đồ án chi tiết máy bách khoa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TÊN ĐỀ TÀI:Thiết kế hệ thống
truyền động cho hệ thống xích tải

Giáo viên hướng dẫn: GS. TS Nguyễn Thanh Nam
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Nam MSSV:1533570

TP. HCM – 2018


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

ĐIỂM : ..................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.................................................................................................................................


Bộ Môn CSTKM

Khoa: Cơ Khí
-----oOo--------

MÔN HỌC:

BÀI TẬP LỚN
CHI TIẾT MÁY

TÊN ĐỀ TÀI:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Nam
MSSV: 1533570
Ngày nộp: ...........................................................................................
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN:

Hệ thống dẫn động máy nâng gồm: 1- Động cơ điện; 2- Nối trục đàn hồi và
phanh; 3- hộp giảm tốc bánh răng nghiêng; 4- Bộ truyền xích; 5- xích tải; 6- Bộ phận
căng xích.
Phương án số 4:
Lực vòng xích tải F, N : 9000
Vận tốc vòng v, m/s : 0,5
Bước xích P,mm : 50,8
Số răng đĩa xích: 10
Thời gian làm việc : 7 năm


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

PHẦN 1.TÍNH ĐỘNG HỌC

1.1 Chọn động cơ:
+Tính công suất yêu cầu của động cơ.
+Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ.
+Kết hợp công suất,số vòng quay và các yêu cầu khác để chọn động cơ.
1.1.1 Công suất làm việc:

F .v 9000.0,5
P 

 4,5KW
lv 1000
1000

1.1.2 Hiệu suất hệ dẫn động:
Căn cứ vào sơ đồ kết cấu của bộ truyền và giá trị hiệu suất của các loại bộ
truyền,các cặp ổ theo bảng 2.3[1] ta có
+Hiệu suất nối trục  =1

k
+Hiệu suất ổ lăn  =0,99
ol

+Hiệu suất bộ truyền bánh răng 

br =0,96
+Hiệu suất của bộ truyền xích  x =0,93
 Hiệu suất hệ dẫn động:

    3   x  1.0,993.0,96.0,93  0,866
k ol br

1.1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

P
4, 5
Pyc  lv 
 5.196 (Kw)

0, 866
1.1.4 Số vòng quay trên trục công tác:

n 
lv

60000v 60000.0,5

 59,06 (v/ph)
z. p
10.50,8

1.1.5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ:
usb=ux.ubr
Theo bảng 2.4[1] chọn sơ bộ:
•Tỉ số truyền bộ truyền xích: ux=4
•Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng: ubr=4
 usb=ux.ubr=4x4=16

NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

1


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

1.1.6 Số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Ta có số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ: nsb= nlv.usb = 59,06.16=944,36 (v/ph)
Số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Chọn nđb≈nsb  nđb=1000 (v/ph)
 Chọn động cơ: tra bảng P1.3[1]
Chọn các thông số của động cơ điện sao : { Pđc ≥Pyc;
{nđb≈ nsb
Ta có:
• Ký hiệu động cơ:DK.52-6
• Pđc =4,5 KW
• nđc =950 v/ph
• dđc =35(mm)
• Phân phối tỉ số truyền:
n
950
 16,08
Tỉ số truyền của hệ : u t  đc 
n
59, 06
lv
Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc : ubr=4
u

16, 08
Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài là : u x  t 
4
u
4
br
Vậy ta có
• ut=16,08
• ubr=4,5
• ux=3,57
1.2, Tính các thông số trên trục và lập bảng thông số động học:
• Công suất:
Công suất trên trục công tác : Pct= Plv=4,5 (KW)
Công suất trên trục II :
Pct
4,5
P 

 4,89( KW )
II  . X 0,99.0,93
ol
Công suất trên trục I :
P
II  4,89  5,15( KW )
P 
I  .
0,99.0,96
ol br
Công suất trên trục động cơ:
P

I  5,15  5,2( KW )
P 
đc  .
0,99.1
ol k
• Vận tốc:
Số vòng quay trên trục động cơ: nđc=950 (v/ph)
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

2


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

n

950
Số vòng quay trên trục I: n  đc 
 950(v / ph)
I
u
1
k
n
950
Số vòng quay trên trục II: n  I 

 237,5(v / ph)
II u
4
br
n
237,5
 59,375(v / ph)
Số vòng quay trên trục công tác: nct  II 
ux
4
•Môment xoắn:
Môment xoắn trên trục động cơ:
P
5, 2
T  9,55.106. đc  9,55.106.
 52273,68( N .mm)
đc
n
950
đc
Môment xoắn trên trục I:
P
5,15
T  9,55.106. I  9,55.106.
 51771,05( N .mm)
I
n
950
I
Môment xoắn trên trục II:

P
4,89
T  9,55.106. II  9,55.106.
 196629,47( N.mm)
II
n
237,5
II
Môment xoắn trên trục công tác:
P
4,5
Tct  9,55.106. ct  9,55.106.
 726788,43( N .mm)
nct
59,13

Thông sô\Trục
u
P(KW)
n(v/ph)
T(N.mm)

Động cơ
uk=1
45,2
950
53273,68

I

II
ubr=4,5

5,15
950
51771,05

4,89
237,5
196629,47

Công tác
ux=4
4,5
59,13
726788,63

Bảng 1.1: Các thông số động học

NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

3


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

PHẦN 2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI
(BỘ TRUYỀN XÍCH)
Thông số yêu cầu:
 P  P  4,89( KW )
II

T  T  196629,47( N .mm)
II
 1
n1  nII  211,11(v / ph)

u  u x  4

   900


2.1 Chọn loại xích:
Chọn loại xích ống con lăn.
2.2 Chọn số răng đĩa xích:
Z1=29-2.u=29-2.4=21 ≥19  Z1=21
Z2=u. Z1=2.21=42 ≤140  Z2=42
2.3 Xác định bước xích:
Bước xích p được tra bảng 5.5[1] với điều kiện Pt≤[P],trong đó:
•Pt-Công suất tính toán: Pt=P.k.kZ.kn
Ta có:
Chọn bộ truyền thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn,có số răng và vận
tốc vòng đĩa xích nhỏ là:
 Z  21
 01


n  200(v / ph)

 01
Do vậy ta tính được:
Z
21
k z  01   1 ,với kz-Hệ số răng.
Z
21
1
n
200
kn  01 
 0,84 ,với kn-Hệ số vòng quay.
n
237,5
1
k=k0 ka kđc kbt kđ. kc,trong đó: Tra bảng 5.6[1]
k0-Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: với β=900,ta được k0=1,25
ka-Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích:
Chọn a=(30÷50)p  ka=1
kđc-Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích: kđc=1
kbt-Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn: kbt=1,3(Bộ truyền làm việc trong môi
trường có bụi,chất lỏng bôi trơn đạt yêu cầu).
kđ-Hệ số tải trọng động: kđ=1,35
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

4

Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

kc-Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền;với số ca làm việc là 2 ta có
kc=1,25
 k=k0 ka kđc kbt kđ. kc=1,25.1.1.1,3.1,35.1,25=2,74
•Công suất cần truyền:P=4,89(KW)
Do vậy ta có: Pt=P.k.kZ.kn=4,89.2,74.1.0,95=12,729(KW)
 pt  10,65  [p]
Tra bảng 5.5[1] với điều kiện 
ta được:
n

200(
v
/
ph
)
 01
*Bước xích:p=31,75mm
*Đường kính chốt:dc=9,55mm
*Chiều dài ống:B=27,46mm
*Công suất cho phép:[P]=19,3 KW
2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:
Chọn sơ bộ: a=40.p=40.31,75=1270(mm)
Số mắt xích:
2

2
2a Z1  Z 2 (Z 2  Z1) . p 2.1016 21  42  42  21 .31,75
x 




 111,78
p
2
31, 75
2
4. 2a
4.3,142.1270
Chọn số mắt xích là số chẵn:x=111,78
Tính lại khoảng cách trục:

2
2
Z

Z
Z

Z
Z

Z







p
a*   x  1 2   x  1 2   2  2 1  

 
 
4
2
2 






2
2
 42  21  
31, 75 
42  21 
21  42 
*
a 
112 
 112 
 2
   1667,72(mm)

4 
2
2 

 3,14 




Để xích không quá căng thì cần giảm a một lượng:
a  0,003.a*  0,003.1167,72  5(mm)
Do đó:

a  a*  a  1167,72  5  1162,72(mm)
Số lần va đập của xích i:
Tra bảng 5.9[1] với loại xích ống con lăn,bước xích p=25,4mm  Số lần
va đập cho phép của xích:[i]=30
Z .n 21.237,5
i 1 1
 2,97  [i]  30
15.x
15.112
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

5


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền:
Q
s
 [s] ,với:
k .Ft  F  Fv
0
đ
Q- Tải trọng hỏng:Tra bảng 5.2[1] với p=31,75mm ta được:
•Q=88,5.103 (N)
•Khối lượng 1 mét xích:q=3,8 (Kg)
kđ-Hệ số tải trọng động:
do chế độ làm việc trung bình  kđ=1,2
Ft-Lực vòng:
1000.P 1000.P.60000 1000.4,89.60000
Ft 


 1852,8( N )
v
Z . p.n
21.31,75.237,5
1 1
Fv-Lực căng do lực ly tâm sinh ra:
2
2
 Z .n . p 
 21.237,5.31,75 

2
1
1
  2,6. 
Fv  q.v  q.
  26,47( N )
 60000 
60000








F0-Lực do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
F  9,81.k .q.a ,trong đó;
0
f
kf –Hệ số phụ thuộc độ võng của xích:Do β=900  kf=1
 F  9,81.1.3,8.1,662  61,96( N )
0
[s]-Hệ số an toàn cho phép:Tra bảng 5.10[1] với p=25,4(mm);n1=211,11(v/ph) ta
được [s]=10,2
Do vậy:
Q
88,5.103
s


 38,28  [s]=8,2  thỏa mãn
kđ .Ft  F0  Fv 1,2.1852,861,9626,47
2.6 Xác định thông số của đĩa xích:
Đường kính vòng chia:
p
31, 75


 213,03(mm)
d1 

 180 

sin   sin  25 

Z 

 1

p
31, 75
d 

 424,86(mm)
 2
  
 180 

 sin  50 
sin 



Z 

 2


NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

6


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

Đường kính đỉnh răng:




d  p 0,5  cot g      31,75. 0,5  cot g  180    226,5(mm)

 25  
 a1
 Z 





 1 




  



   31,75. 0,5  cot g  180    439,55(mm)
 p 0,5  cot g 
d
 Z 

 50  
 a2

 2 



Bán kính đáy răng: r  0,5025.d '  0,05 với d1 tra theo bảng 5.2[1]
1
'
có d  15,88  r  0,5025.19,05  0,05  9,6(mm)
1
Đường kính chân răng:
 d  2r  213,03  2.9,6  193,83(mm)

d
1
 f1

d f 2  d2  2r  439,55  2.9,6  420,35(mm)

•Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
E
 H1  0,47 kr ( Ft K  F )
đ
vđ A.k
đ
Kđ-Hệ số tải trọng động: Kđ=1,2
A-Diện tích của bản lề:Tra bảng 5.12[1] với p=31,75(mm)
ta có A=262 mm2.
kr-Hệ số ảnh hưởng của răng đĩa xích,tra ở trang 87[1] theo số răng Z1=21
ta có kr=0,468
kđ-Hệ số phân bố tải không đều giữa các dãy;với 1 dãy Kđ=1
Fvđ-Lực đập trên m dãy xích:
F  13.107.n . p3.m  13.107.237,5.31,753.1  9,88  N 
1
vđ
E-Mô đun đàn hồi:
2E E
E  1 2  2,1.105 (MPa) do E1= E2=2,1.105(MPa),cả hai đĩa xích
E E
1 2
đều làm bằng thép.
E
  0,47 kr ( Ft K  F )

H1
đ
vđ A.K
đ
2,1.105
 H1  0,47 0,468.(1852,28.1,2  9,88)
 430,18( MPa)
262.1
Tra bảng 5.11[1] ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45,với các đặc tính:tôi
cải thiện
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

7


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

2.7 Xác định lực tác dụng lên trục:
Fr=kx.Ft
Trong đó:
kx-Hệ số kể đến trọng lượng của xích:kx=1,05 vì β=900>400
Ft-Lực vòng: Ft=1852.8(N)
 Fr=1,15.1852.8=2130.72(N)
2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích:
 P  P  4,89( KW )
II


T  T  196629.47( N .mm)
II
 1
n1  nII  237.5(v / ph)

u  u x  3.75

   900


NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

8


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Thông số
Loại xích
Bước xích
Số mắt xích
Chiều dài xích
Khoảng cách trục
Số răng đĩa xích nhỏ
Số răng đĩa xích lớn
Vât liệu đĩa xích
Đường kính vòng chia

đĩa xích nhỏ
Đường kính vòng chia
đĩa xích lớn
Đường kính vòng đỉnh
đĩa xích nhỏ
Đường kính vòng đỉnh
đĩa xích nhỏ
Bán kính đáy
Đường kính chân răng
đĩa xích nhỏ
Đường kính chân răng
đĩa xích nhỏ
Lực tác dụng lên trục

NGUYỄN HOÀNG NAM

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

Ký hiệu
-----p
x
L
a
Z1
Z2
------

Giá trị
Xích ống con lăn
31.75mm

112
1662mm
21
42
Thép C45(tôi cải thiện)

d1

213.03 mm

d2

424.86mm

da1

226.5mm

da2

439.55mm

r

9.6mm

df1

193.83mm

df2

420.35mm

Fr
2130.72N
Bảng 2.1: Các thông số của bộ truyền xích

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

9


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

PHẦN 3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG
(BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG)
Thông số đầu vào:
 P  P  5,15( KW )
I

T  T  51771,05( N .mm)
I
 1

n1  nI  950(v / ph)

u  ubr  4,5


 Lh  7(nam)


3.1 Chọn vật liệu làm bánh răng:
Tra bảng 6.1[1] ta chọn: Vật liệu nhóm I
-Vật liệu bánh lớn :
• Nhãn hiệu thép : C45
• Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện
• Độ rắn : HB =192÷240 ;Chọn :HB2=230
• Giới hạn bền : σb2=750(MPa)
• Giới hạn chảy : σch2=450(MPa)
-Vật liệu làm bánh nhỏ :
• Nhãn hiệu thép : C45
• Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện
• Độ rắn : HB =241÷285 ; Chọn :HB1=245
• Giới hạn bền : σb1 =850(MPa)
• Giới hạn chảy : σch1 =580(MPa)
3.2 Xác định ứng suất cho phép:
3.2.1 Ứng suất tiếp xúc [σH] và ứng suất uốn cho phép[σF]:

o
H lim Z Z K K
[ ]=
R v xH HL
 H
S

H


o

F lim Y Y K K
[ F ] =
R S xF FL
S

F
Trong đó :
1
 Z Zv K
xH
-Chọn sơ bộ:  R
Y Y K
1

 R S xF
-SH,SF –Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:
Tra bảng 6.2[1] với :
• Bánh răng chủ động : SH1=1,1 ; SF1=1,75
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

10


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

• Bánh răng bị động : SH2= 1,1; SF2=1,75
-σ H lim , σ F lim - ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với chu kỳ cơ sở:
 0
 2 HB  70
 H lim

 0
 1,8HB
 F lim
 0
 2 HB  70  2.245  70  560( MPa)
1
 Bánh chủ động  H lim1
 0
 1,8HB  1,8.245  441( MPa)
1
 F lim1
o

o

Bánh bị động

 0
 2 HB  70  2.230  70  530( MPa)
 H lim2
2

 0

 1,8HB  1,8.230  414( MPa)
2
 F lim2

-KHL,KFL –Hệ số tuổi thọ,xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải
trọng của bộ truyền:

m N
K
 H H0
 HL
N
HE

, Trong đó:

N

m
 F F0
K
N
 FL
FE

+ mH,mF –Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc.Do bánh răng có
HB <350  mH =6 và mF =6
+ NH0 , NF0 –Số chu kỳ thay đổi về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:
2,4
N

 H 0  30.HB

N
 4.106
F
0

Do vậy:
2,4
2,4  16,26.106
N
 H 01  30.HB1  30.245

2,4
2,4  13,97.106
 N H 02  30.HB2  30.230

N
N
 4.106
F 02
 F 01
+ NHE, NFE -Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương:Do bộ truyền chịu tải trọng
tĩnh  NHE= NFE=60.c.n.t∑ ,trong đó:
c- số lần ăn khớp trong một vòng quay:c=1
n- vận tốc vòng của bánh răng.
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

11


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

t∑ - tổng số giờ làm việc của bánh răng.
N
N
 60.c.n .t  60.1.950.15000  855.106
 HE1
FE
1
1
 
n
950
N
N
 60.c.n .t  60.c. 1 .t  60.1.
.15000  190.106
FE 2
2 

 HE 2
u
4,5

Ta có:

NHE1>NH01  lấy NHE1= NH01  KHL1=1
NHE2>NH02  lấy NHE2= NH02  KHL2=1
NFE1>NF01  lấy NFE1= NF01  KFL1 =1
NFE2>NF02  lấy NFE2= NF02  KFL2=1
Do vậy ta có:

o
560
[
]= H lim1 Z Zv K K

.1.1  509,09( MPa)
R
xH HL1 1,1
 H1
S
H1


o
530
[
]= H lim2 Z Zv K K

.1.1  481,82( MPa)
R
xH HL2 1,1
 H2
S


H2

o


441
F lim1 Y Y K K

.1.1  252( MPa)
[ ] =
R
xF
S
FL1 1,75
S
 F1
F1

o


414
] = F lim2 Y Y K K

.1.1  236,57( MPa)
[
R S xF FL2 1,75
S
 F 2
F2

Do đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
 
509,09  481,82
   H1 H 2 
 495,46(MPa)
H
2
2
3.2.2 Ứng suất cho phép khi quá tải:
[ ]
 2,8.max( ,
)  2,8.580  1624( MPa)
 H max
ch1 ch2

[ F1]max  0,8. ch1  0,8.580  464( MPa)

 0,8.450  360( MPa)
[ F 2 ]max  0,8.
ch2

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
TK
1 H
aw  Ka (u  1)3
,với:
[ ]2.u.
H
ba
-Ka- Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng.Tra bảng 6.5[1]

 Ka=43 MPa1/3
-T1-Môment xoắn trên trục chủ động:T1=51771,05(N.mm)
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

12


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

-[σH]-Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH]=495,46(MPa)
-u- Tỉ số truyền: u=4,5
-ψba,ψbd -Hệ số chiều rộng vành răng:
Tra bảng 6.6[1] với bộ truyền đối xứng,HB<350,ta chọn được ψba=0,3;
ψbd=0,5. ψba.(u+1)=0,5.0,3.(4,5+1)=0,825
- KHβ,KFβ-Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn:Tra bảng 6.7[1] với ψbd=0,825 và sơ đồ bố trí
là sơ đồ 6 ta được:
 1,033
K
 H

 K F   1,074

Do vậy ta có:
TK
51771,05.1,033

1 H
aw  K a (u  1)3
 43.(4,5  1)3
 128,76(mm)
[ ]2.u.
495,462.4,5.0,3
H
ba
Chọn aw=130 (mm)
3.4 Xác định thông số ăn khớp:
3.4.1 Môđun pháp:
m=(0,01÷0,02)aw=(1,25÷2,5) (mm)
Tra bảng 6.8[1] chọn m theo tiêu chuẩn: m=2
3.4.2 Xác định số răng:
Chọn sơ bộ β=100  cosβ=0,9848
Ta có:
2a cos 2.130.0,9848
Z  w

 23,38 ;Chọn Z1=24
1 m.(u  1)
2.(4,5 1)
Z2= u.Z1=4,5.23,38=104,76;Chọn Z2=105
Tỉ số truyền thực tế:
Z
100
ut  2 
 4,375
Z
24

1
Sai lệnh tỉ số truyền:
u u
4,375  4,5
u  t
.100% 
.100%  2,78%  4%  thỏa mãn.
u
4,5
3.4.3 Xác định góc nghiêng của răng:
m(Z  Z ) 2.(24  105)
1 2 
cos 
 0,992
2aw
2.130
   arccos(cos )  arccos(0,992)  7,111o
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

13


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

3.4.4 Xác định góc ăn khớp αtw:
 tg 20o 

 tg 
o
t  tw  arctg 

ar
ctg

  20,15

 cos 
 0,992 
Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở βb:
  arctg (cost .tg  )  arctg (cos20,15o.tg 7,111o )  6,68o
b
3.5 Xác định các hệ số và một số thông số động học:
•Tỉ số truyền thực tế: ut=4,348
•Đường kính vòng lăn của cặp bánh răng:
2aw

2.130
d


 48,37(mm)

 w1 u  1 4,375  1
t

d
 2.aw  d  2.130  48,37  211,63(mm)


w1
 w2
•Vận tốc vòng của bánh răng:
.d .n 3,14.48,37.950
w1 1 
v
 2,406(m / s)
60000
60000
-Tra bảng 6.13[1] với bánh răng trụ răng nghiêng và v=2,406(m/s) ta được cấp
chính xác của bộ truyền là:CCX=9
-Tra bảng phụ lục P2.3[1] với:
+CCX=9
+HB<350
+Răng nghiêng.
+v=2,324(m/s)
Nội suy tuyến tính ta được:
 1,032
K
 Hv

K  1,037

 Fv
Từ thông tin trong trang 91 và 92 trong [1] ta chọn:
+Ra=2,5÷1,25μm  ZR=0,95
+HB<350  Zv=1 do v < (5m/s)
+da2≈dw2=199,20 (mm) <700(mm)  KxH=1
Chọn YR=1 ; YS=1,08-0,0695ln(m)= 1,08-0,0695ln2=1,032

Do da2≈dw2=199,20 (mm) <400(mm)  KxF=1
 1,033
K
 H
-Hệ số tập trung tải trọng: 
 K F   1,074

-KHα ,KFα-Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính về ứng
suất tiếp xúc và ứng suất uốn
Tra bảng 6.14[1] ta được KHα=1,13; KFα=1,37
NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

14


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

-KHv , KFv-Hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp xúc
và ứng suất uốn:
 1,032
K
 Hv

 K Fv  1,037

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

3.6.1 Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc:
2T .K .(ut  1)
1 H
 H  Z M Z H Z
 [ ]
H
bw .ut d 2
w1
•[σH]-Ứng suất tiếp xúc cho phép:
[σH]cx=[σH].ZR .Zv.KxH=495,46.0,95=470,69 (MPa)
•ZM-Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp:
Tra bảng 6.5[1]  ZM=274(MPa)1/3
•ZH-Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc:
0
2cos 
b  2.cos6,68  1,752
Z 
H
sin(2tw )
sin(2.20,150 )
•Zε-Hệ số trùng khớp của răng;Phụ thuộc vào hệ số trùng khớp ngang εα và hệ số
trùng khớp dọc εβ:
-εα-Hệ số trùng khớp ngang:






 1




1
1
1
1 
  1,88  3,2    .cos  1,88  3,2    .0,992  1,717
Z

Z 
 21 105  


2 

-εβ -Hệ số trùng khớp dọc:
bw sin  ( ba .aw ).sin  (0,3.130).sin10,260
 


 1,06  1
m.
m.
2.3,14

1
 0,763


1,717
•KH-Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
KH= KHα KHβ KHv=1,1,032.1,033.1,13=1,205
•bw-Chiều rộng vành răng: bw=ψba.aw=0,3.130=39 (mm)
Thay vào ta được:
2T .K .(ut  1)
2.51771,05.1,205.(4,375 1)
1 H
 H  Z M Z H Z
 274.1,741.0,771
 474,91( MPa
bw .ut d 2
39.4,375.48,372
w1
 Z 

1



NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

15


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

Nhận thấy σH=459,88(MPa) < [σH]=471,16(MPa) do đó bánh răng nghiêng ta
tính toán đã đáp ứng được điều kiện bền do tiếp xúc
3.6.2 Kiểm nghiệm về độ bền uốn:
2.T .K .Y Y Y

1 F
 F1  [ ]


F
1
F1

bw .d .m
w1

 .Y

F1 F 2  [ ]
 F 2 
F2
Y

F1
-[σF1], [σF2]-Ứng suất uốn cho phép của bánh răng chủ động và bị động:
 252.1.1,032  260( MPa)
[ ]  [ ].Y .Y .K
 F1
F1 R S xF


[ ]  [ ].Y .Y .K  236,57.1.1,032  244(MPa)

F 2 R S xF
 F2
-KF-Hệ số tải trọng khi tính về uốn: KF= KFα KFβ KFv=1,074.1,37.1,037=1,526
-Yε-Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:
1
1
Y 

 0,582
 1,717
- Yβ-Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:
0
10,26
Y  1
 1
 0,927

140
140
- YF1, YF2-Hệ số dạng răng:
Phụ thuộc vào số răng tương đương Zv1, và Zv2:
Z

24
1 
 25,19  25
Z 

 v1 cos3 cos310,260


Z

10
2 
Z

 110,20  110
 v2
3
3
0
cos  cos 10,26


Tra bảng 6.18[1] :

Y  3,9
Ta được:  F1
Y  3,6

 F2

NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

16

Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

Thay vào ta có:
2.T .K .Y Y Y

1 F
 F1  2.51771,05.1,526.0,582.0,927.3,9  91,64  260( MPa)


F
1

bw .d .m
37,5.48,37.2
w1

 .Y

F1 F 2  91,64.3,6  84,59  244( MPa)
 F 2 
Y
3,9

F1
 Thỏa mãn.
3.6.3 Kiểm nghiệm về quá tải:



Kqt  [ ]max
H
H
 Hmax

 Fmax1  K qt . F1  [ F1]max ,Trong đó:

 Kqt .
 [ ]max

F2
F2
 Fmax2
-Kqt-Hệ số quá tải:
T
K qt  max  1,8
T
Do vậy:


Kqt  474,91. 1,8  637,16  [ ]max  1624( MPa)
H
H
 Hmax

 Fmax1  Kqt . F1  1,8.91,64  164,95  [ F1]max  464( MPa)

 Kqt .

 1,8.84,59  152,26  [ ]max  360( MPa)

F2
F2
 Fmax2

 Thỏa mãn.
3.7 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng:
m.Z

1  2.24  48,39(mm)
d 
1 cos 0,992
•Đường kính vòng chia: 
m.Z

2 2.105
d

 2 cos  0,992  211,69(mm)

•Khoảng cách trục chia: a=0,5.(d1+d2)=0,5.(48.39+211.69)=130mm
•Đường kính đỉnh răng:
d  d  2m  48,39  2.2  52,39(mm)
 a1
1

d  d  2m  211,69  2.2  215,69(mm)

2

 a2
•Đường kính đáy răng:
 d  2,5m  48,39  2,5.2  43,39(mm)
d
1
 f1

d f 2  d2  2,5m  211,69  2,5.2  206,69(mm)

NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

17


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

•Đường kính vòng cơ sở:
d  d .cos  48,39.cos20  45,47(mm)
 b1
1

d  d cos  206,69.cos20  198,92(mm)

2
 b2
•Góc profin gốc:α=200

3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng:
 P  P  5,15( KW )
I

T  T  51771, 05( N .mm)
I
 1

n1  nI  950(v / ph)

u  ubr  4,5

 Lh  20440(h)


NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

18


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

Thông số
Khoảng cách trục chia
Khoảng cách trục
Chiều rộng vành răng

Ký hiệu
Giá trị
a
130 mm
aw
130 mm
bw
39mm
Z1
24mm
Số răng
Z2
105mm
d1
48,39 mm
Đường kính vòng chia
d2
211.69mm
dw1
48,37 mm
Đường kính vòng lăn
dw2
211,69 mm
da1
52,59 mm
Đường kính đỉnh răng
da2
215,69 mm
db1

43,93 mm
Đường kính cơ sở
db2
198,92 mm
x1
0
Hệ số dịch chỉnh
x2
0
Góc profin gốc
α
200
Góc profin răng
αt
20,300
Góc ăn khớp
αtw
20,300
Hệ số trùng khớp ngang
εα
1,717
Hệ số trùng khớp dọc
εβ
1,06
Mô đun pháp
m
2
Góc nghiêng của răng
β
10,260

Bảng 3.1: Các thông số của bộ truyền bánh răng

NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

19


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

PHẦN 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
4.1 Tính chọn khớp nối.
Thông số đầu vào:
•Mô ment cần truyền:T=Tđc=53273,68(N.mm)
•Đường kính trục động cơ:dđc=35(mm)
4.1.1 Chọn khớp nối:
Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục.
Ta chọn khớp theo điều kiện:
cf

Tt  Tkn

 d  d cf
kn
 t
Trong đó :
•dt-Đường kính trục cần nối:dt=dđc=35mm

•Tt-Mô ment xoắn tính toán:Tt=k.T ,với:
+k-Hệ số chế độ làm việc,phụ thuộc vào loại máy.Tra bảng 16.1[2],ta lấy k=1,7
+T-Mô ment xoắn danh nghĩa trên trục:T=Tđc=90565,256(N.mm)
Do vậy:Tt=k.T=1,7.53273,68=74168,31(N.mm)
Tra bảng 16.10a[2] với điều kiện:
cf

Tt  74168,31( N .mm)  Tkn

d  35(mm)  d cf
kn
 t
Ta được:
 cf
Tkn  125( N .m)

d cf  36(mm)
 kn
Z  4

 D  90(mm)
 0
Tra bảng 16.10b[2] với T cf  125( N .m) ,ta được:
kn
l  34(mm)
1

l3  28(mm)

 d0  14(mm)



NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

20


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối:
Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:
a)Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi
-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su
Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:
d 

2kT
2.1, 7.53273, 68

 1, 28   u 
ZD0 d0l3
4.90.14.28

Thỏa mãn.
b)Điều kiện bền của chốt:
Trong đó:

[ ]- Ứng suất uốn cho phép của chôt.Ta lấy [
Do vậy,ứng suất sinh ra trên chốt:
d 

]=(60

) MPa;

2kTl1
2.1, 7.53273, 68.34

 31,17   u 
2
0,1d0 D0 Z
0,1.143.90.4

Thỏa mãn.
4.1.3 Lực tác dụng lên trục:
Ta có:
Fkn=0,2Ft
2.T 2.53273,68
Ft 

 1183,86( N )
D
90
0
Fkn=0,2Ft=0,2.1183,86=236,77(N)

NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

21


Bài tập lớn Chi Tiết Máy

Hệ thống truyền động cho hệ thống xích tải

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:
Thông số

Ký hiệu
Giá trị
T cf
Môment xoắn lớn nhất có thể truyền được
125N.mm
kn
d cf
Đường kính lớn nhất có thể của trục nối
36mm
kn
Số chốt
Z
4
Đường kính vòng tâm chốt
D0
90mm
Chiều dài phần tử đàn hồi

l3
34mm
Chiều dài đoạn công xôn của chốt
l1
28mm
Đường kính của chốt đàn hồi
d0
14mm
Bảng 4.1: Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi

NGUYỄN HOÀNG NAM

GVHD:NGUYỄN THANH NAM

22