Bản thuyết minh đồ án Chi tiết máy: Tính toán thiết kế hệ dẫn động tời kéo
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (783.03 KB, 68 trang )
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG TỜI KÉO
MỤC LỤC
Phần I :
1.
2.
3.
Phần II:
1.
2.
3.
4.
Phần III:
I.
1.
2.
3.
4.
5.
II.
1.
2.
3.
4.
5.
Phần IV:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8
9
Phần V
I
Trang
1
dẫn 3
MỤC LỤC
Tính
động
học
hệ
động .................................................................
Chọn động cơ điện
Phân phối tỉ số truyền
Xác định các thông số động học
Thiết
kế
bộ
truyền
ngoài.......................................................................
Chọn vật liệu
Các thông số của bột truyền
Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
Xác định lực
Truyền động bánh răng
Bộ truyền bánh răng thẳng cấp
nhanh...............................................
Chọn vật liệu
Phân phối tỉ số truyền
Xác định ứng suất cho phép
Tính toán bộ truyền bánh răng
Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
Bộ truyền bánh răng thẳng cấp
chậm.................................................
Chọn vật liệu
Phân phối tỉ số truyền
Xác định ứng suất cho phép
Tính toán bộ truyền bánh răng
Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng trụ răng
nghiêng
Tính
toán
thiết
kế
trục.........................................................................
Chọn vật liệu
Tính toán đường kính trục
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
Xác định trị số và chiều của các chi tiết quay tác dụng lên trục
Xác định phản lực tại các gối đỡ
Tính momen tại các tiết diện nguy hiểm
Tính mối ghép then
Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Kiểm nghiệm then
Tính toán ổ lăn .....................................................................................
Trục I
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
1
6
9
19
28
45
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
II
III
IV
Phần VI
I
II
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Trục II
Trục III
Nối trục đàn hồi
Vỏ
hộp
và
các
phụ.....................................................................
Thiết kế vỏ hộp
Các chi tiết phụ khác
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
2
chi
tiết 54
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
I. Tính thông số động học của hệ dẫn động:
1. Chọn động cơ điện:
a. Xác định công suất:
Từ các số liệu:
Lực kéo dây cáp:
F = 6800 N
Vận tốc kéo cáp:
v = 0,58 m/s
Công suất trên trục công tác
Pct =
Công suất trên trục công tác:
F. v 6800.0,58
=
= 3,94
1000
1000
Công suất của động cơ:
Pđc
Điều kiện:
Pđc > Ptđ
Công suất yêu cầu:
Pyc = Ptđ
Công suất yêu cầu của động cơ
Pyc =Ptd =
Pct
Pct . β
η
β: Hệ số tải trọng tương đương
n
η : Hiệu suất bộ truyền η =
i =1
=> η =
n
i =1
Tra bảng
ηi
ηi = η d .ηol3 .ηbr2 .ηk .ηot
2.3
TL1 ta có hiệu suất của:
tr19
Bộ truyền đai
ηđ = 0,95 – 0,96
Chọn ηđ
0,96
Cặp ổ lăn
ηol= 0,99 – 0,995
Chọn ηol
= 0,99
Bộ truyền bánh răng trụ
ηbr = 0,96 – 0,98
Chọn ηbr
= 0,97
Khớp nối
ηk= 0,99 – 1
Chọn ηk
= 0,99
Cặp ổ trượt
ηot= 0,98 – 0,99
Chọn ηot
= 0,99
η = 0,96 . 0,993 . 0,972 . 0,99 . 0,99 = 0,86
Vậy Pyc =Ptd =
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
Pct . β 3,94.0,86
=
= 3,94( kw)
η
0,86
3
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
=
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
b. Xác định tốc độ đồng bộ:
nsơ bộ = ncôngtác . usơ bộ
Với n ct =
60000 . v 60000.0,58
=
= 32, 6(vong / phut )
π .D
π .340
D: Đường kính tang
Mà ta có usơ bộ = usbHộp . usbNgoài
Theo kinh nghiệm ta có:
usbHộp = 8 40
Chọn usbHộp = 15
( Hộp khai triển )
usbNgoài = 2 5
Chọn usbNgoài = 3
( Đai thang )
=> usơ bộ = usbHộp . usbNgoài = 32,6 . 15 . 3 =1467 (Vg/p)
=>Chọn động cơ có tốc độ đồng bộ là 1500 Vg/p
Từ bảng 11/234[TL1] Chọn động cơ
K123M4
với các chỉ số như sau:
Công suat P = 5,5 kW
van toc quay: n = 1445 (Vg/p)
K123M4
Tk
= 2, 0
Tdn
2. Phân phối tỷ số truyền:
a. Xác định chung:
ndc 1445
=
= 44,3
nct 32, 6
uchung =
Mà
uchung = u Hop .uNgoai 
uchung
u Ngoai = 3
u Ngoai
�=> u Hop =
=
44,32
= 14, 77
3
b. Phân phối tỷ số truyền:
Theo phương pháp kinh nghiệm:
Hộp khai triển: u1 = (1,2 – 1,3) . u2
Theo yêu cầu bôi trơn: Từ đường cong của đồ thị trong bảng 317/41[TL1]
Chọn
u1 = 1,2 . u2
Mà
u Hop = u1.u2 = 1, 2.u22
=> u2 =
u Hop
1, 2
=
14, 77
= 3,5
1, 2
=> u1 = 1, 2.u2 = 1, 2.3,5 = 4, 2
Tỷ số truyền của u Ngoai = udai
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
4
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
u Ngoai = udai =
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
uchung
u1.u2
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
=
44,32
3,5.4, 2
3, 01
5
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
3. Tính toán các thông số động học :
a. Công suất:
F .v 6800.0,58
=
= 3,94(kW )
1000
1000
Pct =
P3 =
Pct
3,94
=
= 4, 02(kW )
ηk .ηot 0,99.0,99
P2 =
P3
4, 02
=
= 4,19(kW )
η Br .ηol 0,99.0,97
P1 =
P2
4,19
=
= 4,36(kW )
η Br .ηol 0,97.0,99
Pdc' =
P1
4,36
=
= 4,54(kW )
ηd .ηol 0,96
b. Tốc độ quay:
ndc =1445 ( Vg / p )
n1 =
ndc 1445
=
= 480,1( Vg / p )
ud
3, 01
n2 =
n1 480,1
=
=114, 3 ( Vg / p )
u1
4, 2
n3 =
n2 114, 3
=
= 32, 6 ( Vg / p )
u2
3, 5
nct = n3 = 32, 6 ( Vg / p )
Ti = 9,55.106
c. Mômen xoắn trên trục:
Pi
( Boquaβ )
ni
Mômen xoắn trên trục động cơ:
Tdc' = 9,55.106
Pdc'
4,54
= 9,55.106
= 30004,8 ( N .mm )
ndc
1445
Mômen xoắn trên trục 1:
T1 = 9,55.106
P1
4,36
= 9,55.106
= 86727,8 ( N .mm )
n1
480,1
Mômen xoắn trên trục 2:
T2 = 9,55.106
P2
4,19
= 9,55.106
= 350083,1( N .mm )
n2
114,3
Mômen xoắn trên trục 3:
T3 = 9,55.106
P3
4, 02
= 9,55.106
= 1177638, 0 ( N .mm )
n3
32, 6
Mômen xoắn trên trục công tác:
Tct = 9,55.106
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
Pct
3,94
= 9,55.106
= 1154202, 4 ( N .mm )
nct
32, 6
6
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Bảng thông số động học:
P (kW)
u
n (Vg/p)
T (N.mm)
Động cơ
4,54
1
4,36
2
4,19
3
4,02
uđai = 3,01
u1 = 4,2
u2 = 3,5
1445
480,1
114,3
32,6
30004,8
86727,8
350083,1
1177638
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
7
Công tác
3,94
uk = 1
32,6
1154202,4
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
II. Tính toán bộ truyền ngoài
Bộ Truyền đai
Ta có:
Công suất trên trục động cơ:
Pđộngcơ = 4,54 (kW)
Tốc độ quay:
nđộngcơ = 1445 (Vg/p)
Tỉ số truyền:
uđai
Mômen xoắn trên trục động cơ:
Tđộng cơ = 30004,8 (N.mm) 30 (N.m)
= 3,01
1. Chọn tiết diện đai
Theo bảng 135/23[TL3] ,từ mômen xoắn trên trục động cơ ta chọn
Đai thang thường tiết diện A
Theo bảng 413/59[TL1] và bảng 135/23[TL3] ta tra được các thông số đai:
Đường kính bánh đai nhỏ nhất
d1min
= 90 mm
Diện tích tiết diện:
A1
= 81 mm2
Chiều dày đai:
h
Chiều dài chuẩn:
L0
= 8 mm
= 1700 mm
2. Xác định đường kính bánh đai:
Đường kính bánh đai nhỏ:
d1 1,2 . d1min = 1,2 . 90 = 108 mm
Chọn theo tiêu chuẩn 4.26/67[TL1] d1 = 140
Đường kính bánh đai lớn:
Theo công thức 42/53[TL1] với hệ số trượt đai ε = 0,01
d2 =
d1.u 140.3, 01
=
= 425, 6 ( mm )
1 − ε 1 − 0, 01
Theo bảng 4.26/67[TL1] chọn đường kính tiêu chuẩn d2 = 400 mm
Như vậy, tỉ số truyền thực tế: ut =
Vậy ∆u =
d2
400
=
= 2,89
d1. ( 1 − ε ) 140. ( 1 − 0, 01)
ut − u
2,89 − 3, 01
=
= 0, 03 = 3%
u
3, 01
Vận tốc đai: v =
π d1.n1 3,14.140.1445
=
= 10,59 ( m / s )
60000
60000
Khoảng cách trục sơ bộ a được chọn theo bảng 414/60[TL1] a = d2 . 1 = 400 mm (do u = 3,01)
Chiều dài đai l được xác định theo công thức 4.4/54[TL1]:
d +d ( d −d )
140 + 400 ( 400 − 140 )
l = 2.a + π . 1 2 + 2 1 = 2.400 + 3,14.
+
= 1690,1( mm )
2
4.a
2
4.400
2
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
2
8
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Chiều dài tiêu chuẩn được chọn theo bảng 413/59[TL1] l = 1600 mm
Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây, theo 4.15/60[TL1] i =
v 10,59
=
= 6, 6 ( / s ) < 10 ( / s )
l
1, 6
Khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 1250 mm được tính theo công thức
4.6/54[TL1]:
a=
λ + λ 2 − 8∆ 2
4
Với
λ = l – π.(d1 + d2).0,5=1600 – 3,14.(140+400).0,5=752,2
∆ = (d2 d1).0,5 = (400 – 140).0,5 = 130
=> a =
λ + λ 2 − 8.∆ 2 752, 2 + 752, 22 − 8.1302
=
= 352,1
4
4
Vậy a = 352,1 mm
Góc ôm α1 tính thep công thức 4.7/54[TL1]
α1 = 180 − 57
d 2 − d1
400 − 140
= 180 − 57
= 137,9 > α min
a
352,1
3. Xác định số đai z
Số đai z được xác định theo công thức 4.16/60[TL1]
z=
P1 K d
( [ P0 ] Cα .C1.Cu .Cz )
Trong đó:
P1 = 4,54 kW
Công suất trên trục bánh đai chủ động
[P0]=2,20 kW
Công suất cho phép xác định bằng bộ truyền có số đai bằng 1,
chiều dài đai l0 , tỉ số truyền u=1 và tải trọng tĩnh (Bảng
4.19[TL1])
Hệ số tải trọng động (Bảng 4.7[TL1]) (Băng tải, động cơ loại II)
Kd = 1,1
Cα = 0,89
Cl = 1,0
Hệ số kể đến ảnh hưởng góc ôm α1=137,9o (Bảng 4.15[TL1])
Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai l/lo=0,94(Bảng
4.16[TL1])
Cu = 1,14
Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền u=3,01 (Bảng
4.17[TL1])
Cz = 0,95
Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho
các dây đai (Bảng 4.18[TL1]) (Z’= P1/[P]=2,06)
z=
P1 K d
4,54.1,1
=
= 2,3
( [ P0 ] Cα .C1.Cu .Cz ) 2, 20.0,89.1, 0.1,14.0,95
Lấy z = 3 đai
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
9
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Chiều rộng bánh đai theo 4.17/63[TL1] và bảng 4.21/63[TL1]
(Với đai thang tiết diện A có t = 15, e = 10, h0 = 3,3)
B = (z – 1).t + 2.e = (3 – 1).15 + 2.10 =50 (mm)
Đường kính ngoài của bánh đai:
da1 = d1 + 2.h0 = 100 + 2.3,3 = 106,6 (mm)
da2 = d2 + 2.h0 = 315 + 2.3,3 = 321,6 (mm)
4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
Lực căng ban đầu được tính theo 4.19/63[TL1]
F0 =
780.P1.K d
+ Fv
v.Cα .z
Trong đó:
Fv
Lực căng do lực li tâm sinh ra. Fv = 0 khi bộ truyền có khả năng tự điều chỉnh lực
căng. Nếu định kỳ điều chỉnh lực căng thì Fv = qm.v2 (qm : Khối lượng 1 mét
chiều dài đai tra bảng13.3/22[TL3]). Fv = 0,105 . 10,592 = 11,8 (N)
F0 =
780.P1.K d
780.4,54.1,1
+ Fv =
+ 11,8 = 149, 6 ( N )
v.Cα .z
10,59.0,89.3
Lực tác dụng lên trục được tính theo 4.21/64[TL1]
Fr = 2.F0 .z.sin
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
α1
137,9o
= 2.149, 6.3.sin
= 1223, 2 ( N )
2
2
10
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
III. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
1. Chọn vật liệu:
Với đặc tính của động cơ đã chọn cùng yêu cầu của đầu bài ra và quan điểm thống nhất hóa
trong thiết kế nên ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau
Cụ thể theo bảng 61/92[TL1] ta chọn :
Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241...285 có σ b1 = 850 MPa, σ ch1 = 580 MPa
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB1 = 245
Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192...240 có σ b 2 = 750 MPa, σ ch 2 = 450 MPa
Do tốc độ quay và cường độ làm việc nhỏ hơn bánh nhỏ nên chọn độ rắn bánh
lớn thấp hơn 1015 .Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB2 = 230
A. Bộ truyền cấp nhanh: Bánh trụ răng thẳng, tỉ số truyền u1=4,2
2. Xác định ứng suất cho phép:
Theo bảng 62/94[TL1], với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180...350 ta có:
σ Ho lim = 2 HB + 70 ;
Trong đó
S H = 1,1 ;
o
H lim
và
σ Fo lim = 1,8 HB ;
o
F lim
S F = 1, 75
là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng
với số chu kì cơ sở
SH , SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB1 = 245
Chọn độ rắn bánh răng lớn là HB2 = 230
Vậy:
σ Ho lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa
σ Fo lim1 = 1,8 HB1 = 1,8.245 = 441MPa
σ Ho lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa
σ Fo lim 2 = 1,8 HB2 = 1,8.230 = 414 MPa
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
2,4
Theo 65/93[TL1]: N H 0 = 30 H HB
Do đó:
N Ho1 = 30.2452,4 = 16.106
N Ho 2 = 30.2302,4 = 13,9.106
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn:
N Fo = 4.106 (Vì chọn vật liệu là thép)
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
11
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Xác định hệ số tuổi thọ:
k HL = mH
mH 0
;
N HE
k FL = mF
mF 0
N FE
mH,mF:bậc của đường cong mỏi khi thu về tiếp xúc và uốn.
Do chọn độ rắn mặt răng HB<350 nên mH=6;mF=6.
Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương
Vì bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nên NHE, NHF được tính theo công thức 6
7/93[TL1]; 68/93[TL1]:
N HE =60.c.
Với
(
Ti 3
) ni .ti ;
Tmax
N FE =60.c.�(
Ti mF
T
n
) .ni .ti = 60.c. 1 .�( i ) mF .ti
Tmax
u1
Tmax
Ti
là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
ni
là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
ti
tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
c
số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
Tính bánh răng bị động:
N HE2 =60.c.�(
Ti 3 n1
t
480,1 �3 4
4�
) . .�ti . i = 60.1.
.�
1 . + 0, 7 3. �
.19000 = 87.10 6
Tmax u1
ti
4, 2 � 8
8�
NHE2 > NHo2 do đó lấy hệ số tuổi thọ KHL2 = 1;
N FE2 =60.c.
(
Lấy NHE2 = NHo2
Ti mF
480,1 �6 4
4�
) .ni .ti = 60.1.
.�
1 . + 0, 7 6. �
.19000 = 72,8.10 6
Tmax
4, 2 � 8
8�
NFE2 > NFo2 do đó lấy hệ số tuổi thọ KFL2 = 1, tương tự KFL1 = 1
Tính bánh răng chủ động:
NHE1> NHE2 > NHo1
NFE1> NFE2 > NFo1
Nên lấy hệ số tuổi thọ KHL1 = 1;
KFL1 = 1
Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép được tính theo công thức 61/91[TL1] và 6
2/91[TL1]
[σH ] =
σ Ho lim
.Z R .ZV .K xH .K HL
SH
[σF ] =
σ Fo lim
.YR .Ys .K xF .K FC .K FL
SF
Trong đó:
ZR
Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
ZV
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
( Độ rắn mặt răng HB < 350, ZV=0,85.v0,1)
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
12
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
KxH
Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
YR
Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng
Ys
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu đối với tập trung ứng suất.
KxF
Hệ số xét đến kích thước của bánh răng ảnh hưởng đối với độ bền uốn.
KFC
Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. Bộ truyền quay 1 chiều => KFC = 1
KHL; KFL
Hệ số tuổi thọ
SH ; SF
Hệ số an toàn khi tính tiếp xúc bền uốn.
Hlim
Flim
Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
Ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
Khi thiết kế sơ bộ ta lấy
ZR.ZV.KxH = 1 và
YR.Ys.KxF = 1
Vậy ta có
[σH ] =
σ H lim
.K HL
SH
[σ F] =
σ F lim
.K FL .K FC
SF
Thay số
[ σ H ]1 =
σ H lim1
560
.K HL1 =
.1 = 509 ( MPa )
SH
1,1
[σH ]2 =
σ H lim 2
530
.K HL 2 =
.1 = 481,8 ( MPa )
SH
1,1
[ σ F ]1 =
σ F lim1
441
.K FL1.K Fc =
.1.1 = 252 ( MPa )
SF
1, 75
[σF ]2 =
σ F lim 2
414
.K FL 2 .K Fc =
.1.1 = 236, 6 ( MPa )
SF
1, 75
Bộ truyền cấp nhanh là bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên theo công thức 612 ta có
[ σ H ] = [ σ H ] 2 = 481,8 ( MPa )
Ứng suất quá tải cho phép:
[ σ H ] max = 2,8.σ ch 2 = 2,8.450 = 1260 ( MPa )
[ σ F1 ] max = 0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464 ( MPa )
[ σ F 2 ] max = 0,8.σ ch 2 = 0,8.450 = 360 ( MPa )
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
13
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
3. Tính toán cấp nhanh
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Theo công thức 615a/96[TL1]
aw = K a ( u + 1) . 3
T1β.K H
[ σH ]
2
.u.ψba
Trong đó
aw
khoảng cách trục
Ka
hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng:
(
Tra bảng 65/96[TL1] ta được K a = 49,5 Mpa
1
3
)
T1
Mômen xoắn trên trục bánh chủ động T1=86727,8
[ σH ]
Ứng suất tiếp xúc cho phép [ σH ] = 481,8 ( MPa )
u
Tỉ số truyền u = 4,2
ψba =
bw
aw
bw là chiều rộng vành răng. Hộp khai triển => ψba = 0,3 0,5
Chọn
ψba = 0,3
ψbd = 0,53.ψba . ( u + 1) = 0,53.0,3. ( 4, 2 + 1) = 0,8
K Hβ
Hệ số kể đến sự phân bố không đềi tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính
về tiếp xúc
Tra bảng 67/98[TL1] => K Hβ = 1, 05
aw = K a ( u + 1) . 3
T1β.K H
[ σH ]
2
.u.ψba
= 49,5. ( 4, 2 + 1) . 3
86727,8.1,05
= 174, 45 mm
481,82 .4, 2.0,3
Lấy tròn aw = 175 mm
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
14
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
b. Xác định các thông số ăn khớp
Theo công thức 617[TL1] ta có m=(0,01 0,02).aw = 1,75 3,5
Theo tiêu chuẩn bảng 68/99[TL1] chọn m = 3
Chọn sơ bộ góc nghiêng β=10o, do đó cosβ = 0,9848 Theo 631/103[TL1]
Số bánh răng nhỏ:
z1 =
2.aw .cos β 2.175.cos10
=
= 22,1
m. ( u1 + 1)
3 ( 4, 2 + 1)
Lấy tròn z1=22
Số bánh răng lớn:
z2 = z1.u = 22.4, 2 = 92, 4
Lấy tròn z2=94
Tỉ số truyền thực tế sẽ là:
um =
Z 2 94
=
= 4, 27
Z1 22
Tính toán dịch chỉnh:
Theo 621/99[TL1]
aw =
m.zt m. ( z1 + z2 ) 3. ( 22 + 94 )
=
=
= 174
2
2
2
Vậy cần dịch chỉnh khoảng cách trục từ 174 lên aw2 = 175 mm
Tính hệ số dịch chỉnh tâm theo 622/100[TL1]
y=
aw 2
175
− 0,5.( z1 + z2 ) =
− 0,5.(22 + 94) = 0,33
m
3
Theo 623/100[TL1]
ky =
1000. y 1000.0,33
=
= 2,92
zt
114
Theo bảng 6.10a/101[TL1] ta có kx = 0,061
Do đó theo 6.24/100[TL1] hệ số giảm đỉnh răng:
∆y =
k x. zt 0, 061.(94 + 22)
=
= 0, 007
1000
1000
Theo 625/100[TL1] tổng hệ số dịch chỉnh xt
xt= y+ y = 0,33 + 0,007= 0,337
Theo 626/101[TL1] hệ số dịch chỉnh bánh 1:
�
� ( z2 − z1 ). y �
( 94 − 22 ) .0,33 �= 0, 006
x1 = 0,5. �
xt −
0,337 −
�
�= 0,5. �
zt
114
�
�
�
�
Hệ số dịch chỉnh của bánh 2 là:
x2= xtx2 =0,337 0,06 =0,277
Góc ăn khớp
tw
tính theo công thức 626/101[TL1]
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
15
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
0
22 + 94 ) .3.cos 20 0
Zt .m.cosα ( Z1 + Z 2 ) .m.cos 20
(
cosαtw =
=
=
= 0,934 � αtw = 20,880
2.aw1
2.aw1
2.175
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
16
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo 633/105[TL1]
2.T1.K H . ( um + 1)
bw .um .d w21
σH = Z M .Z H .Z ε .
[ σH ]
Trong đó:
ZM
Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp,
(
trị số ZM tra trong bảng 65/96[TL1]. ZM = 274 Mpa
ZH
Hệ số kể đến hình dáng bề mặt tiếp xúc Z H =
1
3
)
2.cosβ b
sin 2αtw
với βb là góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở. βb = 0
tw
: Góc ăn khớp
=> Z H =
Zε
tw
=20,88o
2.cos 0
= 1, 73
sin(2.20,88)
Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng. Tính theo công thức636/105[TL1]
�
�
�1
1 �
�
1 �
� 0
�1
εα = �
1,88 − 3, 2. � + �
.cos β = �
1,88 − 3, 2. � + �
cos 0 = 1, 7
�
�
�22 94 �
�
�
�Z1 Z 2 �
�
�
Zε =
KH
( 4ε− α )
3
=
4 − 1, 7
= 0,87
3
Hệ số tải trọng động khi tính về tiếp xúc, được tính theo thức639/106[TL1]
K H = K Hβ .K Hα.K Hv
Trong đó:
K Hβ
Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên bề rộng
vành răng. Tra bảng 67/98[TL1] => K Hβ = 1, 05
K Hα
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
đồng thời ăn khớp. Bánh răng thẳng => K Hα =1
K Hv
Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, trị số
K Hv tính theo công thức K HV = 1 +
νH
δ H .g0 .v.
νH .bw .d w1
với
2.T1β.K H α.K H
aw
um
Vận tốc vòng theo 640/106[TL1]
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
17
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
v=
π.d w1.n1 π.66, 4.480,1
=
1, 7 ( m / s ) với
60000
60000
d w1 =
2.aw
2.175
=
= 66, 4
um + 1 4, 27 + 1
Theo bảng 613/106[TL1] chọn cấp chính xác 9
Theo bảng 615/107[TL1] và 616/107[TL1]
δH
0,006; g 0
νH = 0, 006.73.1, 7.
73
175
= 4,8
4, 27
bw = ψba .aw = 0,3.175 = 52,5 ( mm )
K HV = 1 +
νH .bw .d w1
4,8.52,5.66, 4
= 1+
= 1, 09
2.T1β.K H α.K H
2.86727,8.1, 05.1
Vậy K H = K Hβ .K Hα.K Hv = 1, 05.1.1, 09 = 1,14
Thay số:
σH = Z M .Z H .Z ε .
2.T1.K H . ( um + 1)
2.86727,8.1,14. ( 4, 27 + 1)
= 274.1, 73.0,87.
= 423,5
2
bw .um .d w1
52,5.4, 27.66, 4 2
Theo 61/91[TL1] và 61a/93[TL1]
[ σH ] ' =
σoHlim
.Z R .ZV .K xH .K HL = [ σH ] .Z R .ZV .K xH
SH
Trong đó
ZR
Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
Cấp chính xác 9 => R z 10
40 μ m
ZR
0,9
ZV Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng, độ rắn mặt răng nhỏ hơn
350MPa nên ZV = 0,85.1,70,1 = 0,89
KxH Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.Đường kính vòng
đỉnh răng da<700mm => KxH = 1
σoHlim
.Z R .ZV .K xH .K HL = [ σH ] .Z R .ZV .K xH = 481,8.0,89.1 = 428,8 ( MPa )
[ σH ] ' =
SH
Ta có
σH < [ σH ] '
Mà chênh lệch
[ σH ] '− σH
[ σH ] '
=
428,8 − 423,5
= 0, 01 = 1%
428,8
Vậy độ bền tiếp xúc thỏa mãn điều kiện
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
18
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
d. Kiểm nghiệm độ bền uốn
Theo công thức 643/108[TL1] ta có σF 1 =
2.T1ε.KβF .Y 1.Y .YF
[ σF 1 ]
bw .d w1.m
Trong đó:
T1
Mômen xoắn trên trục chủ động T1= 86727,8
m
Môđun pháp
bw
Chiều rộng vành răng bw=52,5(mm)
d w1
đường kính vòng lăn bánh chủ động d w1 = 66, 4 ( mm )
Yε
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng Yε =
m=3 (mm)
1
1
=
= 0,588
ε α 1, 6998
Với ε α = 1, 6998 là hệ số trùng khớp ngang
Y
Hệ số kể đến độ nghiêng của răng β
0
Yβ
1
Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2
YF1,YF2
Theo 6.18/109[TL1] ta có
Z1
= Z1 = 22;
3
cosβ
= 92
ZV 1 =
ZV 2
Với hệ số dịch chỉnh x1=0,06;
x2=0,277
Tra bảng 618 được YF 1 = 3,87; YF 2 = 3,56
K F Hệ số tải trọng khi tính về uốn
K F
K Fβ .K Fα .K FV
Trong đó:
KFβ = 1,12 . Tra bảng 67/98[TL1] với ψbd =0,8
Theo bảng 6.14/107[TL1] chọn KF
KFV = 1 +
νF .b w .dw1
2F1 .K Fβ .K Fα
Trong đó: δ F
với νF
= 1,37
δ F .g0 .V
aw
um
0,016; v=1,7; g0=73
175
= 12, 7 ( m / s )
4, 27
� νF = 0, 016.73.1, 7
=>KFV=1 +
12, 7.52,5.66, 4
= 1,17
2.86727,8.1,12.1,37
KF=1,12.1,37.1,17 = 1,796
Ys Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đến tập trung ứng suất
Ys = 1,08 0,0695 .ln (m) Với m =3 mm
Thay số Ys=1,080,0695.ln 3 = 1,004
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
19
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
YR Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng , chọn yR= 1 ( bánh răng phay )
YxF Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn. YxF = 1 do da<400
[ σ F ]1 ' =
σ F 1lim
.K FL .K FC .YR .YS .K xF = [ σ F ] 1 .YR .YS .K xF = 252.1.1, 004.1 = 253 ( MPa )
S F1
[σF ]2 ' =
σ F 2lim
.K FL .K FC .YR .YS .K xF = [ σ F ] 2 .YR .YS .K xF = 236, 6.1.1, 004.1 = 237,5 ( MPa )
SF 2
Thay vào 6.43 ta có
σF 1 =
2.T1ε.KβF .Y 1.Y .YF
bw .d w1.m
σ F 2 = σ F 1
=
2.86727,8.1, 796.0,588.1.3,87
= 67,8 <
52,5.66, 4.3
YF 2
3,56
= 67,8
= 62, 4 ( Mpa ) <
YF 1
3,87
F2
F1
=253 MPa
=186,7 MPa
Như vậy độ bền uốn thỏa mãn
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
20
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Điều kiện về quá tải theo công thức 648/110[TL1] và 649/110[TL1] với Kqt = Tmax/T = 1,5
σH max = σH K qt = 401, 44 1,5 = 491, 66 < [ σH ] max = 1260 MPa
σF 1max = σF 1.K qt = 67,8.1,5 = 101, 7 < [ σF 1 ] max = 464 MPa
σF 2 max = σF 2 .K qt = 62, 4.1,5 = 93, 6 < [ σF 2 ] max = 360( Mpa)
Vậy khả năng quá tải đạt yêu cầu
5. Thông số và kích thước bộ truyền
Công thức tính
Kết quả
a= 0,5.(d2 + d1 ) = 0,5m(z2 + z1)/cosβ
aw=acosαt/cosαtw
d1=m.z1/cosβ
174
3
4,27
175
66
d2=m.z2/cosβ
dw1=2.aw/(u+1)
282
66,4
mm
mm
dw2= dw1.u
da
da1=d1+2(1+x1 ∆y ).m
283,5
72,3
mm
mm
289,6
mm
Đường kính đáy răng
df
da2=d2+2(1+x2 ∆y ).m
df1=d1 ( 2,5 2x1)m
58,9
mm
Đường kính cơ sở
db
df2=d2 ( 2,5 2x2).m
db1=d1cosα
276,1
62,02
mm
mm
db2=d2cosα
Góc nghiêng của răng
Góc prôfin gốc
Góc prôfin răng
Góc ăn khớp
Số bánh răng
β
α
αt
αtw
z1
264,99
0
20o
20o
20,88o
22
mm
Độ
Độ
Độ
Độ
Răng
Tổng hệ số dịch chỉnh
z2
xt
94
0,337
Răng
mm
0,06
mm
0,277
1,7
mm
Thông số
Kí
Khoảng cách trục chia
Mô đun
Tỉ số truyền
Khoảng cách trục
Đường kính chia
hiệu
a
m
u
aw
d
Đường kính lăn
dw
Đường kính đỉnh răng
Theo TCVN106571
αt=arctg(tgα/cosβ)
αtw=arccos(a.cosαt/aw)
xt=[(z2 + z1)(invαtw – invαt)]/(2.tgα)
x1
x2
Hệ số trùng khớp ngang ε α
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
ε α = [ z1.tgα a1 + z2 .tgα a 2 + ( z2 + z1 ).tgα tw ] /(2π )
21
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đơn
vị
mm
mm
mm
mm
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
B. Bộ truyền cấp chậm: Bánh trụ răng nghiêng
Tỉ số truyền u2 =
uhop
u1
=
14, 7
= 3,52
4,18
2. Xác định ứng suất cho phép:
Theo bảng 62/94[TL1], với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180...350 ta có:
S H = 1,1 ;
σ Ho lim = 2 HB + 70 ;
o
H lim
Trong đó
và
σ Fo lim = 1,8 HB ;
o
F lim
S F = 1, 75
là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng
với số chu kì cơ sở
SH , SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB3 = 260
Chọn độ rắn bánh răng lớn là HB4 = 245
Vậy:
σ Ho lim3 = 2 HB3 + 70 = 2.260 + 70 = 590MPa
σ Fo lim3 = 1,8HB3 = 1,8.260 = 468MPa
σ Ho lim 4 = 2 HB4 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa
σ Fo lim 4 = 1,8 HB4 = 1,8.245 = 441MPa
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
2,4
Theo 65/93[TL1]: N H 0 = 30 H HB
Do đó:
N Ho 3 = 30.2602,4 = 18.106
N Ho 4 = 30.2452,4 = 16.106
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn:
N Fo = 4.106 (Vì chọn vật liệu là thép)
Xác định hệ số tuổi thọ:
k HL = mH
mH 0
;
N HE
k FL = mF
mF 0
N FE
mH,mF:bậc của đường cong mỏi khi thu về tiếp xúc và uốn.
Do chọn độ rắn mặt răng HB<350 nên mH=6;mF=6.
Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương
Vì bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nên NHE, NHF được tính theo công thức 6
7/93[TL1]; 68/93[TL1]:
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
22
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
N HE =60.c.
Với
(
Ti 3
) ni .ti ;
Tmax
N FE =60.c.�(
Ti mF
T
n
) .ni .ti = 60.c. 1 .�( i ) mF .ti
Tmax
u1
Tmax
Ti
là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
ni
là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
ti
tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
c
số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
Tính bánh răng bị động:
N HE4 =60.c.�(
Ti 3 n1
t
480,1 �3 4
4�
) . .�ti . i = 60.1.
.�
1 . + 0, 7 3. �
.19000 = 87.10 6
Tmax u1
ti
4, 2 � 8
8�
NHE4 > NHo4 do đó lấy hệ số tuổi thọ KHL4 = 1;
N FE4 =60.c.
(
Lấy NHE4 = NHo4
Ti mF
480,1 �6 4
4�
) .ni .ti = 60.1.
.�
1 . + 0, 7 6. �
.19000 = 72,8.10 6
Tmax
4, 2 � 8
8�
NFE4 > NFo4 do đó lấy hệ số tuổi thọ KFL4 = 1, tương tự KFL4 = 1
Tính bánh răng chủ động:
NHE3> NHE4 > NHo3
NFE3> NFE4 > NFo3
Nên lấy hệ số tuổi thọ KHL3 = 1;
KFL3 = 1
Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép được tính theo công thức 61/91[TL1] và 6
2/91[TL1]
[σH ]
σ Ho lim
=
.Z R .ZV .K xH .K HL
SH
[σF ]
σ Fo lim
=
.YR .Ys .K xF .K FC .K FL
SF
Trong đó:
ZR
Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
ZV
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
( Độ rắn mặt răng HB < 350, ZV=0,85.v0,1)
KxH
Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
YR
Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng
Ys
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu đối với tập trung ứng suất.
KxF
Hệ số xét đến kích thước của bánh răng ảnh hưởng đối với độ bền uốn.
KFC
Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. Bộ truyền quay 1 chiều => KFC = 1
KHL; KFL
Hệ số tuổi thọ
SH ; SF
Hệ số an toàn khi tính tiếp xúc bền uốn.
Hlim
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
23
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Flim
Ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
Khi thiết kế sơ bộ ta lấy
ZR.ZV.KxH = 1 và
YR.Ys.KxF = 1
Vậy ta có
[σH ] =
σ H lim
.K HL
SH
[σ F] =
σ F lim
.K FL .K FC
SF
Thay số
[σH ]3 =
σ H lim3
560
.K HL 3 =
.1 = 509 ( MPa )
SH
1,1
[σH ]4 =
σ H lim 4
530
.K HL 4 =
.1 = 481,8 ( MPa )
SH
1,1
[σF ]3 =
σ F lim3
441
.K FL 3 .K Fc =
.1.1 = 252 ( MPa )
SF
1, 75
[σF ]4 =
σ F lim 4
414
.K FL 4 .K Fc =
.1.1 = 236, 6 ( MPa )
SF
1, 75
Bộ truyền cấp nhanh là bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên theo công thức 612 ta có
[σH ] =
[σH ]3 +[σH ]4
2
=
509 + 481,8
= 495, 4 ( MPa )
2
Ứng suất quá tải cho phép:
[ σ H ] max = 2,8.σ ch 4 = 2,8.450 = 1260 ( MPa )
[ σ F 3 ] max = 0,8.σ ch 3 = 0,8.580 = 464 ( MPa )
[ σ F 4 ] max = 0,8.σ ch 4 = 0,8.450 = 360 ( MPa )
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
24
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
Đồ án Chi Tiết Máy
Thày giáo hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
3. Tính toán cấp chậm
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Theo công thức 615a/96[TL1]
aw = K a ( u + 1) . 3
T1β.K H
[ σH ]
2
.u2 .ψba
Trong đó
aw
khoảng cách trục
Ka
hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng:
(
Tra bảng 65/96[TL1] ta được K a = 43 Mpa
1
3
)
T1
Mômen xoắn trên trục bánh chủ động T2= 350083
[ σH ]
Ứng suất tiếp xúc cho phép [ σH ] = 495, 4 ( MPa )
u2
Tỉ số truyền u2 = 3,52
ψba =
bw
aw
bw là chiều rộng vành răng. Hộp khai triển => ψba = 0,3 0,5
Chọn ψba = 0,3
ψbd = 0,53.ψba . ( u + 1) = 0,53.0,3. ( 4, 2 + 1) = 0,8
K Hβ
Hệ số kể đến sự phân bố không đềi tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính
về tiếp xúc
Tra bảng 67/98[TL1] => K Hβ = 1,12
aw = K a ( u2 + 1) . 3
T1β.K H
[ σH ]
2
.u2 .ψba
= 43. ( 3,52 + 1) . 3
350083.1,12
= 223,1( mm )
495,42 .3,52.0,3
Lấy tròn aw = 230 mm
b. Xác định các thông số ăn khớp
Theo công thức 617[TL1] ta có m=(0,01 0,02).aw = 2,3 4,6
Theo tiêu chuẩn bảng 68/99[TL1] chọn m = 3
Chọn sơ bộ góc nghiêng β=10o, do đó cosβ = 0,9848 Theo 631/103[TL1]
Số bánh răng nhỏ: z1 =
2.aw .cos β 2.230.cos10
=
= 33, 4
m. ( u2 + 1)
3 ( 3,52 + 1)
Số bánh răng lớn: z4 = z3 .u = 33.3,52 = 116,16
Tỉ số truyền thực tế sẽ là: um =
Lấy tròn z3=33
Lấy tròn z4=116
z4 116
=
= 3,52
z3 33
Góc nghiêng β:
cos =
m( z3 + z4 ) 3.(116 + 33)
=
= 0,9717 =130 39’14”=13,65o
2.aw
2.230
Cơ điện tử 2 K49 ĐHBKHN
25
Sv thực hiện: Lê Viết Minh Đức
