Thuyết minh về chức năng của con lắc đơn trong ứng dụng tính vận tốc xe máy

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 1

A. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 2
I . Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và
chọn động cơ điện: 2
II. Xác định tỉ số truyền động U
t
của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền
cho từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn , số
vòng quay trên các trục: 4
B. Thiết kế các bộ truyền. 6
I. Chọn vật liệu: 6
II. Xác định ứng suất cho phép: 7
III. Tính bộ truyền cấp nhanh 9
IV. Tính bộ truyền cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng : 15
B. thiết kế bộ truyền ngoài 20
C. Thiết kế trục và then 24
i . Chọn vật liệu 24
II.Tính thiết kế trục về độ bền 25
III. Tính mối ghép then . 40
IV. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 42
II.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh 45
D. ổ lăn 47
I. Tính ổ lăn cho trục I 47

II.Tính cho trục 2 50
II. Tính cho trục III. 54
E. Nối trục đàn hồi 57
G.Tính kết cấu vỏ hộp 58
I.Vỏ hộp 58
H. Bôi trơn hộp giảm tốc 63
I. Các ph-ơng pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc 63
k- Xác định và chọn các kiểu lắp. 64
M- ph-ơng pháp lắp ráp hộp giảm tốc. 68
I-Ph-ơng pháp lắp ráp các tiết máy trên trục. 68
II- Ph-ơng pháp điều chỉnh sự ăn khớp bộ truyền 68
III.Ph-ơng pháp điều chỉnh khe hở các ổ lăn. 68
Tài liệu tham khảo 69




Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 2



A. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
I . Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và
chọn động cơ điện:

- Công suất cần thiết đ-ợc xác định theo công thức:


td
ct
P
P

Trong đó: P
ct
là công suất cần thiết trên trục động cơ(kW).
P
td
là công suất tính toán trên trục máy công tác (kW).
là hiệu suất truyền động.
- Hiệu suất truyền động: =
T
Br
.


C
Br
. (
Ol
)
3
.
X

Trong đó:
Ol
là hiệu suất của một cặp ổ lăn.

c
br
là hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn.

t
br
là hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ.

X
là hiệu suất của bộ truyền xích.
Thay số:
= 0,97 . 0,96 . (0,99)
3
. (0,90)
2
= 0,73
- Tính p
t
:
+ Tr-ớc hết ta phải xác định tính chất làm việc của động cơ
t
s
=
5,87100.
8
34

100.
21





ckck
lv
t
tt
t
t
%

t
s
> 60% do đó động cơ làm việc với tải trọng thay đổi dài hạn



P
ct
=
21
2
2
21
2
1

tt
t.Pt.P



+Xác định P
1
, P
2
:
Ta có lực kéo lớn nhất tác dụng lên băng tải là :
F
max
= 9000 (N)
V
B
= 0,4 (m/s)


Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 3



P

1
=
2,7
1000
4,0.9000.2
1000
.2

B
VF
(kw)
Vì P tỉ lệ bậc nhất với T nên ta có:
P
2
= 0,8P
1
= 0,8 . 7,2 = 5,76 (kw)
t
1
= 4(h)
t
1
= 3(h)
Thay số ta có

6,6
7
3.76,54.2,7
22

td
P
(kw)

P
t
= P
td
= 6,6(kw)
P
ct
=
73,0
6,6


t
P
= 9(kw)
-Xác định số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện.
+ Tính số vòng quay của trục tang :
n
lv
=
350.14,3
4,0.1000.60
.
.1000.60

D
V
t

= 22(v/p)
+Tỉ số truyền của cơ cấu : U
t
=
hn
U.U

Theo bảng 2- 4 Trang 21/ tập 1, ta chọn sơ bộ
U
n
=U
x
= 3
U
h
= 20
U
t
= 20 . 3 = 60
+Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
n
sb
= n
lv
. U

t

Trong đó: n
sb
là số vòng quay đồng bộ.
n
lv
là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục tang.
U
t
là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống.
+ Thay số :
n
sb
= 22.60= 1320 (v/p)
chọn n
db
= 1500 (v /p)
+ Chọn quy cách động cơ:
- Với những số liệu đã tính đ-ợc kết hợp với yêu cầu mở máy và ph-ơng pháp
lắp đặt động cơ tra bảng ta đ-ợc động cơ với ký hiệu:
4A123M4Y3
Với: P
dc
= 11(kw)

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy

Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 4

n
dc
= 1458 (v/p)
cos = 0,87
= 87,5%
N
db
= 1500(v/p)

- Kiểm tra momel mở máy:


dn
k
T
T
= 2 >

T
T
mm
1,3 (Vậy điều kiện mở máy đ-ợc bảo đảm)
- Kiểm tra momel quá tải:


dn

T
T
max
>
dn
qt
T
T
(Vậy điều kiện quá tải đ-ợc bảo đảm)

II. Xác định tỉ số truyền động U
t
của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền
cho từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn ,
số vòng quay trên các trục:
- Xác định tỷ số truyền U
t
của hệ thống dẫn động
U
t
=
lv
dc
n
n

Trong đó: n
dc
là số vòng quay của động cơ.
n

lv
là số vòng quay của trục tang.
Thay số U
t
=
22
1458
= 66,3
- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động U
t
cho các bộ truyền
U
t
=U
n
.U
h

Bộ truyền ngoài là bộ truyền xích ta chọn
U
x
= U
n
= 3,68
=>U
h
=
n
t
U

U
=
68,3
3,66
= 18
Đây là hộp giảm tốc côn- trụ 2 cấp với
U
h
= 18
Chọn K
be
= 0,28

2bd

= 1,2

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 5



1
ko
=

2
ko

C
k
=
21
22
de
dw
= 1,14
Theo 3.17 ta có :






4,13
.28,0.28,01
.2,1.25,2
1
..25,2

1
2
1
22

o
o
obebe
obd
k
k
k
kkk
k


Từ đó ta có :


33
14,1.4,13.
kk
c
20
Dựa vào sơ đồ hình 3-21 trang 45 TKCTM tập 1 với
U
h
= 18


U

1
= 4,5
Mà U
h
=
21
U.U
với
U
1
là tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh
U
2
là tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm
Do đó : U
2
=

5,4
18
1
U
U
h
4
-Xác định công suất, mô men và số vòng quay trên các trục:
+ Dựa vào sơ đồ dẫn động ta có :
* Trục I
P
1

= P
ct
.
99,0.9.
1o
8,9(Kw)

n
1
=n
dc
/1 = 1458/1 = 1458 (v/p)


1458
9,8
.10.55.9.10.55,9
6
1
1
6
1
n
p
T
58000 (Nmm)
*Trục II
P
99,0.96,0.9,8..
1

c
br2
1
o
P
8,45(Kw)
n

5,4
1458
1
1
2
u
n
324(v/p)


324
45,8
.10.55,9
6
2
T
248500(Nmm)
*Trục III
P
99,0.97,0.45,8..
t
br23 ol

P

8(kw)
n
3
= n
2
/U
2
= 324/4 = 81 (v/p)

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 6



81
8
.9,55.10
n
p
.9,55.10T
6
3
3

6
3
943200(Nmm)
*Trục IV
P

2
X
2
34
)9,0.(45,8.P
6,5(kw)
n
4
= n
3
/U
n
= 81/3,68 = 22(v/p)


22
6,58
.9,55.10
n
p
.9,55.10T
6
4
4

6
4
2821590(Nmm)


- Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau:



Trục

Thông số
Động cơ
1
2
3
4
Công suất
P

kw
lv

9,0
8,9
8,45
8
6,5
Tỷ số truyền
U

1
4,5
4
3,68

Số vòng
quay
n

p/v

1458
1458
324
81
22
Mô men
xoắn
T(Nmm)
58000
58000
248500
943200
2821590

B. Thiết kế các bộ truyền.
I. Chọn vật liệu:
- Với đặc tính của động cơ cùng với yêu cầu bài ra và quan điểm thống nhất
hoá trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng nh- nhau . Theo bảng 6-1

chọn
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện có
HB = 241285 lấy giá trị
HB
1
= 245

B1
= 850(Mpa)

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 7


ch1
= 580(Mpa)


Bánh lớn : Để tăng khả năng chạy mòn nhiệt luyện với độ rắn mặt răng
nhỏ hơn từ 1015HB nên ta chọn thép 45 tôi cải thiện có
HB = 192240 lấy giá trị
HB
2
= 230

B2
= 750(Mpa)

ch2
= 450(Mpa)
II. Xác định ứng suất cho phép:

- Chọn độ rắn bánh nhỏ HB
1
=245 ; độ rắn bánh lớn HB
2
=230

70245.2702
1
0
1lim
HB
H
560(Mpa)

245.8,1.8,1
1
0
1lim
HB
F
441(Mpa)

70230.2702

2
0
2lim
HB
H
530(Mpa)

230.8,1.8,1
2
0
2lim
HB
F
414(Mpa)
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
Theo 6-5 N
4,2
HB0H
H30
thay số
N
Ho3
= N

4,2
1
245.30
Ho
16,3.10
6

N
Ho4
=N

4,2
2
230.30
Ho
14.10
6
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn với tất cả các loại thép
N
FO
= 4.10
6

- Do bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nên
N
HE
= 60.C.(T
i
/T
max
)
3
.n
i
. t

N
FE
= 60.C.(T
i
/T
max
)
mF
.n
i
. t


Trong đó : c là số lần ăn khớp trong 1vòng quay.
n là số vòng quay trong một phút.
T là momel xoắn
t

là tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.
Thay số :
N
HE2
= 60.1.324.
8
3.8,04.1
33

.300.5.8 = 16,1.10
7

=> N
HE2
>N
HO2
lấy K
HL2
= 1

N
HE3
= N
HE2
= 16,1.10
7


Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 8


=> N
HE3
> N
HO3
lấy K

HL2
= 1

N
HE1
= N
HE2
.U
1
=16,1.10
7
.4.5= 72,45.10
7


=> N
HE1
> N
HO1
lấy K
HL1
= 1

N
HE4
= N
HE3
/U
2
=16,1.10

7
/ 4= 4,025.10
7

=> N
HE4
> N
HO4
lấy K
HL4
= 1

Vậy ta có: K
HL1
= K
HL2
= K
HL3
= K
HL4
= 1

áp dụng công thức 6-1a tập 1

H
HL
0
limHH
S
K

.

+Sơ bộ xác định đ-ợc



1,1
1
.560
1
H
509(Mpa)



1,1
1
.530
2
H
481(Mpa)



1,1
1
.560
3
H
509(Mpa)

1,1
1
.530
4
H
481(Mpa)
-Tính N
FE
theo công thức 6.7 N
FE
=60.C.(T
i/
T
max
)
6
.n
i
.t
I

Thay số ta có :
N
FE2
=

)
8
3.8.04.1
.(5.8.300.324.1.60
66
13,9.10
7

=> N
FE2
> N
FO
lấy K
FL2
= 1

N
FE2
= N
FE3
= 13,9.10
7


=> N
FE3
> N
FO
lấy K
FL3

= 1

N
FE1
= N
FE2
.U
1
= 62,55.10
7


=> N
FE1
> N
FO
lấy K
FL1
= 1

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 9


N

FE4
= N
FE3
/U
2
= 3,475.10
7


=> N
FE4
> N
FO
lấy K
FL4
= 1

Vậy K
FL1
= K
FL2
= K
FL3
= K
FL4
= 1
K
FC
:Hệ số xét đến ảnh h-ởng đặt tải , vì tải trọng đặt ở một phía nên
K

FC
= 1
Theo 6-2a

F
FL.FC
0
limFF
S
KK
.

Sơ bộ xác định đ-ợc


)(5,236
75,1
1
.414
)(252
75.1
1
.441
2
1
Mpa
Mpa
F
F

)(5,236
75,1
1
.414
)(252
75.1
1
.441
4
3
Mpa
Mpa
F
F




-ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
chF
chF
chH
chH
360450.8,0.8,0
464580.8,0.8,0
1260450.8,2.8,2
1624580.8,2.8,2
4,2
4,2max
2
3,1
3,1max
1
4,2
4,2max
3,1
3,1max





III. Tính bộ truyền cấp nhanh
1. Chiều dài côn ngoài của bánh côn chủ động đ-ợc xác định theo công thức

3
2
Hbebe
H1
2
Re
.u.K.K1
K.T
.1u.KR





Trong đó : K
R
là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm răng và loại răng
K







3

1
50100.5,0.5,0 MpaK
dR

K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không dều tải trọng trên chiều rộng vành
của bánh răng côn . Tra bảng 6-21



Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 10

K
H
= 1,18
K
be
là hệ số chiều rộng vành răng . vì U
1
=4,5>3 chọn
K
be

= 0,28







28,02
5,4.28,0
2
.
be
be
K
uK
0,73
Thay số
R

3
22
8,481.5,4.28,0.28,0118,1.58000.15,4.50
e

R
e
= 50 . 4,6 . 0,69 = 158,7(mm)
2.Xác định các thông số ăn khớp
Theo 6-52b : d

22
1
5,41
7,158.2
1
2
u
R
e
e
69(mm)
Tra bảng 6-22 =>
Z
1P
= 15 (Răng)
Số răng bánh nhỏ
Z
15.6,1.6,1
11 p
Z
24 (Răng)
lấy Z
1
= 24 (Răng)

Đ-ờng kính trung bình và mô đun trung bình
d

69.28,0.5,01.5,01
11 ebem
dK
59,4(mm)
m

24
4,59
1
1
Z
d
m
tm
2,47(mm)
Mô đun vòng ngoài theo (6.56)
m





28,0.5,01
47,2
.5,01
be
tm

te
K
m
2,87(mm)
Theo bảng 6-8 tập 1 lấy trị số tiêu chuẩn
m

te
3(mm)
Tính lại giá trị mô đun ,số răng


28,0.5,01.35,01
betetm
Kmm
2,58(mm)
Z

58,2
4,59
1
1
tm
m
m
d
23
lấy Z
1
= 23 (răng)

Số răng bánh lớn
Z
23.5,4.
12
Zu
103,5

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 11

lấy Z
1
= 104( răng)
Tỷ số truyền thực
U

23
104
1
2
Z
Z
m
4,52
Góc côn chia

o
o
arctg
Z
Z
arctg
53,7747,129090
47,12`
104
23

1
0
2
2
1
1

Đ-ờng kính trung bình của bánh nhỏ
d
58,2.23
11 tmm
mZ
59,34(mm)
Chiều dài côn ngoài
R

222
2
2
1
10423.3.5,0 5,0 ZZm
tee
159,8(mm)
Ta có K
BE
= b/R
E
= 0,28
=> b = 0,28 .R
E
= 0,28.159,8 = 44,74(mm)

3. Kiểm răng về độ bền tiếp xúc
Theo 6-58
m
2
1m
2
mH1HMH
U.d.b.85,01U.K.T.2.Z.Z.Z



Trong đó:
Z
M
là hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp

Z
H
: là hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Tra bảng 6-5 trang 96 có Z







3
1
M

Mpa274

Theo bảng 6-12 trang 106 với x
t
= 0 , Z
H
=1,76
Z

: Hệ số trùng khớp ngang theo (6.59a) ta có
Z
3
4






Theo 6.60 có
71,10cos
104
1
23
1
2,388,1
cos
11
2,388,1

21

m
ZZ

Z



3
71,14

0,87

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 12

K
H
là hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K
HvHHH
K.K.K



K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời
ăn khớp (đối với bánh răng côn răng thẳng ).
Theo bảng 6-21

H
K
1
K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không dều tải trọng trên chiều rộng vành răng
Theo bảng 6-21

H
K
1,18
K
HV
là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
Theo 6-63 K


HH1m
1mH
HV
K.K.T.2
d.b.
1

với

m
m1m
0HH
u
1u.d
.v.g.



Trong đó V :vận tốc dài của bánh răng côn

H
:Hệ số kể đến ảnh h-ởng của các sai số ăn khớp.
g
o
: Hệ số kể đến ảnh h-ởng của các sai lệch các b-ớc
răng bánh 1
Theo bảng 6-15 , 6-16 ta có

H

0,006
g
0
= 47
Vận tốc vòng tính theo công thức 6-22

V=

60000
1458.34,59.14,3
60000

11
nd
m
4,53(m/s)

Theo bảng 6-13 dùng cấp chính xác 7
Thay số :




5,4
15,4.34,59
.53,4.47.006,0
H
10,87


1.18,1.58000.2
34,59.74,44.87,10
1
HV
K
1,21

18,1.1.21,1
H
K
1,43
Thay số vào 6-58 ta có:

Mpa
H
H
6,472
5,4.34,59.74,44.85,0
15,443,1.58000.2
.87,0.76,1.274
2
2




Theo 6-1 ; 6-1a

XHRvH
,
H
K.Z.Z.

Với Z
v
:Hệ số xét đến ảnh h-ởng của vận tốc vòng.
K

XH
: Hệ số xét đến ảnh h-ởng kích th-ớc bánh răng.

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 13

Z
R
:Hệ số xét đến ảnh h-ởng của độ nhám bề mặt làm việc.

Trong đó: Với cấp chính xác 7 ứng với R
95,0Zm25,15,2
Ra


Với v =2,177m/s Z
v
=1
Do D
a
<700 mm K
XH
=1
=> [
H

]
,
=481,8.1.0,95.1 = 457,7 (Mpa)
Vậy
H
= 472,6 > [
H
]
,
=457,7
Tính sai số

=


100.
7,457
7,4576,472
3,2%
Thỏa mãn điều kiện la sai số nhỏ không quá 4% vậy ta có thể tăng chiều rộng vành
răng lên để đảm bảo đủ bền.
b = 44,74 .(
H
/[
H
])
2
= 44,74.(472,6/457,7)
2
= 47,7(mm)

4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Theo 6-65
1mtm
1FF1
1F
d.m.b.85,0
Y.Y.Y.K.T.2


Trong đó :
T
1
:Mô men xoắn trên bánh chủ động T
1
= 58000 (N.mm)
m
tm
Mô đun trung bình m
Tm
= 2,58(mm)
b : Chiều rộng vành răng b = 47,7 (mm)
d
1m
Đ-ờng kính trung bình của bánh chủ động d
m1
= 59,34(mm)
Y

là hệ số kể đến độ nghiêng của răng , với răng thẳng Y

= 1
Hệ số dịch chỉnh x
1
= -x
2

Tra bảng 6-18 và nội suy ta đ-ợc Y
F1
=3,48 ; Y
F2
=3,63
K
F
là hệ số tải trọng khi tính về uốn : K
FVFFF
K.K.K



K

F
hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi
tính về uốn
Tra bảng 6-21 trang 113

F
K
1,34
K

F
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời
ăn khớp khi tính về uốn với bánh răng thẳng K

F
= 1
K
FV
là hệ số kể đến tải trọng động xuát hiện trong vùng ăn khớp
K


FF1
1mF
FV
K.K.T.2
d.b.
1
với

u
1ud
.V.g.
1m
0FF



Tra bảng 6-15,6-16 đ-ợc :

F
= 0,016
g
0
= 47
Thay số

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 14


25,1.1.34,1
5,1
1.34,1.58000.2
34,59.74,44.29
1
29
5,4
15,4.34,59
.43,4.47.016,0

F
FV
F
K
K

Y

hệ số kể đến sự trùng khớp của răng Y

71,1
1

1


0,585
Thay vào 6-65:


Mpa
Y
Y
Mpa
F
F
FF
F
4,79
48,3

63,3
.76.
76
34,59.58,2.7,47.85,0
48,3.1.585,0.2.58000.2

1
2
12
1



Nh- vậy độ bền uốn đ-ợc đảm bảo
5. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Với K
qt
=T
max
/T = 1,3 theo 6-48có

3,1.6,472.
max qtHH
K
538,8(Mpa)

Hmax
<[
Hmax
] = 1260(Mpa)

Theo 6-49 có
)(2,1033,1.4,79.
)(8,983,1.76.
2max2
1max1
MpaK
MpaK
qtFF
qtFF




F1max
<[
F1max
] = 464(Mpa)

F2max
<[
F2max
] = 360(Mpa)


Nh- vậy răng thỏa mãn điều kiện về quá tải
6. Các thông số và kích th-ớc của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

Chiều dài côn ngoài

R

e
= 159,8(mm)
Mô đun vòng ngoài
m
te
= 3(mm)
Chiều rộng vành răng
b
w
= 47,7( mm)
Tỷ số truyền
U
m
= 4,52
Góc nghiêng của răng
0

Số răng bánh răng
Z
1
= 23 ; Z
2
= 104
Đ-ờng kính chia ngoài
d
e1
= 69(mm) ; d
e2
=312(mm)

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 15

Góc côn chia
0
2
0
1
53,77;47,12

Chiều cao răng ngoài
h
e
=6,6(mm)
Chiều cao đầu răng ngoài
h
ae1
=4,2(mm) ; h
ae2
=1,8(mm)
Chiều cao chân răng ngoài
h
fe1
=2,4(mm) ; h
fe2

=4,8(mm)
Đ-ờng kính đỉnh răng ngoài
d
ae1
=77,2(mm); d
ae2
=312,8(mm)
Đ-ờng kính trung bình
d
m1
=59,34(mm);d
m2
= 268,32(mm)

IV. Tính bộ truyền cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng :
1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
a


3
ba
2
H
H2
aw
.u.
K.T
.1uk

Trong đó :
K
a
là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng
Tra bảng 6-5 tập 1 đ-ợc k

3
1
43 Mpa
a


T
2
Mô men xoắn trên trục bánh chủ động
T
2
= 248500(Nmm)

ba
= b
W
/a
W
với b
W
:chiều rộng vành răng
Theo bảng 6-6 chọn

3,0
ba




14.3,0.53,01..53,0 u
babd
0,795
K
H
:Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng
Theo bảng 6-7 sơ đồ 3
H
K
= 1,12
Thay vào trên
a


3
2
3,0.4.4,495
12,1.248500
.14.43
w
211(mm)
Để phù hợp với điều kiện sản suất ta chọn a
W
tận cùng la 0 và 5

Lấy a
w
= 215(mm)
2. Xác định thông số ăn khớp , mô đun

Theo 6-17 m

21502,001,002,001,0
w
a


3,415,2 m
theo bảng tiêu chuẩn 6-8 chọn m = 3(mm)
Sơ bộ chọn = 16
0

cos = 0,96

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 16

- Xác định số răng theo công thức 6-19 tập 1

Z

143
96,0.215.2
1.
.2
2
1
um
a
w
27,5
Lấy tròn Z
1
= 27 (răng)
Theo 6-20 Z
2
=U
2
.Z
1
= 4.27 = 108(răng)
- Tính lại góc nghiêng :
cos =

215.2
)10827(3
.2
)(
21
w
a
ZZm
0,942
= 19,6
0

3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo 6-33 tập 1 ta có ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc của răng


2
1wmw
mH2
HMH
d.u.b
1u.K.T.2
.Z.Z.Z

Trong đó :
Z
M
là hệ số kể đến cơ tính của vật liệu tra bảng 6-5 đ-ợc
Z

3
1
274 Mpa
M


Z
H
hệ số kể đến hình dáng bề mặt tiếp xúc
Z
tw
b
H
2sin
cos.2



với
b

là góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
Với :
b

: góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở.

TW
: góc ăn khớp

T
: góc profin răng do bánh răng không dịch chỉnh
=>
t
=
tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20
0
/cos19,6
0
) = 21
0

tg
b
= cos
t
.tg = cos(21
o
).tg(19,6
0
) 0,33

b
= 18,38

0



0
0
21.2sin
38,18cos.2
H
Z
1,68
b
W
=
ba
.a
W
=0,3. 215 = 64,5(mm)

Theo 6.37

=b
w
sin/(.m) =64,5.sin(19,6)/3.3,14 = 2,3



>1 Do đó Z

là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng đ-ợc tính theo công thức:

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 17

Z


1


với


cos.
Z
1
Z
1
.2,388,1
21

78,0
63,1
1
63,16,19cos
108
1
27
1
.2,388,1

0

Z


K
H
là hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K
HvHHH
K.K.K



Trong đó:
K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
Tra bảng 6-7 tập 1

H
K
1,12
K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng ăn khớp
K
HV
là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
K


HH2
3wwH
HV
K.K.T.2
d.b.
1
với
m
w
0HH
u
a
.v.g.

Trong đó:
H
: hệ số kể đến ảnh h-ởng của sai số ăn khớp
g
o
: hệ số kể đến ảnh h-ởng của sai lệch các b-ớc răng bánh 1 và bánh 2

Vận tốc vòng
V=
60000

11
nd
w

với





14
215.2
1
.2
1
m
w
w
u
a
d
86(mm)


60000
324.86.14,3

V
1,46(m/s)
Theo bảng 6-13 với V=1,46(m/s) chọn cấp chính xác 9
Với cấp chính xác 9 tra bảng 6.14 với V<2,5(m/s)
=> K
H
= 1,13
Tra bảng 6-15 ; 6-16 tập 1 ta có


H

0,002
g
o
= 73


4
215
.46,1.73.002,0
H
1,56

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m

Trang 18



13,1.12,1.248500.2
86.5,64.56,1.
1
HV
K
1,02
Vậy K
12,1.13,1.02,1
H
1,3
Thay vào 6-33





2
86.4.5,64
14.3,1.248500.2
.78,0.68,1.274
H
467(Mpa)
Xác định chính xác ứng suất cho phép :
Theo 6-1 và 6-1a

XHRVHH

K.Z.Z.

Vì V

1Z
s
m
5
V

Cấp chính xác động học 9 ta chọn cấp chính xác là 8
khi đó cần gia công R


Ra
Zm25,15,2
0,95

Đ-ờng kính đỉnh răng d
1K700d;700
XH2a1a




1.95,0.1.4,495
H
470,7(Mpa)
Vậy

HH

nh- vậy điều kiện tiếp xúc đ-ợc thoả mãn
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Theo 6-43
m.d.b
Y.Y.Y.K.T.2
3ww
3FF2
3F



Trong đó:
T
2
Mô men xoắn trên bánh chủ động
T
2
= 248500(N.mm)
m Mô đun pháp m= 3 (mm)
b
w
Chiều rộng vành răng b
W
= 86(mm)
d
w3
Đ-ờng kính vòng lăn bánh chủ động d
w3

= 78,5(mm)
Y

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Y



1

với


hệ số trùng khớp ngang

613,0
63,1
1
63,1

Y

Y

Hệ số kể đến dộ nghiêng của răng
Y

=1- /140 =1-19,6/140 = 0,86
Y
4F3F

Y,
Hệ số dạng răng của bánh 3 và bánh 4
Ta có số răng t-ơng đ-ơng của bánh 3 và bánh 4 lần l-ợt là

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 19


2,129
6,19cos
108
cos
3,32
6,19cos
27
cos
33
4
4
33
3
3


o

V
o
V
Z
Z
Z
Z


Từ số răng t-ơng đ-ơng và hệ số dịnh chỉnh x=0 tra bảng 6-18 đ-ợc
6,3
78,3
4
3


F
F
Y
Y

K
F
Hệ số tải trọng khi tính về uốn K
FVFFF
K.K.K



Trong đó:

Tra bảng 6-7 với
bd

=0,6525 => K
F


= 1,2
Tra bảng 6.14 K
F


= 1,37
K
FV
= 1 +


FF2
3wwF
K.K.T2
d.b.
với
m
w
0FF
u
a
V.g.

Tra bảng 6.15 và 6.16 ta có

006,0
F

g
0
= 73


4
215
46,1.73.006,0
F
5,62
K
FV
=1+

37,1.24,1.248500.2
86.5,64.62,5
1,04
Thay số ta có công thức tính K
F

K
F
=1,04.1,24.1,37 = 1,77

Thay vào 6.43 ta có


3.5,64.86
78,3.86,0.631,0.17,1.248500.2
3F

108,4(Mpa)


78,3
6,3
.4,108
3
4
34
F
F
FF
Y
Y

102,3(Mpa)
- Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép :
[]

= []
tk
.Y
R

.Y
S
.K
XF

Y
R
:Hệ số xét đến ảnh h-ởng của độ nhám mặt l-ợn chân răng
Y
S
: Hệ số xét đến ảnh h-ởng độ nhậy của vật liệu đối với tập chung u/s

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 20

K
XF
: Hệ số xét đến ảnh h-ởng kích th-ớc bánh răng
Y
R
= 1
Y
S
=1,08- 0,0695ln(3) = 1,0036
Vì d < 400(mm ) => K

XF
= 1
[]
3
= 252.1.1,0036.1 = 253 (Mpa)
[]
4
= 236,5.1.1,0036.1 = 237,4 (Mpa)
Nh- vậy độ bền uốn thoả mãn

5. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Theo 6.48 K
qt
=
3,1
T
T
max


Theo 4.9 ta có



max
max
5,5323,1467
HqtHH
MpaK
=1260(Mpa)

3601413,1.4,108.
max
33max3

FqtFF
K
(Mpa)


4641333,1.3,102.
max
22max2

FqtFF
K
(Mpa)

6. Các thông số và kích th-ớc bộ truyền.

Khoảng cách trục

a
w
=215 (mm)
Mô đun pháp

m=3 mm
Chiều rộng vành răng

b
w
=64,5( mm)
Tỉ số truyền

u
m
=4
Góc nghiêng của răng

= 19,6
0

Số răng bánh răng

Z
3
=27; Z
4
=108
Hệ số dịch chỉnh

X
3
= 0; Z
4
= 0
Đ-ờng kính vòng chia

d
3
=86( mm); d
4
=344( mm)
Đ-ờng kính đỉnh răng

d
a3
=92 (mm); d
a4
=350( mm)
Đ-ờng kính đáy răng

d
f3
=78,48(mm)d
f2
=366,439( mm)

B. thiết kế bộ truyền ngoài
I Chọn loại xích :
Do đặc tính tải trọng không phải là tải trọng nặng vận tốc thấp tải thay đổi và
dung động nhẹ do vậy ta chọn xích ống con lăn 1 dãy
II Xác định các thông số của bộ truyền xích

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy

Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 21

Theo bảng 5.4 trang 80 tập 1 với tỷ số truyền của bộ truyền xích ngoài
U
X
=U
3
=3,68 do vậy ta chọn số răng của đĩa nhỏ là Z
1
=23 (răng), khi đó ta có số răng
của đĩa lớn là Z
2
=U
X
.Z
1
=3,68 .23= 84,64
Vậy ta làm tròn Z
2
= 85 (răng)
Để đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn thì công suất tính toán P
t
< [P
cP
]
Với P
t
: là công suất tính toán

[P
cP
]: là công suất cho phép
Theo 5.3 ta có P
T
=P.k.k
z
k
n


[P
cP
]
Trong đó P: là công suât cần truyền
k
z
: hệ số răng k
z
=Z
o1
/Z
o2
=25/23= 1,09
k
n
:hệ số vòng quay k
n
=n
o1

/n
1
=50/81= 0,62
Theo 5.4 ta có k=k
o
.k
a
. k
dc
. k
bt
. k
d
. k
c
.
Trong đó : k
o
:hệ số kể đến ảnh h-ởng của vị trí bộ truyền
k
a
:hệ số kể đến ảnh h-ởng của khoảng cách trục và
chiều dài xích
k
dc
: hệ số kể đến ảnh h-ởng của việc điều chỉnh lực
căng xích
k
bt
: hệ số kể đến ảnh h-ởng của bôi trơn

k
d
:hệ số tải trọng động kể đến tính chất của tải trọng
k
c
.:hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền
Bộ truyền nằm ngang => k
o
= 1
Khoảng cách trục a=30P đến 50P => k
a
= 1
Vị trí trục đ-ợc điều chỉnh bằng đĩa căng hoặc con lăn xích chọn
k
dc
= 1,1
Bộ truyền xích làm việc trong môi tr-ờng có bụi bôi trơn dat yêu cầu
=> k
bt
= 1,3
Bộ truyền làm việc hai co do vay ta chọn
k
c
= 1,25
Thay số ta có : P
T
=8.2,32.1,09.0,62= 12,5(Kw)
Theo bảng 5.5 trang 81 với n
01
=50(v/p) ta chọn bộ truyền xích 1 dãy con lăn

co b-ớc xích: P= 44,45(mm)
Thoả mãn điều kiện bền mòn P
t
=12,5 < [P] = 14,7(Kw)
Đồng thời theo bảng 5.8 P < P
Max

II Xác định khoảng cách trục
Ta chọn: a= 42.p=42.44,45= 1866,9(mm)
Theo công thức 5.12 ta tính đ-ợc số mắt xích:

a
PZZ
ZZ
P
a
X
2
2
21
21
4
)(
)(5,0
2

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 22

Thay số ta có:

9,18664
45,44)2385(
)8523(5,0
45,44
9,1866.2
2
2


X

= 84 + 54 + 2,3 = 140,3
Lấy số mắt xích chẵn x = 140
Tính lại khoảng cách trục theo cônh thức 5.13:

2
21
2
2121
2)](5,0[5,0.25,0

ZZ
ZZXZZXPa

2
2
2385
2)]8523(5,0140[85235,014045,44.25,0

a

= 11,1125.( 140 -54 +81,34) = 1859,6(mm)
Để xích không chịu lực căng quá lớn khoảng cách trục a cần tính cần giảm một l-ợng
a = 0,003 . a =0,003. 1859,6 = 5,6(mm)
Do đó ta có a=1859,6 5,6 =
1854(mm)
Theo công thức 5.14 ta tính số lần va đập của xích:
I = Z
1
.n
1
/15.X = 23.81/15.140 = 0,89 (lần/ s)
Theo bảng 5.9 ta có [i] với P = 44,45 (mm) thì [i] =15 vậy i < [i] thoả mãn điều va đập
III Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
Tiến hành kiểm nghiệm theo hệ số an toàn S
Theo 5.15 ta có công thức tính hệ số an toàn S
S = Q/(k

d
.k
t
+ F
o
+F
v
)
Trong đó Q:Tải trọng phá hỏng
k
d
:Hệ số tải trọng động
F
T
: lực vòng
F
o
:lực căng do trọng lực nhánh xích bị động gây ra
Ưng với chế độ làm việc trung bình ta có k
d
= 1,2
Tra bảng 5.2 trang 78 ta có Q= 172,4.10
3
(N)
Ta có F
t
=1000P/v
Với V=Z
1
.P.n

1
/60000 = 1,38(m/s)
=> F
T
=100.8/1,38 = 5797,1(N)
F
V
= qv
2
(với q là khối l-ơng của một mét xích q= 7,5(kg/m)
= 7,5.1,38
2
= 14,3(N)
F
0
= 9,81 .k
f
.q.a
Với k
F
: hệ số phụ thuộc độ võng bộ truyền nằm ngang k
F
=6
F
0
= 9,81 . 6.7,5.1,854 = 818,45(N)

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy

Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 23

Thay số vào 5.15 ta có
S=172400/(1,2 . 5797,1 + 818,45 + 14,3) = 22
Theo bảng 5.10 trang 86 với n = 200(v/p)
P = 44,45(mm)
=>[S]= 9,3
Nh- vậy ta có S = 22 > [S] do vậy bộ truyền xích đảm bảo đủ bền
IV Xác định đ-ờng kính đĩa xích:
Theo công thức 5.17 ta có :
Đ-ờngkính đĩa nhỏ d
1
=
)sin(
1
Z
P

=
)
23
sin(
45,44

= 326,44(mm)

Đ-ờngkính đĩa lớn d

1
=
)sin(
2
Z
P

=
)
85
sin(
45,44

= 1202,93(mm)
Đ-ờngkínhvòngđỉnh
d
a1
= P.[ 0,5 + cotg(/Z
1
)] = 44,45 [ 0,5 +cotg(/23)]= 345,6(mm)

Đ-ờng kính vòng đỉnh
d
a2
= P.[ 0,5 + cotg(/Z
2
)] = 44,45 [ 0,5 +cotg(/85)]= 1224,3(mm)
Đ-ờng kính vòng đáy d
f1
= d

1
- 2r = 326,44 2r
Với r = 0,5025 d
1
+0,05 d
1
tra bảng 5.2 ta có d
1
= 25,7(mm)
=>r = 12,96(mm)
d
f1
= 326,44 2.12,96=
300,52(mm)
Đ-ờng kính vòng đáy d
f2
= d
2
- 2r = 1202,93 2.12,96 =
1177(mm)
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc cho phép:
ứng suất tiếp xúc cho phép
H
trên mặt răng đĩa đ-ợc kiểm nghiệm theo công thức
5.18
d
vddtR
H
kA
EFkFk

.
) (
.47,0



< [
H
]

[
H
] :ứng suất cho phép .
F
vd
:Lực va đập trên dãy xích .
k
d
:Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy
K
d
:Hệ số tải trọng động.
K
r
: Hệ số kể đến ảnh h-ởng của số răng đĩa xích.
E : Môđul đan hồi

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy

Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 24

A : Diện tích hình chiếu của bản lề.
F
t
:Lực vòng.
F
t
= 5797,1 (N)
Theo bảng 5.19 ta có F
vd
= 13.10
-7
.n
1
.P
3
.m = 13.10
-7
.81.44,45
3
.1= 9,25(N)
Do xích 1 dãy ta có k
d
= 1
Từ trên ta có K
d

= 1,2
Với z = 23 theo bảng trang 87 và nội suy ta có K
r
= 0,444
E = 2,1.10
5
(Mpa)
Tra bảng 5.12 trang 87 ta có A= 473(mm)
2

Thay các số liệu vào công thức tính


1.473
10.1,2).25,92,1.1,5797(444,0
.47,0
5


H

= 0,47. 1171,8= 550,74 (Mpa)
Nh- vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 210 sẽ đạt đ-ợc ứng suất tiếp
xúc cho phép [
H
] = 600 (Mpa) đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1
Răng đĩa 1 thoả mãn điều kiện tiếp xúc do vậy răng đĩa 2 cũng thoã mãn vì bánh lớn
có Z
2
>Z

1
=> k
r2
<k
r1
=>
H1
>
H2

Xác định lực tác dụng lên trục:
Theo công thức 5.20 ta có lực tác dụng lên trục là F
r


zPn
Pk
FkF
x
txr
10.6
.
7


k
x
:Hệ số kể đến trọng l-ợng xích (vì bộ truyền lằm ngang ) ta chọn
k
x

= 1,15
=> F
r
= 1,15.5797,1 = 6666,67(N)









C. Thiết kế trục và then
i . Chọn vật liệu

Gvhd:ts đoàn yên thế
đồ án môn học chi tiết máy



Nguyễn mạnh thắng lớp 43m
Trang 25

Trục là bộ phận quan trọng trong hộp giảm tốc có tác dụng truyền chuyển động
quay giữa các bánh răng ăn khớp .Đồng thời , trục còn tiếp nhận đồng thời cả mômem
uốn và mô men xoắn . Mặt khác , theo yêu cầu thiết kế trục còn làm việc trong thời
gian dài ( 7 năm , mỗi năm làm việc 300 ngày , mỗi ngày làm việc 8 giờ)
Do những yêu cầu và đặc điểm trên nên ngoài thiết kế đạt độ chính xác hình
học cao . Trục còn phảI đảm bảo về độ cứng vững, độ bền mỏi, độ ổn định dao động

Vì vậy, để đảm bảo yêu cầu làm việc trên , yêu cầu ng-ời thiết kế chọn vật liệu chế
tạo hợp lý , giá thành rẻ , dễ gia công . từ đó ta chọn vật liệu chế tạo các trục là thép
45 có :
b
= 600 Mpa
[] = 1220 (Mpa)
II.Tính thiết kế trục về độ bền
1. Tính sơ bộ đ-ờng kính trục
Theo 10-9 tập 1 đ-ờng kính sơ bộ đ-ợc tính theo công thức sau
d
k

3
.2,0

K
T


Trong đó :
T
K
:Là mô men xoắn trên trục thứ k.



Là ứng suất xoắn cho phép , đối với thép


=12

20(Mpa)
chọn[]=15(Mpa)
-Trục 1
)(8,26
15.2,0
58000
3
1
mmd
Lấy d
1
= 30(mm)
-Trục 2 d
)(6,43
15.2,0
248500
3
2
mm
Lấy d
2
= 45 (mm)
-Trục 3 d
)(99,67
15.2,0
943200
3
3
mm

Lấy d
3
= 70 (mm)

2.Xác định lực tác dụng lên các bộ truyền
Bỏ qua ma sát giữa các răng , bỏ qua trọng l-ợng bản thân và các chi tiết lắp
trên trục thì lực tác dụng lên bộ truyền gồm 3 lực
Lực vòng
t
F
có ph-ơng tiếp tuyến với vòng lăn
Lực h-ớng tâm F
R
có ph-ơng h-ớng kính ,chiều h-ớng về tâm mỗi bánh
Lực h-ớng trục F
a
có ph-ơng song song với trục ,chiều h-ớng vào bề mặt làm
việc của răng
Ph-ơng chiều của các lực đ-ợc xác định nh- trên sơ đồ hình I :