Thiết kế hệ thống dẫ động xích tải

Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 1
Đề số 1

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI



Hệ thống dẫn động xích tải gồm :

1 – Động cơ điện ; 2 – Bộ truyền đai thang ; 3 – Hộp giảm tốc bánh răng trụ ;
4 – Nối trục đàn hồi ; 5 – Bộ phận công tác – Xích tải .

Số liệu thiết kế : phương án 1
- Lực vòng trên xích tải , F ( N ) : 2000
- Vận tốc xích tải , v ( m/s ) : 3,65
- Số răng đĩa xích tải dẫn , z ( răng ) : 11
- Bước xích tải , p ( mm ) : 110
- Thời gian phục vụ , L ( năm ) : 4
- Quay một chiều , làm việc hai ca , tải va đập nhẹ .
( 1 năm làm việc 300 ngày , 1 ca làm việc 8 giờ )
- Chế độ tải :
1
T T=
;
1
60t =
giây ;
2
0,6T T=

;
2
12t =
giây
- Sai số vòng quay trục máy công tác so với yêu cầu
5%≤


Yêu cầu :
• Bài tập lớn số 1 : Chọn động cơ điện , phân phối tỉ số truyền
• Bài tập lớn số 2 : Thiết kế bộ truyền đai thang
• Bài tập lớn số 3 : Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ
• Bài tập lớn số 4 : Thiết kế 2 trục trong hộp giảm tốc
• Bài tập lớn số 5 : Thiết kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc

Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 2
MỤC LỤC


Phần IV : Thiết kế 2 trục trong hộp giảm tốc……….……………...………………….3

Trục 1 …………………………………………………………………………………….4

Trục 2 ……………………………………………………………………………………10

Nối trục đàn hồi………………………………………………………………………….17

Phần V : Thiết kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc..…………………………………..18

Thiết kế ổ trên trục 1……………………………………………………………………..18

Thiết kế ổ trên trục 2……………………………………………………………………..20

Tài liệu tham khảo..…………………………………………………………………….23

Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 3
PHẦN 4

THIẾT KẾ 2 TRỤC TRONG HỘP GIẢM TỐC



Sơ đồ chọn chiều dài các trục :


Bbr/2 + Bol/2 + 25
Bbr/2 + Bol/2 + 25
Bd/2 + Bol/2 + 25
Bntruc + Bol/2 + 25



Sơ đồ phân tích lực tác động lên các trục :


Fr
T1
Ft1
Fa1

Fr1
Fk
T2
Ft2
Fa2
Fr2


Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 4
I. TRỤC 1

1. Chọn vật liệu

Chọn thép C45 với 600
b
MPa
σ
= ,
1
[ ] 50
F
MPa
σ
−
= ,
[ ] 20 25MPa
τ
= ÷

2. Chọn kích thước chiều dài trục :

82 , 69 , 24
d br ol
B mm B mm B mm= = =

71,5
71,5
78


3. Đặt lực tác dụng lên trục:


Fr
Ft1
Fa1
T1
Ma1
RAy
RAx
RBy
RBx
T1
Fr1


Với

1 1 1
1
a1 a1 a1
99450,822 , 1581,084 , 3139 , 1206,605
63,3663
1066,158 , 1066,158 33780
2 2
r t r
T Nmm F N F N F N
d
F N M F Nmm
= = = =
= = = =


4. Tính phản lực các gối tựa :

- Theo ph
ươ
ng
đứ
ng :

1 a1
1 a1
1 1
/ 0 143 71,5 78 0
78 71,5

22,88
143
2810,57
B Ay r r
r r
Ay
Ay By r r By r r Ay
M R F M F
F F M
R N
R R F F R F F R N
= ⇔ − − + =
− + +
⇔ = = −
+ = + ⇔ = + − =


Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 5
- Theo phương ngang :
1
1
1
71,5
/ 0 143 71,5 0 1569,5
143
1569,5
t
B Ax t Ax

Bx t Ax
F
M R F R N
R F R N
= ⇔ − = ⇔ = =
= − =


5. Biểu đồ nội lực

Môment u
ố
n
x
M


1635,92
35415,92
123324


Môment u
ố
n
y
M

112219,25

Môment xo
ắ
n T
99450,822



6. Môment tại tiết diện nguy hiểm

Ti
ế
t di
ệ
n nguy hi
ể
m t
ạ
i g
ố
i B

2 2 2 2 2
0,75 123324 0,75.99450,822 150421,6
x y
M M M T Nmm= + + = + =


7. Đường kính tại tiết diện nguy hiểm

- Ký hi
ệ
u ti
ế
t di
ệ
n 1-3 là tr
ụ
c 1 , ti
ế
t di
ệ
n th
ứ
3 t
ừ
trái qua
Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 6
3
3
13
1
150421,6
31,1
0,1[ ] 0,1.50
F
M
d mm

σ
−
≥ = =

Do tiết diện nguy hiểm có lắp ổ lăn nên chọn
13
30d mm=
Ta chọn các đường kính còn lại
11 12 14
30 , 32 , 28d mm d mm d mm= = =

- Kiểm tra tại tiết diện 1-2 :

2 2 2 2 2 2
0,75 1635,92 112219,25 0,75.99450,822 141470
x y
M M M T Nmm= + + = + + =

3
3
12
1
141470
30,47 32
0,1[ ] 0,1.50
F
M
d mm mm
σ
−

≥ = = <

8. Tính toán chọn then bằng :

- Ch
ọ
n v
ậ
t li
ệ
u then b
ằ
ng là thép 45 có

Ứ
ng su
ấ
t c
ắ
t cho phép [ ] 60
C
MPa
τ
=
Ứ
ng su
ấ
t d
ậ
p cho phép [ ] 100

d
MPa
σ
=

- Ch
ọ
n then b
ằ
ng t
ạ
i v
ị
trí l
ắ
p bánh r
ă
ng

Theo TCVN 2261 -77 b
ả
ng 9.1a tài li
ệ
u [II]
12
1 2
32 , 10 , 8
5 , 3,3 , 45
d mm b mm h mm
t mm t mm l mm

= = =
= = =

Chi
ề
u dài làm vi
ệ
c c
ủ
a then
đầ
u tròn
1
45 10 35l l b mm= − = − =


- Ki
ể
m tra
ứ
ng su
ấ
t c
ắ
t :

1
12 1
2 2.99450,822
17,76 [ ] 60

32.35.10
c c
T
MPa MPa
d l b
τ τ
= = = < =

- Kiểm tra ứng suất dập :

1
12 1
2
2.99450,822
59,2 [ ] 100
( ) 32.35(8 5)
d d
t
T
MPa MPa
d l h t
σ σ
= = = < =
− −


- Ch
ọ
n then b
ằ

ng t
ạ
i v
ị
trí l
ắ
p bánh
đ
ai

Theo TCVN 2261 – 77 b
ả
ng 9.1a tài li
ệ
u [II] :
14
1 2
28 , 8 , 7
4 , 2,8 , 56
d mm b mm h mm
t mm t mm l mm
= = =
= = =

Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 7
Chiều dài làm việc của then 1 đầu tròn , 1 đầu bằng :
1
/ 2 56 8 / 2 52l l b mm= − = − =

- Kiểm tra ứng suất cắt :

1
14 1
2 2.99450,822
17 [ ] 60
28.52.8
c c
T
MPa MPa
d l b
τ τ
= = = < =

- Kiểm tra ứng suất dập :

1
14 1
2
2.99450,822
45,5 [ ] 100
( ) 28.52(7 4)
d d
t
T
MPa MPa
d l h t
σ σ
= = = < =

− −


9. Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi :

T
ạ
i ti
ế
t di
ệ
n 1-2 :

* H
ệ
s
ố
an toàn v
ề
m
ỏ
i ch
ỉ
xét
đế
n
ứ
ng su
ấ
t pháp ( thay

đổ
i theo chu k
ỳ

đố
i x
ứ
ng )
1
a
m
s
K
σ
σ
σ
σ
σ
σ
ψ σ
ε β
−
=
+


Trong
đ
ó :

-
1
σ
−
: gi
ớ
i h
ạ
n m
ỏ
i c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u
1
0,5 0,5.600 300
b
MPa
σ σ
−
= = =

- H
ệ
s
ố
xét

đế
n
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a s
ự
t
ậ
p trung
ứ
ng su
ấ
t
đế
n
độ
b
ề
n m
ỏ
i
K
σ
:
Tr
ụ
c có rãnh then , tra b

ả
ng 10.8 tài li
ệ
u [ I ] ta có
1,75
K
σ
=

- H
ệ
s
ố
kích th
ướ
c
σ
ε
: tra b
ả
ng 10.3 tài li
ệ
u [I] ta có
0,88
σ
ε
=

- H
ệ

s
ố
t
ă
ng b
ề
n b
ề
m
ặ
t
β
: tra b
ả
ng 10.4 tài li
ệ
u [I] ta có
0,8
β
=

- H
ệ
s
ố
xét
đế
n
ả
nh h

ưở
ng c
ủ
a
ứ
ng su
ấ
t trung bình
đế
n
độ
b
ề
n m
ỏ
i
σ
ψ
:
Theo hình 2.9 tài li
ệ
u [I] ta có 0,05
σ
ψ
=

-
Ứ
ng su
ấ

t pháp c
ự
c
đạ
i
12
max
12
x
M
W
σ
=

V
ớ
i môment c
ả
n u
ố
n
3 2 3 2
3
12 1 12 1
12
12
( ) 32 10.5(32 5)
2645,8
32 2 32 2.32
x

d bt d t
W mm
d
π π
− −
= − = − =

T
ổ
ng môment u
ố
n
2 2 2 2
33780 112219,25 117193,21
x y
M M M Nmm= + = + =


12
max
12
117193,21
44,3
2645,8
x
M
MPa
W
σ
= = =

-
Ứ
ng su
ấ
t trung bình
0
m
σ
=

-
Ứ
ng su
ấ
t pháp biên
độ

max
44,3
a
MPa
σ σ
= =

Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 8
Vậy :
1

300
2,72
1,75.44,3
0,88.0,8
a
m
s
K
σ
σ
σ
σ
σ
σ
ψ σ
ε β
−
= = =
+


* Hệ số an toàn về mỏi chỉ xét đến ứng suất tiếp ( thay đổi theo chu kỳ động dương )
1
a
m
s
K
τ
τ
τ

τ
τ
τ
ψ τ
ε β
−
=
+


Trong đó :

-
1
τ
−
: gi
ới hạn mỏi của vật liệu
1
0,25 0,25.600 150
b
MPa
τ σ
−
= = =
-Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi K
τ
:
Trục có rãnh then , tra bảng 10.8 tài liệu [ I ] ta có 1,5K
τ

=
-Hệ số kích thước
τ
ε
: tra bảng 10.3 tài liệu [I] ta có 0,81
τ
ε
=
-Hệ số tăng bền bề mặt
β
: tra bảng 10.4 tài liệu [I] ta có
0,8
β
=

-Hệ
s
ố
xét
đế
n
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a
ứ
ng su
ấ

t trung bình
đế
n
độ
b
ề
n m
ỏ
i
τ
ψ
:
Theo hình 2.9 tài li
ệ
u [I] ta có 0
τ
ψ
=
-
Ứ
ng su
ấ
t ti
ế
p c
ự
c
đạ
i
12

max
012
T
W
τ
=

V
ớ
i môment c
ả
n xo
ắ
n
3 2 3 2
3
12 1 12 1
012
12
( ) 32 10.5(32 5)
5861,2
16 2 16 2.32
d bt d t
W mm
d
π π
− −
= − = − =

Môment u

ố
n
99450,822T Nmm
=

12
max
012
99450,822
16,97
5861,2
T
MPa
W
τ
= = =

-
Ứ
ng su
ấ
t ti
ế
p trung bình
max
8,485
2
m
MPa
τ

τ
= =

- Ứng suất tiếp biên độ
max
8,485
2
a
MPa
τ
τ
= =


Vậy :
1
150
7,64
1,5.8,485
0,81.0,8
a
m
s
K
τ
τ
τ
τ
τ
τ

ψ τ
ε β
−
= = =
+


Hệ số an toàn :

2 2 2 2
2,72.7,64
2,56 [ ] 1,5 2,5
2,72 7,64
s s
s s
s s
σ τ
σ τ
= = = > = ÷
+ +


Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn
________________________________________________________________________
SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 9
Tại các tiết diện còn lại :


Tiết
diện

M T
K
σ

max
σ
K
τ

max
τ
s
σ
s
τ

s

1-1 0 0 1 0 1 0 - - -
1-2 117193,21 99450,822 1,75 44,3 1,5 16,97 2,72 7,64 2,56
1-3 123324 99450,822 1 46,5 1 18,77 4,54 10,36 4,16
1-4 0 99450,822 1,75 0 1,5 - - - -



10. Kết cấu trục 1



15 24 40 80

78
71,571,5
8954
30
28
32
30
R
5
R
4