.105
σ H 1 = 0,47
= 548,4( MPa)
262.1
với ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] = 600( MPa)
=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 1
Tương tự với σ H 2 (Với kr = 0,24)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
-8–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
0,24.(3232.1,25 + 4,47).2,1.105
σ H 2 = 0,47
= 414,56( MPa) < [ σ H ]
262.1
=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 2
=> Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc .
+)Lực tác dụng lên trục
Fr =kx.Ft = 1,15.3232 = 3716,8 ; 3717(N)
với kx = 1,15 (góc nghiêng <40o)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
-9–
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
PHẦN III: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC
Số liệu tính tốn:
- Cơng suất : P1 = 4,98 (kW)
- Tốc độ quay : n1 = 1425 (vòng/phút)
- Momen xoắn : T1 =33375 (Nmm)
- Tỷ số truyền : u1 = 4,45
- Thời gian phục vụ : Lh = 19000 (giờ)
TÍNH TỐN:
1. Chọn vật liệu :
Theo bảng 6.1 [TL1] chọn :
- Bánh nhỏ : Thép C45 tơi cải thiện có :
Độ cứng : HB = 241 … 285 HB
Giới hạn bền : σ b1 = 850 Mpa
Giới hạn chảy : σ ch1 = 580 Mpa
- Bánh lớn : Thép C45 tôi cải thiện :
Độ cứng bền : σ b 2 = 750 Mpa
Giới hạn chảy : σ ch 2 = 450 Mpa
2. Xác định ứng suất cho phép :
Đối với thép không hoá bền bề mặt nhiệt luyện bề mặt, theo bảng 17.7 [giáo
trình CTM1] ta có :
- Giới hạn bền mỏi tiếp xúc :
σ H lim = 2.HB + 70
Theo bảng 6.2 [TL1] :
Hệ số an toàn tiếp xúc : SH = 1,1
- Giới hạn bền uốn :
o
σ F lim = 1,8.HB
Hệ số an toàn uốn : SF = 1,75
Suy ra :
Chọn độ rắn Bánh nhỏ HB1 = 245 (HB)
Bánh lớn HB2 = HB1 – 15 = 230 (HB)
⇒ các giới hạn bền mỏi tiếp xúc và uốn :
o
σ H lim1 = 2.245 + 70 = 560 (Mpa)
Bánh nhỏ :
o
σ F lim1 = 1,8.245 = 441 (Mpa)
o
σ H lim 2 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa)
Bánh lớn :
o
σ F lim 2 = 1,8.230 = 414 (Mpa)
* Theo công thức 6.5 [TL1] :
Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở :
2,4
NHO = 30. H HB
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 10 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
→
NHO1 = 30.2452,4 = 1,6.107
NHO2 = 30.2302,4 = 1,39.107
* Theo công thức 6.7 [TL1] : Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương dương
n Ti 3
NHE = 60.c. ∑
÷ .ni .ti
Tmax
i =1
Hay :
n n Ti 3
ti
NHE = 60.c. ∑ ti . ∑ Tmax ÷ .ni . n
i =1 i=1
∑ ti
i=1
→
NHE2
3
T t
∑ ti .∑ T i ÷ . n i
= 60.c.n2. i =1 i =1 max
∑ ti
n
n
i =1
trong đó c - số lần ăn khớp trong 1 vịng quay
Thay số :
NHE2
1425
3
5
3
3
+ 13. + 0,83. ÷ = 295,063.106 > NHo2
= 60.1.19000. 4, 45 1,5 .
8.3600
8
8
→ KHL2 = 1
Tương tự NHE1 > NHo1 → KHL1 = 1
Theo công thức 6.1a [TL1] :
Xác định sơ bộ ứng suất :
[σ H ] =
→
o
σ H lim .K HL
SH
560.1
[ σ H ]1 = 1,1 = 509 (Mpa)
530.1
= 481,8 (Mpa)
1,1
→ [ σ H lim ] = 481,8 (Mpa)
Theo công thức 6.12 [TL1] với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng :
( [ σ ] + [ σ ] ) ( 509 + 481,8) = 495,4 (Mpa)
[σH ] = H 1 2 H 2 =
2
σ H ] = 495,4 Mpa < 1,25. [ σ H ] 2 = 602,25 (Mpa) → thoả mãn
[
Với cấp chậm dùng bánh răng trụ răng thẳng, tương tự cấp nhanh ta cũng tính
được NHE > NHo
suy ra
KHL = 1
⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền :
[ σ H ] ' = [ σ H ] 2 = 481,8 Mpa
* Theo cơng thức 6.7 [TL1] ta có :
Số chu kỳ thay đổi ứng suất uốn :
[σH ]2 =
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 11 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
n Ti m
.ni .ti
NFE = 60.c. ∑
Tmax ÷
i =1
F
Trong đó :
→ c=1
c - Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
mF - Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn → mF = 6
⇒
Thay số :
3 3 Ti 6 ti
t.
.
NFE2 = 60.n2. i∑1 i i∑1 Tmax ÷ 3
= =
∑ ti
i =1
NFE2 = 60.105.883.17000. 1,5 .
⇒ KFL2 = 1
6
3
5
3
+ 16. + 0,86. ÷ = 6,8.107 > NFo = 4.106
8.3600
8
8
Tương tự ta có :
NFE1 > NFo ⇒ KFL1 = 1
Bộ truyền quay 1 chiều → KFC = 1
⇒ Theo công thức 6.2a [TL1] :
[σF ] =
o
σ F lim .K FL .K FC
SF
Thay số :
441.1.1
= 252 (Mpa)
1, 75
414.1.1
=
= 236,5 (Mpa)
1, 75
[ σ F ]1 =
[σF ]2
Theo công thức 6.13 và 6.14 [TL1] :
Ứng suất quá tải cho phép :
[ σ H ] max = 2,8σ ch
[ σ F ] max = 0,8σ ch
Thay số :
[ σ H ] max = 2,8.σ ch 2 = 2,8.450 = 1260 (MPa)
[ σ F 1 ] max = 0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)
[ σ F 2 ] max = 0,8.σ ch 2 = 0,8.450 = 360 (MPa)
3. Tính tốn cấp nhanh : Bánh răng trụ răng nghiêng
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
Theo công thức 6.15a [TL1] :
T .K
1 Hβ
aω = Ka.(u1 + 1). 3
2
σ .u .
ψ
H 1 ba
Trong đó :
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 12 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
ψ ba = 0,3 (Chọn theo bảng 6.6 [TL1])
Ka = 43 (Chọn theo bảng 6.5 [TL1] đối với răng nghiêng)
Theo công thức 6.16 [TL1] : Hệ số ψ bd
ψ
ψ
bd = 0,53. ba .(u1 + 1)
Thay số :
ψ
bd = 0,53.0,3.(4,45 + 1) ; 0,87
⇒ Theo bảng 6.7 [TL1] (ứng với sơ đồ 3) → Chọn K H β = 1,13
* Khoảng cách trục (Sơ bộ) :
33375.1,13
aω = 43.(4,45 + 1). 3
= 120,55(mm)
495,42.4,45.0,3
⇒ Chọn aω = 125 (mm)
b. Xác định các thông số ăn khớp :
- Modun : Theo công thức 6.17 [TL1] :
m = (0,01 ÷ 0,02). aω = (0,01 ÷ 0,02).125 = 1,25 ÷ 2,50
→ Theo bảng 6.8 [TL1] chọn modun theo thiêu chuẩn m = 2
- Góc nghiêng β :
Chọn sơ bộ góc nghiêng β = 10o → cos β = 0,9848
→ Theo công thức 6.31 [TL1] Số răng bánh nhỏ :
2.aω .cos β
2.125.0,9848
Z1 = m.( u + 1) = 2.( 4,45 + 1) = 22,31(răng).
→ Chọn Z1 = 22 (răng).
Số răng bánh lớn Z2 :
Z2 = u . Z1 = 4,45 . 22 = 97,9(răng).
→ Chọn số răng Z2 = 98 (răng)
Do đó tỷ số truyền thực tế :
98
Ut =
= 4,454 =4,45
22
Tính lại chính xác β :
m.( Z1 + Z 2 )
3.( 22 + 98 )
Cos β =
=
= 0,96
2.aω
2.125
→ β = 16,26 o = 16o15’36’’
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :
Theo công thức 6.33 [TL1] :
Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc :
2.T1.K H .( u1 + 1)
σ H = ZM.ZH. Zε .
2
bω .u1.dω1
Với :
* ZM : Hệ số xét đến cơ tính của vật liệu
Theo bảng 6.5 [TL1] : ZM = 274 Mpa1/3
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 13 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
*ZH : Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Theo công thức 6.34 [TL1] :
2.cos βb
ZH = sin 2.α
( tω )
β :góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
Theo bảng 6.35 [TL1] :
với :
tg βb = cos αt .tg β
tgα o
tg 20o
= arctg
= 20,764o
cos β ÷
0,96 ÷
α t = α tω = arctg
→ tg βb = cos α t . tg βb = cos(20,764o).tg(16,260) = 0,27
→ βb = 15,250
Suy ra :
ZH =
2.cos ( 15,250 )
= 1,706
sin ( 2.20,7640 )
* Zε : Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc
Theo cơng thức 6.38 [TL1] :
1
Zε =
εα
Vì : Hệ số trùng khớp dọc ε β (Theo ct 6.37 [TL1])
ε β = bω .sin ( β ) = ψ ba .aω .sin ( β )
π .m
π .m
0
0,3.125.sin ( 16,26 )
=
= 1,67 > 1
3,14.2
Trong đó :
ε α : Hệ số trùng khớp ngang
Theo công thức 6.38b [TL1] :
1
1
ε α = 1,88 − 3,2. +
÷ .cos β
Z1 Z 2
⇒
1
1
ε α = 1,88 − 3,2.
+ ÷ .0,96 = 1,633
22 98
Thay ε α vào ct 6.38 [TL1] :
1
= 0,782
1,633
* Đường kính vịng lăn bánh nhỏ :
2.aω
2.125
dω1 =
= ( 4,45 + 1) = 45,87 (mm)
( ut + 1)
* v : vận tốc vòng
Zε =
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 14 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Theo công thức 6.40 [TL1] :
v =
π .dω1.n1
m/s
6.104
thay số :
3,14.45,87.1425
v =
= 3,42 (m/s)
60000
Với v = 3,42 m/s → dùng cấp chính xác 9 (Theo bảng 6.13 [TL1])
Theo bảng 6.14 [TL1] với cấp chính xác 9 và vận tốc vòng v < 5 m/s
⇒ Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng : K H α = 1,16
Theo công thức 6.42 [TL1] :
Cường độ tải trọng động :
a
ν H = δ H .go.v. ω
ut
với :
go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng - Bảng 6.16 [TL1])
δ H = 0,002 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
Suy ra :
125
ν H = 0,002.73.3,42.
= 2,65 N/mm
4,45
Theo công thức 6.41 [TL1] :
Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp :
ν H .bω .dω1
K Hv = 1 +
2.T1.K H β .K Hα
bω = a.ψ ba = 125.0,3 = 37,5 mm → chọn bω = 38 mm
Thay vào công thức :
2,65.38.45,87
K Hν = 1 +
= 1,052
2.33375.1,13.1,16
Theo ct 6.39 [TL1] : Hệ số KH :
Kh = K H β .K Hα .K Hv
KH = 1,13.1,16.1,1052 = 1,38
Thay các giá trị KH , ZM , ZH , Z ε vào công thức 6.33 [TL1] ta được :
2.33375.1,38.( 4,55 + 1)
σ H = 274.1,706.0,782.
= 437,09 ; 437(MPa)
0,3.125.4,45.45,87 2
*Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :
Theo ct 6.1 [TL1] với vận tốc vòng v = 3,42 m/s < 5 m/s
⇒ Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng : Zv = 1
Với cấp chính xác động học là 9 → chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8
→ cần gia công đạt độ nhám :
Ra = 2,5 ữ 1,25 à m
Do ú :
ZR = 0,95
Sinh viờn thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 15 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Với đường kính da < 700 mm, hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh răng
KxH = 1
⇒ Theo công thức 6.1 [TL1] và công thức 6.1a [TL1] :
[ σ H ] = [ σ H ] .Z v .Z R .H xH
Thay số :
[ σ H ] = 495,4.1.0,95.1 = 470,7 Mpa
σ H = 437 Mpa < [ σ H ] = 470,7 Mpa
⇒ Thoả mãn điều kiện tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :
Theo ct 6.43 [TL1] ta có :
Ứng suất uốn tại chân răng :
1
σ F 1 = 2.T1.KF. Yε .Yβ .Y .
F1 bω .dω1.m
Trong đó :
KF : Hệ số tải trọng tính theo độ bền uốn
Yε : Hệ số trùng khớp
Yβ : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng
YF 1 : Hệ số dạng răng
Theo bảng 6.7 [TL1] :
K F β = 1,27
Theo bảng 6.14 [TL1] và với v = 3,42 m/s < 5 m/s, với cấp chính xác 9 ta
có :
K Fα = 1,40
Theo ct 6.47 [TL1] : Cường độ tải trọng động :
a
ν F = δ F .go.v. ω
ut
δ F = 0,006 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng - Bảng 6.16 [TL1])
Suy ra :
ν F = 0,006.73.3,42. 125 = 7,94 N/mm
4,45
- Hệ số tải trọng động khi tính theo độ bền uốn :
ν F .bω .dω1
K Fv = 1 +
2.T1.K F β .K Fα
7,94.0,3.125.45,87
K Fv = 1 +
= 1,115
2.33375.1,27.1,40
Do đó :
Hệ số :
K F = K F β .K Fα .K Fv = 1,27.1,40.1,115 = 1,982
1
1
- Với ε α = 1,633 ⇒ Yε = ε =
= 0,612
1,633
α
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 16 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
0
β = 16,260 ⇒ Yβ = 1 - 16,26 = 0,884
- Với
140
- Số răng tương đương :
Z1
22
Zv1 = cos3 β = cos3 (16,260 ) = 24,8 =25 (răng)
98
Z2
Zv2 = cos3 β = cos3 (16,260 ) = 110,76 =111(răng)
YF1 = 3,9
Theo bảng 6.18 [TL1] ta có : Các hệ số dạng răng :
YF2 = 3,6
Với m = 3 , Hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất :
YS = 1,08 - 0,0695.ln(m) = 1,032 với mođun m=2
YR : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng YR = 1
KxF = 1 (Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng với da < 400 mm)
Do đó theo ct 6.2 [TL1] và ct 6.2a [TL1]
Ứng suất uốn cho phép :
[ σ F 1 ] = [ σ F ] 1 .YR .YS.K xH = 252.1.1,032.1 = 260,064 (MPa)
[ σ F 2 ] = [ σ F ] 2 .YR .YS.K xH = 236,5.1.1,032.1 = 244,068 (MPa)
Thay [ σ F 1 ] , [ σ F 2 ] vào công thức 6.43 [TL1] ta được :
1
σ F 1 = 2.33375.1,982..0,612.0,884.3,9.
= 81,14 (MPa)
0,3.125.45,87.2
Y
3,6
σ F 2 = σ F 1 . F2 = 81,14.
= 74,898 (MPa)
YF1
3,9
⇒
σ F 1 = 84,14 < [ σ F 1 ] = 253( MPa)
⇒ Thoả mãn điều kiện bền uốn
σ F 2 = 74,898 < [ σ F 2 ] = 237,45( MPa)
e. Kiểm nghiệm về quá tải :
Ta có : Hệ số quá tải :
Tmax
Kqt = T = 1,5
dn
⇒ Theo ct 6.48 [TL1] :
σ H 1max = σ H . K qt = 470,7. 1,5 = 567,49(MPa) < [ σ H ] max =1260
(MPa)
Theo ct 6.49 [TL1] :
σ F 1max = σ F 1.K qt = 81,14.1,5 = 121,71 (MPa)
σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 74,898.1,5 = 112,35(MPa)
σ F 1max = 121,71 < [ σ F 1 ] max = 464( MPa)
⇒
⇒ Thoả mãn điều kiện về quá
σ F 1max = 112,35 < [ σ F 1 ] max = 360( MPa)
tải
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 17 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
*Các thơng số và kích thước bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng
nghiêng:
*Bảng các thông số :
Tên gọi
Khoảng cách trục
Modun pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng của răng
Số răng bánh răng
Kí hiệu
aω1
m
bω
ut
β
Z
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính chia
x
d
Đường kính đỉnh răng
da
Đường kính đáy răng
df
Kích thước
aω1 = 125
m = 2
bω = 38
ut = 4,45
β = 16o15’36’’
Z1 = 22
Z2 = 98
x1 = x2 = 0
d1 = 45,83
d2 = 204,17
da1 = 49,83
da2 = 208,17
df1 = 40,83
df2 = 199,17
Trong đó :
- Đường kính chia :
m.Z1
2.22
d1 = cos β =
= 45,83 (mm)
0,96
m.Z 2
2.98
d2 = cos β =
= 204,17 (mm)
0,96
- Đường kính đỉnh răng :
da1 = d1 + 2.m = 45,83 + 2.2 = 49,83 (mm)
da2 = d2 + 2.m = 204,17 + 2.2 = 208,17 (mm)
- Đường kính đáy răng:
df1 = d1 – 2,5.m = 45,83 – 2,5.2 = 40,83 (mm)
df2 = d2 – 2,5.m = 204,17 – 2,5.2 = 199,17 (mm)
4. Tính tốn cấp chậm : Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
Theo công thức 6.15 [TL1] :
T2 .K H β
aω = Ka.(u2 + 1). 3
[ σ H ] 2 .u2 .ψ ba
Với :
ψ ba = 0,4 (Chọn theo bảng 6.6 [TL1])
Ka = 49,5 (Chọn theo bảng 6.5 [TL1] - Đối với răng thẳng)
ψ bd = ψ ba .0,53.(u + 1) = 0,4.0,53.(2,98 + 1) = 0,843
⇒ Theo bảng 6.7 [TL1] Chọn K H β = 1,05 (Sơ đồ 5)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 18 –
Đơn vị
mm
mm
mm
mm
Độ
Răng
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
- Tỷ số truyền cấp chậm :
(uh , ucn
uh
u2 = u
1
tỷ số truyền của hộp và cấp nhanh)
13,34
Suy ra :
u2 = 4, 45 = 2,98
⇒ Vận tốc quay n trên trục :
n1 1425
n2 = u = 4,45 = 320,22 (vòng/phút)
2
⇒ Momen xoắn trên trục chủ động của cấp chậm :
P2
4,78
T1 = 9,55.106. n = 9,55.106.
= 142555 (Nmm)
320,22
1
Thay vào công thức 6.15 [TL1] ta được :
Sơ bộ khoảng cách trục :
142555.1,05
aω 2 = 49,5.(2,98 + 1). 3
= 161,61 (mm)
2
( 481,8 ) .2,92.0,4
Chọn aω 2 = 161 (mm)
b. Xác định các thông số ăn khớp :
- Môđun :
m = (0,01 ÷ 0,02) aω 2 = 1,61 ÷ 3,22
Theo quan điểm thống nhất trong thiết kế, chọn môđun tiêu chuẩn của
bánh răng cấp chậm bằng môđun của cấp nhanh : vậy :
m = 2
- Số răng bánh nhỏ :
2.161
2.aω 2
z1 = m.( u + 1) = 2. 2,98 + 1 = 40,45 (răng)
(
)
2
Chọn z1 = 40 răng
- Số răng bánh lớn :
z2 = u.z1 = 2,98.40 = 119,2
Chọn z2 = 119 răng
Khi đó khoảng cách trục :
m.( z1 + z2 )
2.(40 + 119)
a =
=
= 159 (mm)
2
2
Lấy a = 160 (mm)
⇒ Hệ số dịch tâm :
y=
aω 2
160
− 0,5 ( z1 + z2 ) =
- 0,5.(40 + 119) = 0,5
m
2
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 19 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Theo công thức (6.23) [ TL1]
1000. y 1000.0,5
ky = ( z + z ) = (40 + 119) = 3,144
1
2
Theo bảng (6.10a) [ TL1] , tra nội suy ta dược kx = 0,072
=> Hệ số giảm đỉnh răng (theo công thức (6.24) [ TL1] )
k .Z 0,072.(40 + 119)
= 0,011
∆y = x t =
1000
1000
Theo công thức (6.25) [ TL1] ) tổng hệ số dịch chỉnh
xt = y + ∆y = 0,5 + 0,011 = 0,511
Hệ số dịch chỉnh bánh 1 :
x1 =0,5. xt −
( z2 − z1 ). y
(119 − 40).0,5
= 0,131
= 0,5. 0,511 −
( z1 + z2 )
(40 + 119)
Hệ số dịch chỉnh bánh 2 :
x2 = xt –x1 = 0,511 – 0,131 =0,380
Zt .m.cos α
- Góc ăn khớp :
cos α tω =
(Công thức 6.27 [TL1])
2.aω 2
Thay số :
40 + 119 ) .2.cos 200
α tω = (
Cos
= 0,9338 ⇒ α tω = 20,9650 = 20057’54”
2.160
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :
Theo công thức 6.33 [TL1] :
- Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc :
2.T2 .K H . ( u2 + 1)
σ H = ZM.ZH. Zε .
2
bω .u2 .dω 2
Trong đó :
u2 : Tỷ số truyền thực của bộ truyền cấp chậm
z2
119
u2 = z =
= 2,975
40
1
bω :chiều rộng vành răng
bω = ψ bd .aω 2 =0,4 .160 =64(mm)
chọn bω = 67(mm)
Theo bảng 6.5 [TL1] :
ZM = 274 MPa1/3
ZH : Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :
2.cos βb
2
ZH =
=
(răng thẳng βb = 0 )
sin(2.α tω )
sin(2.α tω )
Với bánh răng thẳng, Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc :
4 − εα
Zε =
(Công thức 6.36a [TL1])
3
với :
1 1
1
1
ε α = 1,88 − 3,2 + ÷ .cos β = 1,88 − 3,2.
+
÷ .1 = 1,773
40 119
z1 z2
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 20 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
4 − εα
4 −1,773
=
= 0,862
3
2
- Đường kính vịng lăn bánh nhỏ :
2.aω 2
2.160
dω 2 =
=
= 80,50 mm
u2 + 1
2,975 + 1
- Vận tốc vòng v :
π .dω 2 .n2
3,14.80,50.320,22
v =
=
= 1,35 m/s
60000
60000
Theo bảng 6.13 [TL1] ta chọn cấp chính xác 9, do đó theo bảng 6.16
[TL1] :
Go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng)
δ H = 0,006 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
Suy ra :
- Cường độ tải trọng động ν H (Công thức 6.42 [TL1]):
160
ν H = 0,006.73.1,35.
= 4,34
2,975
Do đó : Hệ số kể đến tải trọng động quy xuất hiện trong vùng ăn khớp K Hν :
ν H .bω .dω 2
K Hν = 1 +
2.T2 .K H β .K Hα (Công thức 6.41 [TL1])
⇒ Zε =
K H β = 1,055
K H α = 1,13 (Bảng 6.14 [TL1])
4,34.67.80,50
= 1,066
2.142555.1,055.1,13
⇒ Theo công thức 6.39 [TL1] : Hệ số : K H = K H β . K H α . K Hν
K H = 1,055.1,13.1,066 = 1,27
Thay các giá trị tính được vào ct 6.33 [TL1] ta được :
2.T2 .K H . ( u2 + 1)
σ H = ZM.ZH. Zε .
2
bω .u2 .dω 2
⇒ K Hν = 1 +
2.142555.1,27.( 2,975 + 1)
= 431,32 (MPa)
67.2,975.80,502
Theo công thức 6.1 [TL1] với vận tốc vòng v = 1,35 m/s < 5 m/s → Hệ
số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng : Zv = 1
- Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là
9, khi đó cần gia cơng đạt độ nhám :
RZ = 10 ữ 40 à m
Do ú ZR = 0,9
- Với đường kính bánh dẫn d a < 700 mm → Hệ số xét đến ảnh hưởng
của kích thước bánh răng
KxH = 1
Do đó theo cơng thức 6.1 và ct 6.1a [TL1] :
[ σ H ] = [ σ H ] .Zv.ZR.KxH
[ σ H ] = 481,8.1.0,9.1 = 433,6 (MPa)
σ H = 274.1,730.0,862.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 21 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
σ H = 431,32 MPa < [ σ H ] = 433,6 Mpa
⇒ Thoả mãn điều kiện tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :
Theo ct 6.43 [TL1] ta có :
Ứng suất uốn tại chân răng :
σ F 1 = 2.T2.KF. Yε .Yβ .YF1.
1
bω .dω 2 .m
Trong đó :
KF : Hệ số tải trọng tính theo độ bền uốn
Yε : Hệ số trùng khớp
Yβ : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng
YF 1 : Hệ số dạng răng
Theo bảng 6.7 [TL1] :
K F β = 1,12
Theo bảng 6.14 [TL1] và với v = 1,35 m/s < 2,5 m/s, với cấp chính xác 9 ta
có
K Fα = 1,37
Theo ct 6.47 [TL1] : Cường độ tải trọng động :
ν F = δ F .go.v.
aω
ut
δ F = 0,016 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng - Bảng 6.16 [TL1])
Suy ra :
160
ν F = 0,016.73.1,35.
= 11,56 N/mm
2,975
- Hệ số tải trọng động khi tính theo độ bền uốn :
ν F .bω .dω 2
K Fv = 1 +
2.T2 .K F β .K Fα
11,56.67.80,50
K Fν = 1 +
= 1,143
2.142555.1,12.1,37
Do đó :
Hệ số :
K F = K F β .K Fα .K Fν = 1,12.1,37.1,143 = 1,75
1
1
- Với ε α = 1,773 ⇒ Yε = ε =
= 0,56
1,773
α
YF1 = 3,7
Theo bảng 6.18 [TL1] ta có : Các hệ số dạng răng :
YF2 = 3,6
Với m = 2 , Hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất :
YS = 1,08 - 0,0695.ln(m) = 1,032 với mođun m=2
YR : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng YR = 1
KxF = 1 (Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng với da < 700 mm)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 22 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Do đó theo ct 6.2 [TL1] và ct 6.2a [TL1]
Ứng suất uốn cho phép :
[ σ F1 ] = [ σ F ] 1 .YR .YS .K xH = 252.1.1,032.1 = 260,064 (MPa)
[ σ F 2 ] = [ σ F ] 2 .YR .YS .K xH = 236,5.1.1,032.1 = 244,068 (MPa)
Thay [ σ F 1 ] , [ σ F 2 ] vào công thức 6.43 [TL1] ta được :
1
σ F 1 = 2.142555.1,75..0,56.1.3,7.
= 95,838 (MPa)
67.80,50.2
Y
3,6
σ F 2 = σ F 1 . F2 = 95,838.
= 93,248 (MPa)
YF1
3,7
σ F 1 = 95,838 < [ σ F 1 ] = 260,064( MPa)
⇒
⇒ Thoả mãn điều kiện bền uốn
σ F 2 = 93,248 < [ σ F 2 ] = 244,068( MPa)
e. Kiểm nghiệm về quá tải :
Ta có :
Hệ số quá tải :
Tmax
Kqt = T = 1,5
dn
⇒ Theo ct 6.48 [TL1] :
σ H 1max = σ H . K qt = 433,6. 1,5 = 531,049(MPa)< [ σ H ] max =1260 (MPa)
Theo ct 6.49 [TL1] :
σ F 1max = σ F 1.K qt = 95,838.1,5 = 143,757 (MPa)
σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 93,248.1,5 = 139,872(MPa)
σ F 1max = 143,575 < [ σ F 1 ] max = 464( MPa)
⇒ Thoả mãn điều kiện về quá
σ F 1max = 139,872 < [ σ F 1 ] max = 360( MPa)
tải
*Các thông số và kích thước bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ
răng thẳng
*Bảng các thông số :
Tên gọi
Khoảng cách trục
Modun pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng của răng
Số răng bánh răng
Kí hiệu
aω1
m
bω
ut
β
Z
Hệ số dịch chỉnh
x
Đường kính chia
d
Đường kính đỉnh răng
da
Kích thước
aω1 = 160
m = 2
bω = 67
ut = 2,975
β = 00
Z1 = 40
Z2 = 119
x1 = 0,131
x2 = 0.380
d1 = 80
d2 = 238
da1 = 84,524
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
Đơn vị
mm
mm
mm
mm
Độ
Răng
mm
mm
mm
mm
mm
- 23 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đường kính đáy răng
df
da2 = 243,52
df1 = 75,524
df2 = 234,52
mm
mm
mm
Trong đó :
- Đường kính chia :
m.Z1
2.40
d1 = cos β =
= 80 (mm)
1
m.Z 2
2.119
d2 = cos β =
= 238 (mm)
1
- Đường kính đỉnh răng :
da1 = d1 + 2.(1+x1)m = 80 + 2.(1+0,131).2 = 84,524 (mm)
da2 = d2 + 2.( 1+x2)m = 238 + 2.(1+0,380).2 = 243,52 (mm)
- Đường kính đáy răng:
df1 = d1 – (2,5-2.x1).m = 80 – (2,5 - 2.0,131).2 = 75,524 (mm)
df2 = d2 – (2,5-2.x2).m = 238 – (2,5 - 2.0,380).2 = 234,52 (mm)
PHẦN IV: THIẾT KẾ KẾT CẤU TRỤC
TRONG HỘP GIẢM TỐC
1,Chọn vật liệu
Thép 45 thường hố có
σ b = 600( MPa)
HB =170…127
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 24 –
Giảng viên hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thuyết minh Đồ án chi tiết máy
Bộ môn : Cơ sở Thiết Kế Máy và Chế Tạo Rôbôt - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
[ τ ] = 8...20(MPa)
2, Trình tự thiết kế :
a, Xác định sơ đồ đặt lực
+, Cặp bánh răng trụ răng nghiêng (1)và (2) ta có :
β =16,26o
T1 =33375(Nmm)
dω1 = 45,87(mm)
α tω = 20, 764o
lực vịng tính theo cơng thức (10.1) [ TL1] ta có :
2.T1 2.33375
Ft1= Ft2= d =
=1455,13 ; 1455(N)
45,87
ω
tgα tω
tg 20,7640
= 1455,19.
= 574,7 ; 575( N )
Lực hướng tâm Fr1 =Fr2 =Ft1.
cosβ
cos16,260
Lực dọc trục Fa1 =Fa2 = Ft1.tg β =1455,19 .tg16,26o =424,4 ; 424(N)
+, Cặp bánh răng trụ răng thẳng (3)và (4) ta có :
β =0
T2 =142555(Nmm)
dω1 = 80,50(mm)
α tω = 20,9650
lực vịng tính theo cơng thức (10.1) [ TL1] ta có :
2.T2
2.142555
= 80,50 = 3541,17 ; 3542( N )
ω2
Lực hướng tâm Fr3 =Fr4 =Ft3.tg α tω =3541,7 .tg 20,965o = 1357,05 ;
1357(N)
Lực dọc trục Fa3 =Fa4 = Ft3.tg β =1455,19 .tg0o =0
b,Tính sơ bộ đường kính trục
T
Theo cơng thức 10.9(Tl1) d ≥ 3 0,2. τ
[ ]
Ft3= Ft4= d
[ τ ] =8…20 là ứng suất xoắn cho phép, lấy trị số nhỏ đối với trục
vào của hộp giảm tốc, trị số lớn đối với trục ra
+) Trục động cơ :
T
33710
dd / c ≥ 3 d / c = 3
= 27,619
0,2.[ τ ]
0,2.8
chọn sơ bộ dd/c=30(mm)
+) Trục 1
Đối với trục nối khớp với động cơ thì chọn theo kinh nghiệm,
d1 =(0,8…1,2) dd/c => ch ọn d1 =30(mm)
+) Trục 2
T2
142555
d2 ≥ 3
=3
= 41,46
0,2.[ τ ]
0,2.10
chọn sơ bộ d2 =45 (mm)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiển
Lớp : Cơ Điện Tử 2 – k49 - DHBKHN
- 25 –
