đồ án chi tiết máy HGT phân đôi cấp nhanh

ỏn mụn hc Chi Tit Mỏy Giỏo viờn hng dn:Hong Vn Ngc


LI NểI U
.
Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu các phơng pháp tính toán và
thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung. Môn học Chi tiết máy có nhiệm
vụ trình bày những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý cũng nh phơng
pháp tính toán các chi tiết máy có công dụng chung, nhằm bồi dỡng cho sinh
viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy,
làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy. Đối với các ngành cơ khí, chi
tiết máy là môn kỹ thuật cơ sở cuối cùng, là khâu nối giữa phần bồi dỡng
những tri thức về khoa học kỹ thuật cơ bản với phần kiến thức chuyên môn.
Trong nội dung một đồ án môn học, đợc sự chỉ bảo hớng dẫn tận tình
của thầy giáo, em đã hoàn thành bản thiết kế Hệ dẫn động băng tải với hộp
giảm tốc phân đôi cấp nhanh. Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên em
không tránh khỏi sai sót.Em rất mong tiếp tục đợc sự chỉ bảo, góp ý của thầy
cô và các bạn.

Hà Nội, tháng 4 năm 2008
Sinh viên
Nguyn Huy Hựng
Sinh viờn: Nguyn Huy Hựng - C in t 4 K50 1
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
Phần 1: Tính động học hệ dẫn động:
1. Chọn động cơ điện:
P
dc
> P
yc
n

dc
≈ n
db
*P
yc=
P
ct
.β/η
- Tính η:
η =η
xich
. η
3
br
. η
3
ol
. η
ot
. η
k
= 0,96.0,97
3
.0,99
3
.0,98.1 (bảng 2.3 [1])
= 0,833
Với:η
dai
Hiệu suất của bộ truyền xích

η
br
Hiệu suất một cặp bánh răng
η
ol
Hiệu suất một cặp ổ lăn
η
ot
Hiệu suất một cặp ổ trượt
η
k
Hiệu suất nối trục di động

- Tính β:
β =
2
1
.
i i
i
ck
P t
P t
 
 
 ÷
 ÷
 
 
∑

=
2 2 2
1 3 4
1.3 . 1 . 0.7 .
8 8 8
+ +
= 0,912
- Tính P
ct
:
P
ct
= F.v/1000= 9000.0,42/1000
= 3.78
P
yc
= 3,78.0,912/0,833 = 4.14(KW)
* n
db
= n
ct
.u
sb
n
ct
= 60000.v/∏.D = 60000.0,42/∏.300 = 26,74
Tra bảng 2.4 ta có:
u
h
= 8..40;

u
ng
=2..5
=>

u
sb
= 16..200;chọn giá trị của

u
sb
là 53

 n
db
= 26,74.53 = 1417,22 (v/p)
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 2
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
Vậy chọn được động cơ với thông số:
Kiểu động cơ: 4A112M4Y3
Số vòng quay thực: n
dc
=1425(v/p)
Công suất: P
dc
= 5,5(kW)
1
2,0 1,3
mm

K
dn
T
T
K
T T
= > = =
cosϕ = 0,85
2. Phân phối tỷ số truyền:
u
ch
= n
dc
/n
ct
= 1425/26,74 = 53,29
= u
ngoai
.u
h
Chọn trước u
ngoai
= 3
 u
h
= u
ch
/u
ngoai
= 53,29/3 = 17,76

u
h
= u
1
.u
2
Chọn theo kinh nghiệm: u
1
= 1,2u
2
 u
2
=
17,76 /1,2
= 3,85
 u
1
= 1,2.3,85 = 4,62
Chọn lại : u
ngoai
=
21
.uu
U
ch
=
53,29
4,62.3,85
= 2,996
≈

3,00
3. Tính toán thông số động học
a. Số vòng quay: tính từ trục động cơ (v/f)
1
1425( / )
dc
n n v f= =

1
2
1
1425
308,44( / )
4,62
n
n v f
u
= = =

2
3
2
308,44
80,11( / )
3,85
n
n v f
u
= = =

2
80,11
26,70( / )
3,00
ct
ng
n
n v f
u
= = =
b. Công suất : tính từ trục công tác (kW)
ct
3
3,78
3,82( w)
1.0,99
k ot
P
P k= = =
η .η
3
2
3,82
4,02( w)
0,96.0,99
r oL
P
P k= = =
η .η
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 3

Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
2
1
2
4,02
4,40( w)
0,96 .0,99
r ol
P
P k
2
= = =
η .η
'
1
4,40
4,63( w)
0,95
dc
x
P
P k= = =
η
c. Momen xoắn :
Được tính theo công thức : T = 9,55.10
6
.P/n (N.mm)
6
6
9,55.10 .

9,55.10 .3,78
1350000( . )
26,74
ct
ct
ct
P
T N mm
n
= = =
6
6
3
3
3
9,55.10 .
9,55.10 .3,82
455386,34( . )
80,11
P
T N mm
n
= = =
6
6
2
2
2
9,55.10 . 9,55.10 .4,02
124468,29( . )

308, 44
P
T N mm
n
= = =
6
6
1
1
1
9,55.10 . 9,55.10 .4,40
29487,72( . )
1425
P
T N mm
n
= = =
6 '
6
'
9,55.10 .
9,55.10 .4,63
31029,12( . )
1425
dc
dc
dc
P
T N mm
n

= = =
Dựa vào thông số tính toán ở trên ta có bảng sau :
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 4
Trục
Thông số
Động cơ 1 2 3
Công
tác
Tỷ số truyền u 1 4,62 3,85 3
Công suất
P(kW)
4,63 4,40 4,02 3,82 3,78
Số vòng quay
n
( )
pv \
1425 1425 308,44 80,11 26,70
Momen xoắn
T(Nmm)
31029,12 29487,72 124468,29 455386,34
1350000
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
Phần 2:Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài :


Số liệu đầu vào :
tỷ số truyền: U
x
=3.00
công suất :P

3
’=P
3
=3,82 kw
số vòng quay: n
3
=80,11 v/ph
I - Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên ta chọn xích con lăn
II - Xác định các thông số của xích trong bộ truyền
1,Xác định số răng đĩa xích
Chọn số răng đĩa xích nhỏ:
Z
1
=29 – 2.u=29-2.3,00=23
Vậy ta chọn Z
1
=23 răng
Suy ra số răng đĩa xích lớn là Z
2
=3,00.Z
1
=3,00.23=69 răng
Tỷ số truyền thực U
x
=69/23=3
2,Xác định bước răng p
*Công suất tính toán:
P
t

=
'
3
. . .P k kz kn
kx
≤
[P]
Ta có
với Z
1
=23
⇒
k
z
=25/Z
1
=25/23=1,09 ( hệ số số răng)
với n
01
=50 v/ph
⇒
k
n
=n
01
/n
1
=50/80,11=0,624 (hệ số số vòng quay)
lại có k=k
o

*k
a
*k
đc
*k
b
*k
đ
*k
c
.Trong đó:

*k
o
hệ số ảnh hưởng đến cách bố trí bộ truyền
do đường nối tâm 2đĩa xích làm với đường ngang 1 góc
30
o
<60
o
vậy k
o
=1
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 5
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
*k
a
hệ số xét đến chiều dài xích k
a
=1( do chọn a=40p)

*k
đc
hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích
Do xích có dịch chỉnh nên k
đc
=1
*k
b
hệ số xét đến điều kiện bôi trơn
Bôi trơn định kì trong môi trường có bụi k
b
=1.3
*k
đ
hệ số tải trọng động
Do tải trọng êm nên k
đ
=1
*k
c
=1.25 tra theo bảng 5.6(tr82 TK1) ứng với bộ truyền làm 2 ca
*k
x
hệ số xét đến ảnh hưởng của số dãy xích
Có 1 dãy nên k
x
=1
Vậy k=1.1.1.1,.3.1.1,25=1.625
Khi đó công suất tính toán
P

t
=3,82.1,625.1,09.0,624=4,22 kw
**TỪ ĐÓ TA CÓ
với
01
50 /
4,22
n v ph
Pt kw
=


=

theo bảng 5.5(tr81 TK1) ta có
chọn :
bước xích p=31,75 mm
công suất cho phép [P]=5,83 kw
đường kính chốt d
c
=9,55 mm
chiều dày ống B=27,46 mm
ta thấy P
t
<[P] nên thoả mãn
theo bảng 5.8(tr83 TK1) ta thấy bước xích p<p
max
3,tính sơ bộ khoảng cách trục:
a=40p=40.31,75=1270 (mm)
4,Xác định số mắt xích x

Số mắt xích x xác định theo công thức
X=
( )
2
2 1
1 2
2
.
2.
2 4. .
Z Z p
Z Za
p a
−
+
+ +
∏

=2.40+
2
6923
+
+
2
2
(69 23) .31,75
4.3,14 .1270
−
=127.34
Lấy số mắt xích chẵn : x=128

Tính lại khoảng cách trục theo công thức
a= 0,25.p.[ x-0.5(Z
2
+Z
1
) +
( )
2
2
2 1
1 2
0,5 2.
Z Z
x Z Z
 
−
 
 
− + − 
 
 ÷
 
∏
 
 
 

Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 6
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
a=0,25.31,75.{ 128-0,5(23+69)+

( )
2
2
69 23
128 0,5 23 69 2.
3,14
 
−
 
 
− + − 
 
 ÷
 
 
 
 

=1280,66 mm
Để xích không phải chịu 1 lực căng quá lớn a cần giảm 1 lượng

a
∆
=(0.002
÷
0.004)a
Ở đây chọn
∆
a=0,004a=5,12 mm
Vậy ta chọn a=1275,54 mm

Số lần va đập của xích
i=
1 1
.
15.
Z n
x
=
23.80,11
15.128
=0,96
<
[i]=25
vậy i<[i] nên số liệu đã thoả mãn
III - Kiểm nghiệm xích về độ bền
Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu
tải va đập trong quá trình làm việc
Cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn S

S=
d 0
.
t v
Q
k F F F+ +

≥
[S]
*Q :tải trọng phá huỷ
Tra bảng 5.2(tr 78 TK1) Q=88.5 kN

*K
đ
: hệ số tải trọng động
Do T
mm
/T
1
=1,3 nên ta có K
đ
=1
*Ft lực vòng F
t
=
'
3
1000.P
v
với v=Z
1
.p.n
3
/60000=
23.31,75.80,11
60000
=0,98 m/s

⇒
F
t
=

1000.3,82
0,98
=3897,96 N
*F
v
lực căng do lực li tâm gây ra F
v
=q.v
2
q khối lượng 1 met xích(tra bảng 5.2) q=3.8 kg
=> F
v
=3,8.0,98
2
=3,65 N
*F
o
lực căng do trọng lượng nhánh xích bị dẫn gây ra
F
o
=9,81.k
f
.q.a
Với K
f
hệ số phụ thuộc độ võng f của xích & vị trí bộ truyền
Do bộ truyền nằm ngang => k
f
=1
=> F

o
=9,81.1.3,8.1,275=47,53 N
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 7
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
=> S=
3
88,5.10
1,0.3897,96 47,53 3,65+ +
=22,41
Theo bảng 5.10 (tr86 TK1) ta có
n
01
=50 v/ph => [S]=7
vậy S>[S] bộ truyền xích đảm bảo đủ bền
IV - Tính đường kính đĩa xích
1*Đường kính vòng chia đĩa xích
d
1
=p/sin(
∏
/Z
1
)=31.75/sin(
∏
/23)=233.17 mm
d
2
=p/sin(
∏
/Z

2
)=31.75/sin(
∏
/69)=697.59 mm
2*Xác định đường kính đỉnh đĩa xích
d
a1
=p(0.5+cotg(
∏
/Z
1
))=31.75(0.5+cotg180/23)=246.87 mm
d
a2
=p(0.5+cotg(
∏
/Z
2
))=31.75(0.5+cotg180/69)=712.73 mm
3*Xác định đường kính vòng đáy
d
f1
=d
1
-2*r
với r = 0.5025d
1
+0.05
d
1

đường kính con lăn: tra theo bảng 5.2 (tr 78 TK1)
d
1
=19,05 mm
 r =0.5025*d
1
+0.05=0.5025*19.05+0.05=9.623 mm
 d
f1
=d
1
-2*r=233.17-2*9.623=213.92 mm
 d
f2
=d
2
-2*r=697.59-2*9.623=678.34 mm
V - Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng đĩa xích phải thoả mãn điều kiện sau:

σ
H
=0.47*
KdA
EFvdKdFtk
r
*
*)*(*
+
<[

σ
H
]
[
σ
H
] ứng suất tiếp xúc cho phép
F
t
=2511.11 N
F
vd
lực va đập trên m dãy xích: m=1
 Fvđ=13*10
-7
n
3
*p
3
*m=13*10
-7
*80.11*31.75
3
*1=3.33 N
K
r
hệ số ảnh hưởng đến số răng đĩa xích
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 8
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
K

r1
=0.44(do Z
1
=23 tra theo trang 59 TK1)
K
r2
=0.20(do Z
1
=69 tra theo trang 59 TK1)
K
đ
=1.0
E modun đàn hồi E=2.1*10
5
(Mpa)
A diện chiếu của bản lề
Tra bảng 5.12 TK1 => A=262 mm
2
=>

σ
H1
=0.47
5
0.44(2511.11*1.0 3.33)*2.1*10
262*1.0
+
=442.59 Mpa

σ
H2
=0.47
5
0.20(2511.11*1.0 3.33)*2.1*10
262*1.0
+
=298.40 Mpa
với
σ
H1
=442.59 Mpa tra bảng 5.11 ta thấy
thép tôi cải thiện đạt HB210 sẽ đạt ứng suất tiếp xúc cho phép
[
σ
H1
]=600 Mpa đảm bảo độ bền tiếp xúc cho đĩa 1
với
σ
H2
=298.3Mpa dung thép tôi cải thiện đạt HB170
 đạt [
σ
H2
]=500 Mpa để chế tạo đĩa xích lớn
 thoả mãn độ bền uốn
VI - Các lực tác dụng lên trục
Do không có yêu cầu lực căng ban đầu do đó lực căng trên nhánh chủ động
F
1

& bị động F
2
chỉ bằng
F
1
=F
t
+F
2
F
2
=F
0
+F
v
Trong đó F
v
lực căng do lực li tâm gây ra
F
v
=q*v
2
Do có thẻ bỏ qua F
0
&F
v
(theo TK1 trang 88)
 lực tác dụng lên trục được tính theo
F
r

=k
x
*F
t
(TK1)
Có F
t
=2511.11 N
k
x
hệ số kể đến ảnh hưởng của trọng lượng xích
 k
x
=1.15 do bộ truyền nằm ngang
 F
r
=1.15*2511.11=2887.78 (N)
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 9
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
BẢNG THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN XÍCH
Thông số Kí hiệu Trị số Đơn vị
Số răng đĩa dẫn Z
1
23 răng
Số răng đĩa bị dẫn Z
2
69 răng
Đường kính đĩa dẫn d
1
233.17 mm

Đường kính đĩa bị dẫn d
2
697.59 mm
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 10
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
Phần 3:Tí nh truyền động bánh răng
Số liệu: P
1
= 4,4 kW
n
1
= 1425 ( vg/ph)
u
1
= 4,62 u
2
= 3,85
Thời hạn làm việc: 21 000 h
Đặc tính làm việc : êm
I . Cấp nhanh:
1. Chọn vật liệu:
Theo bảng 6.1 chọn:
Bánh nhỏ: thép 45 thường hoá đạt độ rắn HB 192…240, có σ
b1
= 750MPa
σ
ch1
= 450MPa
Bánh lớn: thép 45 thường hoá đạt độ rắn HB 170…217, có σ
b2

= 600 MPa
σ
ch2
= 340MPa
2. Phân phối tỉ số truyền:
u
2
= 3,85
3. Xác định ứng suất cho phép
Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt rắn HB 180…350
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 11
Đồ án môn học Chi Tiết Máy Giáo viên hướng dẫn:Hoàng Văn Ngọc
70 HB2
o
limH
+=
σ
S
H
= 1,1
HB8,1
o
limF
=
σ
S
F
= 1,75
Trong đó
o

limH
σ
và
o
limF
σ
là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn
cho phép ứng với số chu kì cơ sở
S
H
, S
F
là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB
1
= 200; độ rắn bánh răng lớn HB
2
= 185
o
Hlim1 1
2HB 70 2.200 70 470MPa
σ
= + = + =

o
Flim1
1,8 . 200 360MPa
σ
= =

o
Hlim2 2
2HB 70 2.185 70 440MPa
σ
= + = + =
o
Flim2
1,8 . 185=333MPa
σ
=
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
N
HO
=
2,4
HB
H30
=> N
HO1
=
2,4 2,4 6
HB1
30 H 30.200 9,99.10= =
=> N
HO2
=
2,4 2,4 6
HB2
30 H 30.185 8,29.10= =
Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

N
HE
=
3
i
i
max
T
60.c . . t
T
i
n
 
 ÷
 
∑

( với c: số lần răng chịu tải trên một vòng quay ).
=> N
HE2
=
∑
∑∑









i
3
max
i
i1
t
t
.
t
t
.t.n c..60
= 60.1.
1425
4,62
.21 000.( 1
3
.
3
8
+ 0,7
3
.0,5+1,3
3
.
3
3600.8
)
= 21,25. 10
7

> N
HO2
. Do đó hệ số tuổi thọ K
HL1
= 1
=> N
HE1
>N
HO2
=> K
HL2
= 1
Ứng suất tiếp xúc cho phép
[σ
H
] =
HLxHVR
H
o
limH
KK
S
ZZ
σ
Sinh viên: Nguyễn Huy Hùng - Cơ điện tử 4 – K50 12