Đồ án Thiết kế hệ thống tự động cơ khí
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
LỜI NÓI ĐẦU
hiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi cơ bản trong cơ
khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí
hiện đại. Vì vậy việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc
rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hóa đất nước. Hiểu biết, năm vững và vận
dụng tốt lý thuyết vào việc thiết kế các hệ truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối
với sinh viên.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai
trò quan trọng trong cuộc sống cũng như trong sản xuất. Đối với các hệ truyền động
thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.
Đồ án thiết kế trạm dẫn động băng tải giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta
có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn như Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy,
Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí, Dung Sai và Kỹ Thuật Đo… Và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan
về việc thiết kế cơ khí. Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc
thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, bộ truyền xích,..
thêm vào đó, trong quá trình thực hiện sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ
Autocad, Inventor, điều rất cần thiết cho một sinh viên cơ khí.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy trong khoa đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình
thực hiện đồ án.
Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận
được ý kiến từ thầy cô và các bạn. Trong quá trình thiết kế tài liệu chính mà em tham khảo
là cuốn “Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí – tập 1, 2” của tác giả Trịnh Chất và Lê
Văn Uyển.
GVHD: ThS Hồ Ngọc Thế Quang
SVTH: Nguyễn Văn Vương
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2012
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 1
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
Mục Lục
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................1
PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN .....................................................................4
1. Chọn động cơ điện:..............................................................................................................................4
2. Phân phối tỷ số truyền: ........................................................................................................................5
3. Kết quả tính toán:.................................................................................................................................6
PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH ...............................................................................................7
1. Chọn loại xích......................................................................................................................................7
2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích ..............................................................................7
a. Chọn số răng đĩa xích.......................................................................................................................7
b. Kiểm nghiệm xích về độ bền ...........................................................................................................9
c. Xác định đường kính đĩa xích........................................................................................................10
d. Xác định các lực tác dụng lên đĩa xích: .........................................................................................12
PHẦN III: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG ..............................................................................14
1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: .......................................................................................................14
2. Xác định ứng suất cho phép:..............................................................................................................14
3. Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: ...........................................................16
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:..................................................................................................16
b. Xác định các thông số ăn khớp: .....................................................................................................17
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: ..........................................................................................17
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:.................................................................................................20
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải:........................................................................................................22
f. Các thông số và kích thước bộ truyền:...........................................................................................22
4. Tính toán cấp chậm: Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: ................................................................22
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:..................................................................................................22
b. Xác định các thông số ăn khớp: .....................................................................................................23
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: ..........................................................................................24
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:.................................................................................................25
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải:........................................................................................................27
f. Bảng các thông số và kích thước bộ truyền ...................................................................................27
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 2
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN ....................................................................................................28
1. Chọn vật liệu:.....................................................................................................................................28
2. Xác định sơ bộ đường kính trục: .......................................................................................................28
3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: ...................................................................28
a. Sơ đồ đặt lực: .................................................................................................................................29
b. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:..........................................................................29
4. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: .....................................................................................................37
5. Tính kiểm nghiệm độ bền của then....................................................................................................40
PHẦN V: CHỌN Ổ LĂN.............................................................................................................................42
1. Chọn ổ lăn cho trục 1:........................................................................................................................42
a. Chọn loại ổ lăn:..............................................................................................................................42
b. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:...................................................................................................42
2. Chọn ổ lăn cho trục 2:........................................................................................................................44
a. Chọn loại ổ lăn:..............................................................................................................................44
b. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:...................................................................................................45
3. Chọn ổ lăn cho trục 3:........................................................................................................................47
a. Chọn loại ổ lăn:..............................................................................................................................47
b. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:...................................................................................................48
PHẦN VI: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, BÔI TRƠN.........................................................................50
ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP ............................................................................................................................50
1. Tính kết cấu của vỏ hộp:....................................................................................................................50
2. Bôi trơn trong hộp giảm tốc:..............................................................................................................50
3. Dầu bôi trơn hộp giảm tốc:................................................................................................................50
4. Lắp bánh răng trên trục:.....................................................................................................................50
5. Điều chỉnh sự ăn khớp.......................................................................................................................50
PHẦN VII: CHỌN CẤP CHÍNH XÁC LẮP GHÉP....................................................................................53
1. Chọn cấp chính xác............................................................................................................................53
2. Chọn kiểu lắp:....................................................................................................................................53
3. Dung sai:............................................................................................................................................53
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 3
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN
1. Chọn động cơ điện:
Số liệu đề cho:
- Công suất trục công tác (kw): Nct = 8,5 (kW)
- Tốc độ quay trục công tác (vg/ph): nct = 30 vòng/phút
- Thời gian làm việc: 5 năm, 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ.
Hiệu suất chung trên động cơ:
휂푐ℎ = 휂푘푛 ∗ 휂2푏푟 ∗ 휂4표푙 ∗ 휂푥
Theo bảng 2.3 trang 19 (tài liệu 1) ta có:
:
Hiệu suất chung của hộp giảm tốc
휂푐ℎ
=1:
Hiệu suất của khớp nối
휂푘푛
휂푏푟
=0,97: Hiệu suất của bánh răng
=0,99: Hiệu suất của ổ lăn
휂표푙
=0,95:
Hiệu suất của xích
⇒ 휂푐ℎ = 1 ∗ 0,972 ∗ 0,994 ∗ 0.95 = 0,86
휂푥
푀21 ∗ 푡1 + 푀22 ∗ 푡2
푡1 + 푡2
8,52 ∗ 0,7푡푐푘 + (0,8 ∗ 8,5)2 ∗ 0,3푡푐푘
푀푡đ =
=
= 8,028 (푘푊)
0,7푡푐푘 + 0,3푡푐푘
Công suất cần thiết cho động cơ:
푀푡đ 8,028
푁푐푡 =
=
= 9,33 (푘푊)
휂푐ℎ
0,86
푖푡 = 12
푖푥 = 2,5
Số vòng quay sơ bộ:
; ta chọn
(vg/ph)
⇒푛푠푏 = 30.12.2,5 = 900
푛푠푏 = 푛푐푡.푖푡.푖푥
푁đ푐 = 11 푘푊
푛đ푐 = 970 푣ò푛푔/푝ℎú푡
Chọn động cơ: 4A160S6Y3 có
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 4
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
2. Phân phối tỷ số truyền:
Tỷ số truyền chung của hộp giảm tốc
푛đ푐 970
푖푐ℎ =
=
= 32,3
푛푐푡
30
Trong đó:
푖푐ℎ = 푖푥 ∗ 푖퐻퐺푇 = 푖푥 ∗ 푖푏푟1 ∗ 푖푏푟2 = 32,3
32,3 = 12,92
2,5
Dựa vào bảng 2.4 trang 21 ta chọn
푖푥 = 2,5 ⟹푖푏푟1 ∗ 푖푏푟2
=
Đối với hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ khai triển thì
푖푏푟1 ≃ 1,25푖푏푟2
푖푏푟1 = 4
푏푟2 = 3,2
⇒
푖
• Vòng quay
푛1 = 푛đ푐 = 970 (
푣ò푛푔 푝ℎú푡
)
푛1
970
4
푣ò푛푔 푝ℎú푡)
= 243 (
푛2 = 푖
=
=
푏푟1
푛2
243
3,2
푣ò푛푔 푝ℎú푡)
푛3 = 푖
= 76 (
푏푟2
푛3
76
2,5 = 30 (
푣ò푛푔 푝ℎú푡)
푛4 =
=
푖푥
• Công suất
푁푐푡 = 9,33 (푘푊)
푁1 = 푁푐푡 ∗ 휂푘푛 ∗ 휂표푙 = 9,33 ∗ 1 ∗ 0,99 = 9,2367 (푘푊)
푁2 = 푁1 ∗ 휂푏푟 ∗ 휂표푙 = 9,2367 ∗ 0,97 ∗ 0,99 = 8,87 (푘푊)
푁3 = 푁2 ∗ 휂푏푟 ∗ 휂표푙 = 8,87 ∗ 0,97 ∗ 0,99 = 8,52 (푘푊)
푁4 = 푁3 ∗ 휂푥 ∗ 휂표푙 = 8,52 ∗ 0,95 ∗ 0,99 = 8,01 (푘푊)
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 5
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
• Mômen xoắn
9,55.106 ∗ 푁푐푡 9,55.106 ∗ 9,33
푀đ푐 =
=
= 91857,2 (푁푚푚)
푛đ푐
970
9,55.106 ∗ 푁1 9,55.106 ∗ 9,2367
푀1 =
=
= 90938,6 (푁푚푚)
푛1
970
9,55.106 ∗ 푁2 9,55.106 ∗ 8,87
푀2 =
푀3 =
=
= 348594,7 (푁푚푚)
= 1070605,3 (푁푚푚)
푛2
243
9,55.106 ∗ 푁3 9,55.106 ∗ 8,52
=
푛3
76
9,55.106 ∗ 푁푐푡 9,55.106 ∗ 8,01
푀4 =
=
= 2549850 (푁푚푚)
푛4
30
3. Kết quả tính toán:
Trục
Động cơ I
II
III
IV
Thông số
Công suất N (kW)
Tỷ số truyền i
9,33
9,24
8,87
8,52
8,01
4
3,2
2,5
Vòng quay n (vòng/phút) 970
970
243
76
30
Mômen xoắn M (Nmm)
91857,2 90938,6 348594,7 1070605,3 2549850
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 6
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH
1. Chọn loại xích
Do bộ truyền tải không lớn, ta chọn loại xích ống – con lăn một dãy, gọi là xích
con lăn một dãy. Loại xích này chế tạo đơn giản, giá thành hạ và độ bền mỏi cao.
2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích
a. Chọn số răng đĩa xích
- Số răng đĩa xích nhỏ được xác định theo công thức:
푧1 = 29 ― 2 ∗ 푖푥 ≥ 19
Với
푖푥 = 2,5 ⟹ 푧1 = 29 ― 2 ∗ 2,5 = 24 > 19
Vậy chọn (răng)
푧1 = 25
- Tính số răng đĩa xích lớn:
푧2 = 푖푥 ∗ 푧1 ≤ 푧푚푎푥
, từ đó ta tính được
Đối với xích con lăn
푧푚푎푥 = 120
푧2 = 2,5 ∗ 25 = 62,5 (푟ă푛푔)
răng.
Chọn
푧2 = 63 < 푧푚푎푥 = 120
- Theo công thức 5.3 tài liệu (1), công suất tính toán
푃푡 = 푃.푘.푘푧.푘푛 ≤ [푃]
Trong đó: – công suất tính toán
푃푡
P – công suất cần truyền, P=8,52 kW
– công suất cho phép
[푃]
Với z1=25, kz = 25/z1 = 1; với n01 = 1000 vòng/phút, kn = n01/n1 = 1000/970 = 1,03
Hệ số k được xác định theo công thức 5.4 tài liệu (1)
푘 = 푘0.푘푎.푘đ푐.푘푏푡.푘đ.푘푐
Trong đó các hệ số thành phần được chọn theo bảng 5.6 tài liệu (1), với:
-
– hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền,
푘0 = 1
푘0
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 7
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
-
-
-
-
-
– hệ số ảnh kể đến ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích; với a =
푘푎
(30..50)p, ta có
푘푎 = 1
– hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng với trường hợp trục
푘đ푐
không điều chỉnh được, kđc = 1,25
– hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn; với trường hợp làm việc có bụi, chất
푘푏푡
lượng bôi trơn bình thường, ta chọn kbt = 1,3
– hệ số tải trọng động, với trường hợp tải trọng vừa (tải trọng va đập nhẹ), ta
푘đ
chọn kđ = 1,2
– hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, với trường hợp số ca làm việc là
푘푐
2 ca, ta chọn kc = 1,25
Vậy k = 1.1.1,25.1,3.1,2.1,25 = 2,4375
P = 8,51*2,4375*1*1,03 = 21,37 (kW)
⟹
t
Theo bảng 5.5 tài liệu (1) với n01 = 1000 vòng/phút, chọn bộ truyền xích 1 dãy có
bước xích p = 25,4 mm thỏa mãn điều kiện bền mòn:
P <
t
= 34,7 kW
[푃]
Đồng thời theo bảng 5.8 tài liệu (1), p < pmax
- Khoảng cách trục a = 40p = 40*25,4=1016 (mm)
Theo công thức (5.12) tài liệu (1), số mắt xích:
2푎 푧1 + 푧2 (푧2 ― 푧1)2.푝 2.1016 25 + 63 (63 ― 25)2.25,4
푥 =
+
+
=
+
+
= 124,9
푝
2
4휋2푎
25,4
2
4휋2.1016
Lấy số mắt xích chẵn xc = 126, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13) tài liệu (1):
2
(푧2 ― 푧1)
푎∗ = 0,25푝 푥푐 ― 0,5(푧2 + 푧1) + [푥푐 ― 0,5(푧2 + 푧1)]2 ― 2.
휋
Theo đó ta tính được
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 8
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
2
(63 ― 25)
푎∗ = 0,25.25,4 126 ― 0,5(63 + 25) + [126 ― 0,5(63 + 25)]2 ― 2.
푎∗ = 1030 (푚푚)
휋
Để xích không chịu lực căng quá lớn, ta cần phải giảm khoảng cách trục đi một lượng:
∗
∗, ta chọn
Δ푎 = (0,002…0,004)푎
Δ푎 = 0,003.푎 = 3 (푚푚)
⟹푎 = 푎∗ ― Δ푎 = 1030 ― 3 = 1027 (푚푚)
- Số lần va đập của xích
푧1.푛4
25.30
푖 =
=
= 0,4
15.푥
15.126
Theo bảng 5.9 – tr 85, tài liệu (1), ta có [i] = 30
, sự va đập của các mắt xích vào các răng trên đĩa xích đảm
[푖]
⟹푖 = 0,4 < = 30
bảo, không gây ra hiện tượng gãy răng và đứt má xích.
b. Kiểm nghiệm xích về độ bền
Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu tải trọng va đập,
trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn
푄
푠 =
(퐾đ.퐹푡 + 퐹표 + 퐹푣)
Theo bảng 5.2 tài liệu (1)
- Tải trọng phá hỏng Q = 56700 (N)
- Khối lượng một mét xích q = 2,6kg
- Kđ – Hệ số tải trọng động, theo bảng 5.6, tài liệu (1), tải trọng động va đập
nhẹ, ta chọn Kđ = 1,2
- v – vận tốc trên đĩa dẫn z1:
푍1.푝.푛4 25.25,4.970
푣 =
=
= 10,27 ( 푚 푠 )
60000
60000
Ft – lực vòng trên đĩa xích:
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 9
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
1000.푃4 1000.8,01
퐹푡 =
=
= 780 (푁)
푣
10,27
퐹푣 = 푞.푣2 = 2,6.0,31752 = 0,26 (푁)
퐹0 = 9,81.푘푓.푞.푎
Trong đó: kf là hệ số phụ thuộc vào độ võng f của xích và vị trí bộ truyền,
kf=4 với bộ truyền nghiên một góc dưới 400 so với phương nằm ngang
⟹퐹0 = 9,81.4.2,6.1,027 = 104,78 (푁)
Từ đó ta tính được
56700
푠 =
= 54,45
(1,2.780 + 104,78 + 0,26)
Theo bảng 5.10, tài liệu (1), với n1=1000 (vòng/phút), ta có [s]=12,9
s = 54,45 > [s]=12,9; bộ truyền xích đảm bảo độ bền
⟹
c. Xác định đường kính đĩa xích
Theo công thức (5.17) và bảng 13.4 tài liệu (1):
o Đường kính vòng chia d1 và d2:
푝
25,4
180
푑1 =
=
= 203 (푚푚)
휋
푠푖푛
푠푖푛
푠푖푛
푧1
25
푝
25,4
푑2 =
=
= 510 (푚푚)
휋
180
63
푠푖푛
푧2
o Đường kính vòng đỉnh da1 và da2:
휋
180
25
푑푎1 = 푝 0,5 + 푐표푡푔
푑푎2 = 푝 0,5 + 푐표푡푔
= 25,4. 0,5 + 푐표푡푔
= 25,4. 0,5 + 푐표푡푔
= 214 (푚푚)
= 522 (푚푚)
푧1
휋
180
63
푧2
o Đường kính vòng đáy (chân) răng df1 và df2:
; trong đó r là bán kính đáy răng, được xác định theo công thức:
푑푓1 = 푑푎1 ―2푟
, với d = 15,88 (mm), theo bảng 5.2 tài liệu (1)
푟 = 0,5025.푑1 +0.05
1
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 10
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
⟹ 푟 = 0,5025.15,88 + 0.05 = 8,03 (푚푚)
Do đó
푑푓1 = 푑푎1 ― 2푟 = 214 ― 2.8,03 = 198 (푚푚)
푑푓2 = 푑푎2 ― 2푟 = 522 ― 2.8,03 = 506 (푚푚)
▪ Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích:
Ứng xuất tiếp xúc trên mặt răng đĩa xích phải nghiệm điều kiện:
휎퐻
푘푟(퐹푡.퐾đ + 퐹푣đ).퐸
휎퐻 = 0,47.
≤ [휎퐻]
퐴.푘đ
Trong đó:
o
o
o
- ứng suất tiếp xúc cho phép, theo bảng 5.11, tài liệu (1)
[휎퐻]
– lực vòng trên đĩa xích,
퐹푡
퐹푡 = 780 (푁)
– lực va đập m dãy xích (m=1), tính theo công thức:
퐹푣đ
퐹푣đ = 13.10―7.푛1.푝3.푚 = 13.10―7.970.25,43.1 = 20,66(푁)
o
o
o
– hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy,
(xích 1 dãy)
푘đ = 1
푘đ
퐾đ
푘푟
– hệ số tải trọng động,
퐾đ = 1,2
– hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc vào z (tr 87-tài
liệu (1), với z1 = 25, kr1 = 0,42
퐸 = 2.퐸 .퐸
1
2
o
o
- môđun đàn hồi, với E1, E2 lần lược là môđun đàn hồi của vật liệu
퐸1 퐸2
con lăn và đĩa xích, lấy E = 2,1.105 Mpa
– diện tích chiếu của bản lề, mm2, theo bảng 5.12, tài liệu (1), ta có A=180
퐴
mm2
Thay các số liệu vào công thức ta tính được:
- Ứng suất tiếp xúc trên đĩa xích 1:
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 11
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
0,42.(780.1,2 + 20,66).2,1.105
180.1
휎퐻1 = 0,47.
= 321,79 (푀푃푎)
- Ứng suất tiếp xúc trên đĩa xích 2:
Với z2 = 63, kr2 = 0,217
퐹푣đ = 13.10―7.푛4.푝3.푚 = 13.10―7.30.25,43.1 = 0,64(푁)
0,217.(780.1,2 + 0,64).2,1.105
180.1
⟹휎퐻2 = 0,47.
= 228,87 (푀푃푎)
Như vậy:
(푀푃푎) [휎 ]
휎퐻1 = 321,79
휎퐻2 = 228,87
<
= 550 (푀푃푎)
= 550 (푀푃푎)
퐻
(푀푃푎) [휎 ]
<
퐻
Ta có thể dùng vật liệu chế tạo đĩa xích là gang xám CҶ 24-44, phương pháp nhiệt luyện là
tôi và ram, đạt độ rắn là HB = 350 sẽ đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng của hai đĩa
xích.
d. Xác định các lực tác dụng lên đĩa xích:
Lực căng trên bánh xích chủ động F1 và trên bánh xích bị động F2
F1 = Ft + F2; F2 = F0 + Fv
Trong tính toán thực tế, ta có thể bỏ qua lực F0 và Fv nên F1 = Ft vì vậy lực tác dụng lên
trục được xác định theo công thức:
퐹푟 = 푘푥.퐹푡
Trong đó: kx – hệ số kể đén ảnh hưởng của trọng lượng xích, với kx = 1,15 khi bộ truyền
nằm ngang hoặc nghiêng một góc 400;
Ft – lực vòng trên đĩa xích, Ft = 780 (N)
⟹퐹푟 = 1,15.780 = 897 (푁)
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 12
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
Bảng: Thông số kích thước của bộ truyền
Các đại lượng
Thông số
Khoảng cách trục
a = 1027 (mm)
Số răng chủ động
Z1 = 25 (răng)
Số răng bị động
Z2 = 63 (răng)
uxích = 2.5
x = 126
Tỷ số truyền
Số mắt của dây xích
Chủ động: d1 = 203 (mm)
Bị động: d2 = 510 (mm)
Chủ động: da1 = 214 (mm)
Bị động: da2 = 522 (mm)
Chủ động: df1 = 198 (mm)
Bị động: df2 = 506 (mm)
p = 25,4 (mm)
Đường kính vòng chia của đĩa xích
Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích
Đường kính vòng chân răng của đĩa xích
Bước xích
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 13
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
PHẦN III: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
Bánh nhỏ: chọn vật liệu là C45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 .. 285 có
850MPa,
휎푏1
=
580MPa;
휎푐ℎ1
=
Bánh lớn: chọn vật liệu thép C45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 .. 240 có
휎푏2
=
750MPa,
450MPa;
휎푐ℎ2
=
2. Xác định ứng suất cho phép:
Theo bảng 6.2, tài liệu (1) với thép C45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 .. 350,
0
휎0퐻푙푖푚 = 2퐻퐵 + 70
휎
퐹푙푖푚 = 1,8퐻퐵
; S = 1,1 ;
; S = 1,75
H
F
Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 245; độ răng bánh lớn HB2 = 230, khi đó
휎0퐻푙푖푚1 = 2퐻퐵1 + 70 = 2.245 + 70 = 560푀푃푎
휎0퐻푙푖푚2 = 2퐻퐵2 + 70 = 2.230 + 70 = 530푀푃푎
휎0퐹푙푖푚1 = 1,8.퐻퐵1 = 1,8.245 = 441푀푃푎
휎0퐹푙푖푚2 = 1,8.퐻퐵2 = 1,8.230 = 414푀푃푎
Theo công thức (6.5), tài liệu (1):
푁퐻표1 = 30.2452,4 = 1,6.107;
푁퐻표2 = 30.2302,4 = 1,39.107;
Theo công thức (6.7), tài liệu (1):
2,4, do đó
푁퐻표 = 30퐻퐻퐵
– số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
푁퐻퐸
,
3
푀푖
푀푚푎푥
푁퐻퐸 = 60푐
푛푖.푡푖
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 14
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
Trong đó:
c – số lần ăn khớp trong một vòng quay.
ni – số vòng quay trong một phút.
Mi – mômen xoắn chế độ thứ i.
Mmax – mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng đang xét.
ti – tổng số giờ làm việc của bánh răng, ti = 4800 giờ
Vậy với bánh răng lớn ta có
3
푀푖
4
3
푁퐻퐸2 = 60푐
푛2.푡푖 = 60.1.243.4800. 13. + 0,83. = 4,8.107
푀푚푎푥
8
8
⟹푁퐻퐸2 = 4,8.107 > 푁퐻표2 = 1,39.107
do đó KHL1 = 1
Suy ra:
푁퐻퐸1 > 푁퐻표1
Như vậy theo công thức (6.1a), tài liệu (1), sơ bộ xác định được:
휎0퐻푙푖푚.퐾퐻퐿
[휎퐻] =
푆퐻
560.1
[휎퐻 ]1 =
[휎퐻 ]2 =
= 509 푀푃푎
1,1
530.1
1,1
= 481,8 푀푃푎
Nhưng ứng suất cho phép dùng để tính toán cho hệ chuyển động răng nghiêng là giá trị nhỏ
nhất trong giá trị sau:
[휎퐻] = 1,25.푚푖푛([휎퐻]1,[휎퐻]2) = 1,25.481,8 = 602,25 푀푃푎
1
1
[휎퐻] = ([휎퐻 ]1 + [휎퐻 ]2) = .(509 + 481,8) = 495,4 푀푃푎
2
2
⟹[휎퐻] = 495,4 푀푃푎
Với cấp chậm dùng răng thẳng và tính ra NHE đều lớn hơn NHO nên KHL = 1, do đó
′
[휎퐻] = [휎퐻 ]2 = 481,8 푀푃푎
Theo công thức (6.7), tài liệu (1):
– số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
푁퐹퐸,
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 15
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
6
푀푖
푁퐹퐸 = 60푐
푛푖.푡푖
푀푚푎푥
Vậy với bánh răng lớn ta có
6
푀푖
푀푚푎푥
⟹푁퐹퐸2 = 4,2.107 > 푁퐻표2 = 4.106
Do đó KFL2 = 1, tương tự, KFL1 = 1.
4
3
푁퐹퐸2 = 60푐
푛2.푡푖 = 60.1.243.4800. 16. + 0,86. = 4,2.107
8
8
Do đó theo (6.2a), tài liệu (1), với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1, ta được
휎0퐹푙푖푚.퐾퐹퐶.퐾퐹퐿
[휎퐹] =
푆퐹
441.1.1
[휎퐹1] =
[휎퐹2] =
= 252 푀푃푎
1,75
414.1.1
1,75
= 236,5 푀푃푎
Ứng suất quá tải cho phép: theo công thức (6.13) và (6.14), tài liệu (1):
[휎퐻 ]푚푎푥 = 2,8.휎푐ℎ2 = 2,8.450 = 1260 푀푃푎
[휎퐹1]푚푎푥 = 0,8.휎푐ℎ1 = 0,8.580 = 464 푀푃푎
[휎퐹2]푚푎푥 = 0,8.휎푐ℎ2 = 0,8.450 = 360 푀푃푎
3. Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: Theo công thức (6.15a), tài liệu (1):
푇1.퐾퐻훽
푎푤1 = 퐾푎.(푢1 + 1).3
[휎퐻]2.푢1.휓푏푎
Trong đó:
Chọn
;
)
(1)
휓푏푎 = 0,3 (theo bảng 6.6, tài liệu
Với răng nghiêng (bảng 6.5, tài liệu (1));
퐾푎 = 43
(푢 + 1)
(theo công thức (6,16);
(4 + 1)
= 0,75
휓푏푑 = 0,5.휓푏푎.
= 0,5.0,3.
1
(theo bảng 6.7, sơ đồ 3, tài liệu (1);
퐾퐻훽 = 1,12
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 16
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
, mômen xoắn
푇1 = 90938,6 푁푚푚
90938,6.1,12
(495,4)2.4.0,3
⟹푎푤1 = 43.(4 + 1).3
= 150,9 (푚푚)
Lấy
푎푤1 = 151 (푚푚)
b. Xác định các thông số ăn khớp:
Theo công thức (6.17), tài liệu (1)
m = (0,01
0,02)aw = (0,01
0,02).151 = 1,51
3,02 (mm)
÷
÷
÷
Theo bảng 6.8, tài liệu (1) chọn môđun pháp m = 2,5 (mm)
Chọn sơ bộ
0, do đó
훽 = 10
, theo công thức (6.31), tài liệu (1):
cos 훽 = 0,9848
Số răng bánh nhỏ là:
2.푎푤. cos 훽
2.151.0,9848
푧1 =
=
= 23,79
[푚.(푢 + 1)] [2,5.(4 + 1)]
Lấy
răng
푧1 = 24
Số răng bánh lớn là:
(răng)
푧2 = 푢1.푧1 = 4.24 = 96
푚.(푧1 + 푧2) 2,5.(24 + 96)
cos 훽 =
=
= 0,9934
2.푎푤
2.151
0
0
′
⟹훽 = 6,586 = 6 35 11′′
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33), ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc
2.푇1.퐾퐻.(푢 + 1)
휎퐻 = 푍푀.푍퐻.푍휀.
푏푤.푢.푑2푤1
1/3
o Theo bảng 6.5, tài liệu (1),
;
푍푀 = 274 푀푃푎
o Theo công thức (6.35), tài liệu (1):
tan 훽푏 = cos 훼푡. tan 훽
Với
tan tan 훼 cos 훽 = 푎푟푐 tan tan 20 0,9934 = 20,122
훼푡 = 푎푡푤 = 푎푟푐
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 17
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
⟹ tan 훽푏 = cos(20,122). tan(6,586) = 0,1084 ⟹훽푏 = 6,1670
Do đó theo công thức (6.34), tài liệu (1):
2. cos 훽푏
2. cos(6,167)
sin(2.20,122)
푍퐻 =
=
= 1,754
sin 2훼푡푤
Theo công thức (6.37), tài liệu (1),
푏 sin 훽 (휋푚) 휓 .
sin 훽 (휋푚) 0,3.151. sin(6,586) /(휋.2,5) 0,66
, do đó theo công thức (6.36b), tài liệu (1):
휀훽 =
푏푎 푎푤1.
푤
휀훽 < 1
휀훽
휀훼
(4 ― 휀훼). 1 ― 휀훽
푍휀 =
+
3
Trong đó:
휀훼 = 1,88 ― 3,2. 1 푧1 + 1 푧2 . cos 훽 = 1,88 ― 3,2. 1 24 + 1 96 .0,9934 = 1,702
(4 ― 1,702).(1 ― 0,66) 0,66
⟹푍휀 =
+
= 0,805
3
1,702
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
푑푤1 = 2.푎푤 (푢 + 1) = 2.151 (4 + 1) = 60,4 (푚푚)
휋.푑 .푛 60000 휋.60,4.970 60000
= 3,07( 푠 )
푚
Theo công thức (6.40), tài liệu (1),
푣 =
=
푤1
1
Với
(m/s) theo bảng 6.13, tài liệu (1) dùng cấp chính xác 9. Theo bảng 6.14, tài
v = 3,07
liệu (1) với cấp chính xác 9 và
(m/s),
.
퐾퐻훼 = 1,16
v = 5
Theo công thức (6.42), tài liệu (1),
푎푤 푢
푣퐻 = 훿퐻푔표푣.
Trong đó theo bảng 6.15, tài liệu (1),
, theo bảng 6.16, tài liệu (1),
.
푔표 = 73
훿퐻 = 0,002
⟹푣퐻 = 0,002.73.3,07. 151 4 = 2,754
Do đó, theo công thức (6.41), tài liệu (1)
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 18
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
퐾퐻푣
=
1 + 푣퐻푏푤푑푤1 2푇1퐾퐻훽퐾퐻훼
= 1 + 2,754.45,3.60,4 (2.90938,6.1,12.1,16) = 1,032
Theo công thức (6.39), tài liệu (1):
퐾퐻 = 퐾퐻훽퐾퐻훼퐾퐻푣 = 1,12.1,16.1,032 = 1,34
Thay các giá trị vừa tính được vào công thức (6.33)
2.90938,6.1,34.(4 + 1)
휎퐻 = 274.1,754.0,805.
= 527,23 푀푃푎
45,3.4.3648,16
- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
Theo công thức (6.1) với (m/s) < 5 m/s, Z = 1; với cấp chính xác động học là 9,
v = 3,07
chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 .. 1,25
v
m, do đó Z = 0,95; với d < 700 mm, K = 1, do đó theo (6.1) và (6.1a) ta có:
휇
R
a
xH
[휎퐻] = [휎퐻]푍푣푍푅퐾푥퐻 = 495,4.1.0,95.1 = 470,63 푀푃푎
, do đó cần tăng thêm khoảng cách trục a =164 mm và kiểm nghiệm
Như vậy
[휎 ]
휎퐻 >
w
퐻
lại độ bền:
Theo công thức (6.37), tài liệu (1),
푏 sin 훽 (휋푚) 휓 .
sin 훽 (휋푚) 0,3.164. sin(6,586) /(휋.2,5) 0,718
휀훽 =
푏푎 푎푤1.
푤
, do đó theo công thức (6.36b), tài liệu (1):
휀훽 < 1
휀훽
휀훼
(4 ― 휀훼). 1 ― 휀훽
푍휀 =
+
3
Trong đó:
휀훼 = 1,88 ― 3,2. 1 푧1 + 1 푧2 . cos 훽 = 1,88 ― 3,2. 1 24 + 1 96 .0,9934 = 1,702
(4 ― 1,702).(1 ― 0,718) 0,718
⟹푍휀 =
+
= 0,638
3
1,702
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 19
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
푑푤1 = 2.푎푤 (푢 + 1) = 2.164 (4 + 1) = 65,6
푚
휋.푑 .푛 60000 휋.65,6.970 60000
= 3,33( 푠 )
Theo công thức (6.40), tài liệu (1),
푣 =
=
푤1
1
Với
(m/s) theo bảng 6.13, tài liệu (1) dùng cấp chính xác 9. Theo bảng 6.14, tài
v = 3,33
liệu (1) với cấp chính xác 9 và
(m/s),
.
퐾퐻훼 = 1,16
v < 5
Theo công thức (6.42), tài liệu (1),
푎푤 푢
푣퐻 = 훿퐻푔표푣.
Trong đó theo bảng 6.15, tài liệu (1),
, theo bảng 6.16, tài liệu (1),
.
훿퐻 = 0,002
푔표 = 73
⟹푣퐻 = 0,002.73.3,33. 164 4 = 3,113
Do đó, theo công thức (6.41), tài liệu (1)
푣퐻푏푤푑푤1
3,113.49,2.65,6
퐾퐻푣 = 1 +
= 1 +
= 1,043
2푇1퐾퐻훽퐾퐻훼
2.90938,6.1,12.1,16
Theo công thức (6.39), tài liệu (1):
퐾퐻 = 퐾퐻훽퐾퐻훼퐾퐻푣 = 1,12.1,16.1,043 = 1,355
Thay các giá trị vừa tính được vào công thức (6.33)
2.90938,6.1,355.(4 + 1)
휎퐻 = 274.1,754.0,638.
= 365,8 푀푃푎
49,2.4.65,6.65,6
Như vậy a = 164 mm,
[휎 ]
휎퐻 = 365,8 푀푃푎 <
= 470,63 푀푃푎
w
퐻
Số răng bánh nhỏ là:
2.푎푤. cos 훽
2.164.0,9848
푧1 =
=
= 25,8
[푚.(푢 + 1)] [2,5.(4 + 1)]
Lấy
răng
푧1 = 26
Số răng bánh lớn là:
푧2 = 푢1.푧1 = 4.26 = 104
(răng)
푚.(푧1 + 푧2) 2,5.(26 + 104)
cos 훽 =
=
= 0,9908
2.푎푤
2.164
0
0
′
⟹훽 = 7,778 = 7 46 40′′
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 20
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Theo công thức (6.43), tài liệu (1):
2푇1퐾퐹푌휀푌훽푌퐹1
휎퐹1
=
푏푤푑푤1푚
Theo bảng 6.7, tài liệu (1),
; theo bảng 6.14, tài liệu (1) với v < 5 m/s và cấp
퐾퐹훽 = 1,24
chính xác 9,
; theo công thức (6.47), tài liệu (1):
푣퐹 = 훿퐹푔표푣 푎푤 푢
퐾퐹훼 = 1,40
Trong đó theo bảng 6.15, tài liệu (1),
, theo bảng 6.16, g = 73.
훿퐹 = 0,006
o
⟹푣퐹 = 0,006.73.3,07. 164 4 = 8,61
Do đó theo (6.46)
퐾퐹푣 = 1 +
푣퐹푏푤푑푤1
8,61.49,2.65,6
= 1 +
= 1,08
2푇1퐾퐹훽퐾퐹훼
2.90938,6.1,24.1,4
Do đó:
퐾퐹 = 퐾퐹훽퐾퐹훼퐾퐹푣 = 1,24.1,4.1,08 = 1,87
1 휀
1 1,702
- Với
,
휀훼 = 1,702 푌휀 =
=
= 0,588
= 0,953
훼
0
6,586 140
- Với
,
훽 = 6,586 푌훽 = 1 ―
- Số răng tương đương:
푧푣1 = 푧1 푐표푠3훽 = 24 0,99343 = 24
푧푣2 = 푧2 푐표푠3훽 = 96 0,99343 = 98
Theo bảng 6.18, tài liệu (1) ta được YF1 = 3,9 ; YF2 = 3,6
Với m = 2,5 (mm),
; Y = 1 (bánh răng phay), K =1
푌푠 = 1,08 ― 0,0695.ln(2,5) = 1,022
R
xF
(da < 400 mm), do đó theo (6.2) và (6.2a):
[휎퐹1] = [휎퐹1]푌푅푌푠퐾푥퐹 = 252.1.1,022.1 = 257,5 푀푃푎
[휎퐹2] = [휎퐹2]푌푅푌푠퐾푥퐹 = 236,5.1.1,022.1 = 241,7 푀푃푎
Thay vào công thức trên ta được:
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 21
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
2.90938,6.1,87.0,588.0,953.3,9
49,2.65,6.2,5
휎퐹1
=
= 92 푀푃푎
휎퐹1 = 92 푀푃푎 < [휎퐹1] = 257,5 푀푃푎
휎퐹1푌퐹2 92.3,6
휎퐹2
=
=
= 85 푀푃푎 < [휎퐹2] = 241,7 푀푃푎
푌퐹1
3,9
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải:
푇
푚푎푥
푇 푇 푇
= 1
Theo (6.48), tài liệu (1) với
퐾푞푡 =
=
휎퐻1푚푎푥 = 휎퐻 퐾푞푡 = 365,8. 1 = 365,8 푀푃푎 < [휎퐻]푚푎푥 = 1260 푀푃푎
Theo (6.49), tài liệu (1)
휎퐹1푚푎푥 = 휎퐹1퐾푞푡 = 92.1 = 92 푀푃푎 < [휎퐹1]푚푎푥 = 464 푀푃푎
휎퐹2푚푎푥 = 휎퐹2퐾푞푡 = 85.1 = 85 푀푃푎 < [휎퐹2]푚푎푥 = 360 푀푃푎
f. Các thông số và kích thước bộ truyền:
Thông số
Giá trị
Khoảng cách trục
Môđun pháp
aw1 = 164 mm
m = 2,5 mm
Chiều rộng vành răng
Tỉ số truyền
bw = 49 mm
u = 4
훽 = 7,7780
Góc nghiêng của răng
Số bánh răng
z1 = 26 ; z2 = 104
x1 = 0 ; x2 = 0
Hệ số dịch chuyển
Đường kính vòng chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng
d1 = 65,6 mm ; d2 = 262,4 mm
da1 = 70,6 mm ; da2 = 267,4 mm
df1 = 59,35 mm ; df2 = 256,15mm
(Đường kính vòng chia, Đường kính đỉnh răng, Đường kính đỉnh răng: được tính theo
công thức trong bảng 6.11, tài liệu (1))
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 22
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
4. Tính toán cấp chậm: Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: Theo công thức (6.15a), tài liệu (1):
푇2.퐾퐻훽
푎푤2 = 퐾푎.(푢2 + 1).3
[휎퐻] 2
.푢2.휓푏푎
′
Trong đó:
Chọn
;
)
(1)
휓푏푎 = 0,4 (theo bảng 6.6, tài liệu
Với răng thẳng
(bảng 6.5, tài liệu (1));
퐾푎 = 49,5
(푢 + 1)
(theo công thức (6,16);
(3,2 + 1)
= 0,84
휓푏푑 = 0,5.휓푏푎.
= 0,5.0,4.
2
(theo bảng 6.7, sơ đồ 5, tài liệu (1);
퐾퐻훽 = 1,05
, mômen xoắn
푇2 = 348594,7 푁푚푚
348594,7.1,05
(481,8)2.3,2.0,4
⟹푎푤2 = 49,5.(3,2 + 1).3
= 222,87 (푚푚)
Lấy
푎푤2 = 223 (푚푚)
b. Xác định các thông số ăn khớp:
Theo công thức (6.17), tài liệu (1)
m = (0,01
0,02)aw2 = (0,01
0,02).223 = 2,2
4,4 (mm)
÷
÷
÷
Theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn môđun tiêu chuẩn của bánh răng cấp
chậm bằng môđun ở cấp nhanh m=2,5 mm,
Số răng bánh nhỏ là:
2.푎푤2
2.223
푧1 =
=
= 42,48
[푚.(푢 + 1)] [2,5.(3,2 + 1)]
Lấy
răng
푧1 = 43
Số răng bánh lớn là:
푧2 = 푢1.푧1 = 3,2.43 = 137,6
(răng)
Lấy
răng
푧2 = 138
푚(푧 푧 ) 2 2,5.(43 138) 2
= 226,25 (푚푚)
Do đó
푎푤 =
=
1
2
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 23
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
Lấy
, do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 226,5 lên
푎푤2 = 230 (푚푚)
230mm.
Tính hệ số dịch tâm theo (6.22), tài liệu (1):
푦 = 푎푤2 푚 ― 0,5(푧1 + 푧2) = 230 2,5 ― 0,5(43 + 138) = 1,5
1000푦 (푧 푧 ) 1000.1,5 (43 138)
Theo (6.23), tài liệu (1):
푘푦 =
=
= 8,29
1
2
Theo bảng 6.10a, tài liệu (1) tra được
, do đó theo (6.24), tài liệu (1) hệ số giảm
푘푥 = 0,48
푘 푍 1000 0,48.(43 138) 1000
= 0,087
đỉnh răng
∆푦 =
=
푥 푡
Theo (6.25), tài liệu (1) tổng hệ số dịch chỉnh
푥푡 = 푦 + ∆푦 = 1,5 + 0,087 = 1,587
Theo (6.26), tài liệu (1) hệ số dịch chỉnh bánh 1:
푥1 = 0,5 푥푡 ― (푧2 ― 푧1)푦 푧푡 = 0,5 1,587 ― (138 ― 43).1,5 (43 + 138) = 0,4
Và hệ số dịch chỉnh bánh 2:
푥2 = 푥푡 ― 푥1 = 1,587 ― 0,4 = 1,187
Theo (6.27), tài liệu (1), góc ăn khớp:
cos 푎푡푤 = 푧푡푚푐표푠훼 (2푎푤2) = (43 + 138).2,5.푐표푠(200) (2.230) = 0,924
푎푡푤 = 22,4820
Do đó
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33), ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc
2.푇2.퐾퐻.(푢 + 1)
휎퐻 = 푍푀.푍퐻.푍휀.
푏푤.푢.푑2푤1
1/3
o Theo bảng 6.5, tài liệu (1),
;
푍푀 = 274 푀푃푎
Theo công thức (6.34), tài liệu (1):
2. cos 훽푏
푍퐻 =
2.1
=
= 1,682
sin 2훼푡푤
sin(2.22,482)
Với bánh răng thẳng, dùng công thức (6.36a), tài liệu (1) để tính
푍휀
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 24
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
푍 = (4 ― 휀훼) 3
휀
Trong đó:
휀훼 = 1,88 ― 3,2. 1 푧1 + 1 푧2 . cos 훽 = 1,88 ― 3,2. 1 43 + 1 138 .1 = 1,782
⟹푍 = (4 ― 1,782) 3 = 0,86
휀
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
푑푤1 = 2.푎푤2 (푢 + 1) = 2.230 (3,2 + 1) = 109,5 (푚푚)
푚
휋.푑 .푛 60000 휋.109,5.76 60000
= 0,436( 푠
Theo công thức (6.40), tài liệu (1),
푣 =
=
푤1
3
)
Với
(m/s) theo bảng 6.13, tài liệu (1) dùng cấp chính xác 9. Theo bảng 6.14, tài
v = 0,436
liệu (1) với cấp chính xác 9 và
(m/s),
.
퐾퐻훼 = 1
v < 2,5
Theo công thức (6.42), tài liệu (1),
푎푤2
푢
푣퐻 = 훿퐻푔표푣.
Trong đó theo bảng 6.15, tài liệu (1),
, theo bảng 6.16, tài liệu (1),
.
푔표 = 73
훿퐻 = 0,006
⟹푣퐻 = 0,006.73.0,436. 230 3,2 = 1,619
Do đó, theo công thức (6.41), tài liệu (1)
푣퐻푏푤푑푤1
1,619.0,4.230.109,5
2.348594,7.1,05.1
퐾퐻푣 = 1 +
= 1 +
= 1,022
2푇2퐾퐻훽퐾퐻훼
Theo công thức (6.39), tài liệu (1):
퐾퐻 = 퐾퐻훽퐾퐻훼퐾퐻푣 = 1,05.1.1,022 = 1,073
Thay các giá trị vừa tính được vào công thức (6.33)
2.348594,7.1,073.(3,2 + 1)
휎퐻 = 274.1,682.0,86.
= 374 푀푃푎
92.3,2.109,52
Theo công thức (6.1) với
(m/s) < 2,5 m/s, Z = 1; với cấp chính xác động học là
v = 0,436
9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cần gia công đạt độ nhám Rz = 10 .. 40
m, do đó Z = 0,9; với d < 700 mm, K = 1, do đó theo (6.1) và (6.1a) ta có:
v
휇
R
a
xH
′
[휎퐻] = [휎퐻 ] 푍푣푍푅퐾푥퐻 = 481,8.1.0,9.1 = 433,62 푀푃푎
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 25
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
Như vậy
, ta co thể giảm chiều rộng bánh răng
[휎 ]
휎퐻 <
퐻
푏푤 = 92. 휎퐻 [휎퐻] 2 = 92. 374 433,62 2 = 68,44
Lấy
푏푤 = 69 푚푚
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Theo công thức (6.43), tài liệu (1):
2푇2퐾퐹푌휀푌훽푌퐹1
휎퐹1
=
푏푤푑푤1푚
Theo bảng 6.7, tài liệu (1),
; theo bảng 6.14, tài liệu (1) với v < 2,5 m/s và cấp
퐾퐹훽 = 1,12
chính xác 9,
; theo công thức (6.47), tài liệu (1):
푣퐹 = 훿퐹푔표푣 푎푤 푢
퐾퐹훼 = 1,37
Trong đó theo bảng 6.15, tài liệu (1),
, theo bảng 6.16, g = 73.
훿퐹 = 0,016
o
⟹푣퐹 = 0,016.73.0,436. 230 3,2 = 4,317
Do đó theo (6.46)
퐾퐹푣 = 1 +
푣퐹푏푤푑푤1
4,317.69.109,5
= 1 +
= 1,03
2푇2퐾퐹훽퐾퐹훼
2.348594,7.1,12.1,37
Do đó:
퐾퐹 = 퐾퐹훽퐾퐹훼퐾퐹푣 = 1,12.1,37.1,03 = 1,58
1 휀 1 1,782
= 0,561
- Với
,
휀훼 = 1,782 푌휀 =
=
훼
- Với
,
훽 = 0 푌훽 = 1
- Số răng tương đương:
푧푣1 = 푧1 푐표푠3훽 = 43 1 = 43
푧푣2 = 푧2 푐표푠3훽 = 138 1 = 138
Theo bảng 6.18, tài liệu (1) ta được YF1 = 3,54 ; YF2 = 3,47
Với m = 2,5 (mm),
; Y = 1 (bánh răng phay), K =1
푌푠 = 1,08 ― 0,0695.ln(2,5) = 1,022
(da < 400 mm), do đó theo (6.2) và (6.2a):
[휎퐹1] = [휎퐹1]푌푅푌푠퐾푥퐹 = 252.1.1,022.1 = 257,5 푀푃푎
R
xF
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 26
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
[휎퐹2] = [휎퐹2]푌푅푌푠퐾푥퐹 = 236,5.1.1,022.1 = 241,7 푀푃푎
Thay vào công thức trên ta được:
2.348594,7.1,58.0,561.1.3,7
69.109,5.2,5
휎퐹1
=
= 121,05 푀푃푎
휎퐹1 = 121,05 푀푃푎 < [휎퐹1] = 257,5 푀푃푎
휎퐹1푌퐹2 121,05.3,47
휎퐹2
=
=
= 118,66 푀푃푎 < [휎퐹2] = 241,7 푀푃푎
푌퐹1
3,54
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải:
푇
푚푎푥
푇 푇 푇
= 1
Theo (6.48), tài liệu (1) với
퐾푞푡 =
=
휎퐻1푚푎푥 = 휎퐻 퐾푞푡 = 374. 1 = 374 푀푃푎 < [휎퐻]푚푎푥 = 1260 푀푃푎
Theo (6.49), tài liệu (1)
휎퐹1푚푎푥 = 휎퐹1퐾푞푡 = 121,05.1 = 121,05 푀푃푎 < [휎퐹1]푚푎푥 = 464 푀푃푎
휎퐹2푚푎푥 = 휎퐹2퐾푞푡 = 118,66.1 = 118,66 푀푃푎 < [휎퐹2]푚푎푥 = 360 푀푃푎
f. Bảng các thông số và kích thước bộ truyền
Thông số
Giá trị
Khoảng cách trục
Môđun pháp
aw2 = 230 mm
m = 2,5 mm
Chiều rộng vành răng
Tỉ số truyền
bw = 69 mm
u = 3,2
Góc nghiêng của răng
Số bánh răng
훽 = 0
z1 = 43 ; z2 = 138
x1 = 0,4 ; x2 = 1,187
∆푦 = 0,087
Hệ số dịch chuyển
Hệ số giảm đỉnh răng
Đường kính vòng chia
Đường kính đỉnh răng
d1 = 107,5 mm ; d2 = 345 mm
da1 = 114,07 mm ; da2 = 355,5 mm
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 27
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
Đường kính đáy răng
df1 = 103,25 mm ; df2 = 344,69 mm
PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN
1. Chọn vật liệu:
- Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có
,
휎푏 = 600 푀푃푎 휎푐ℎ = 340 푀푃푎
- Ứng suất xoắn cho phép
[휏]
= 12…20 푀푃푎
- Chọn ứng suất xoắn cho phép
[휏]
= 20 푀푃푎
2. Xác định sơ bộ đường kính trục:
Theo công thức (10.9), tài liệu (1), đường kính trục thứ k với k = 1, 2, 3:
푇푘
푑푘 = 3
0,2[휏]
- Trục 1:
- Trục 2:
- Trục 3:
, ta chọn d = 35 mm
푇1 = 90938,6 푁푚푚 ⟹ 푑1 = 28,33 푚푚
푇2 = 348594,7 푁푚푚 ⟹ 푑2 = 44,34 푚푚
푇3 = 1070605,3 푁푚푚 ⟹ 푑3 = 64,45 푚푚
1
, ta chọn d = 50 mm
2
, ta chọn d = 70 mm
3
Từ đường kính d có thể xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn bo theo bảng 10.2
d (mm)
35
21
50
27
70
35
bo (mm)
Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn chiều rộng ổ lăn theo đường kính trung bình:
dtb = (d1+ d2 + d3)/ 3 = (35 + 50 +70)/ 3 = 52 mm. Chọn dtb = 55 mm, b0 = 29 mm
3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:
Ta xác định các khoảng cách từ trục trung gian:
➢ Trục 2:
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 28
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
• Bánh 2: lm22 = (1,2…1,5)d2 = (1,2…1,5).50 = (60…75), lấy lm22 = 65 (mm)
• Bánh 3: lm23 = (1,2…1,5)d2 = (1,2…1,5).50 = (60…75), lấy lm23 = 71 (mm)
• l22 = 0,5(lm22 +b0) + k1 + k2 = 0,5(65 +29) + 10 + 10 = 67 (mm)
• l23 = l22 + 0,5(lm22 +lm23) + k1 = 67 + 0,5.(65 + 71) + 10 = 145 (mm)
• l21 = lm22 + lm23 + 3k1 + 2k2 + b0 = 65 + 71 + 3.10 + 2.10 + 29 = 215 (mm)
Chiều dài mayơ nữa khớp nối đối với nối trục vòng đàn hồi:
Trục vào: lm12 = (1,4 .. 2,5).d1 = (1,4 .. 2,5).35 = (49 .. 87,5) mm; chọn lm12 = 65 mm
Khoảng côngxôn để lắp khớp nối là:
lc12 = 0,5(lm12 + b0) + k3 + hn = 0,5(65 + 29) + 15 + 20 = 82 mm
Trục ra: lm31 = (1,2…1,5)d3 = (1,2…1,5).70 = (84…105), lấy lm31 = 95 (mm)
Khoảng côngxôn để lắp đĩa xích là:
lc31 = 0,5(lm31 + b0) + k3 + hn = 0,5(95 + 29) + 15 + 20 = 97 mm.
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 29
Đồ án thiết kế HTTĐ Cơ Khí
GVHD: Th.S Hồ Ngọc Thế Quang
a. Sơ đồ đặt lực:
b. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:
Tính các lực tác dụng lên trục: Lực do khớp nối, lực tác dụng lên bánh răng, lực do
xích tải.
Các thành phần lực trong thiết kế được biểu diễn như hình vẽ ở phần trên.
Lực tác dụng của khớp nối: Fk = (0,2 .. 0,3)Ft ; Ft = 2T/D . Tra bảng 16.10a, tài liệu (2) ta
chọn D = 125 mm, vậy F = 2.91857,2/125 = 1470 N F = 0,3.1470 = 441 N
⇒
t
k
a. Bánh răng 1:
- Lực tiếp tuyến: Ft1 = 2T1/d1 = 2.90938,6/65,6 = 2773 N
- Lực hướng tâm: F = F .tan /cos = 2773.tan 200/cos 7,7780 = 1019 N
훼
훽
r1
t1
SVTK: Nguyễn Văn Vương
Trang 30
Tải về để xem bản đầy đủ
59 trang
21/09/2024
210
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống tự động cơ khí", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_he_thong_tu_dong_co_khi.docx
