SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 1

Trường Đại học Bách Khoa tp.hcm
Khoa cơ khí
Bộ môn chế tạo máy
Bài tập lớn:
Chi tiết máy
Đề số 2, Phương án 13
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải  Hệ thống dẫn băng tải gồm:
1-Động cơ điện:2-Nối trục đàn hồi:3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ; 4-Bộ truyền
xích ống con lăn; 5-Bộ phận công tác –Băng tải.
 Số liệu thiết kế:
Lực vòng trên băng tải,F(N): 8000
Vận tốc băng tải,v(m/s): 2.55
Đường kính tang dẫn của băng tải, D(mm):315
Thời gian phục vụ, L(năm): 5
Quay một chiều,làm việc hai ca,tải va đạp nhẹ,(1 năm làm việc 300
ngày,1 ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải: T
1



:Hiệu suất 1 cặp bộ lăn
0.93
x


:Hiệu suất bộ truyền xích.
Ta được:
3
0,99 0,97 0,99 0,93 0,867

    

b.Tính công suất tính toán:
- Công suất tính toán:
22
12
12
ax
12
22
12
12
12
22
.
1000
0,7
.12 .36


   
   



3
. . .
k br ol x
    

SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 3

-Công suất cần thiết trên trục động cơ:
16,031
18,5( )
0.867
t
ct
kW


   

c.Xác định số vòng quay sơ bộ:

sb lv t
n n n v ph    

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:
1500( òng/ út)
db
n v ph

d.Chọn động cơ điện:
Theo bảng P1.3,Phụ lục sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một” với
18,5
ct

và
1500( òng/ út)
db
n v ph

Vậy ta dung động cơ: 4A180M4Y3
30( ), 1470( òng / út), os 0.9, 0.91, 1,4
K
dc dc
dn
T
kW n v ph c
T

     

B.Phân phối tỉ số truyền.


C. Lập bảng đặc tính
 Tính toán công suốt trên các trục:
P
dc
=30(kw)
3
.
8000.2,55
20,4( )
1000 1000
t
Fv
P kW  

3
2
20,4
22,16
0,93.0,99
x ol
P
P

  2
1
22,16

x
n
n v ph
n
  



Động cơ
Trục I
Trục II
Trục III
Công suất kW
30
23,08
22,16
20,4
Tỉ số truyền

1
3
3.16

Số vòng quay n
(vòng/phút)
1470
1470
490
155
Moment xoắn T

2
= Z
1
. u = 23 . 3,16 =72,68 .Vậy chọn Z
2
= 73 (răng)
 Hệ số điều kiện sử dụng xích: K
Hệ số: K= K
r
.K
a
.K
0
.K
dc
.K
b
.K
lv

K
r
= 1,3 : Hệ số tải động tải trọng va đập.
K
a
= 1 : Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục hay chiều dài xích.
K
0
= 1,25 :Hệ số xét ảnh hưởng của vị trí bộ truyền>.
K

-Hệ số răng bánh dẫn xích:
01
11
25 25
1,09
23
z
Z
K
ZZ
   
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 6

-Chọn xích một dãy nên K
x
=1
 Công suất tính toán:

2,73 1,09 1,22
. 22,16 80,45( )
1
zn
t
x
K K K

Z p K n

   
  
(thỏa)
Vậy bước xích vừa chọn thỏa. p
c
= 44,45(mm)
 Tính toán các công thức
Vận tốc trung bình:
1
490 44,45 23
8,35( / )
60000 60000
c
np Z
v m s

  

Lực vòng có ích:
1000 1000 22,16
2653,9( )
8,35
t
P
FN
v

  





  
   
  



Chọn số mắt xích chẵn X = 130, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13 sách
“Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một”)
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 7

   
 
2
2
21
2 1 2 1
2
2
0,25 0,5( ) 0,5( ) 2( )
73 23
0,25 44,45 130 0,5(73 23) (130 0,5(73 23)) 2( )
1787( )
c c c
ZZ


    


Kiểm tra xích về độ bền:

10v
Q
s
F F F



Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng Q=172,4(kN) , q= 7,5 kg
F
1
=F
t
= 2653,9(N)
Lực căng do lực li tâm gây ra là: F
v
= q.v
2
= 7,5 x 8,35
2
=522,9(N)
Lực căng ban đầu: F
0
=9,81.k
t

0,7 326,44 0,7 44,45 357,56( )
ac
p
d mm
Z
d d p mm

  
     
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 8
2
2
22
44,45
1033,17( )
sin( / ) sin( / 73)
0,7 1064,3( )
ac
p
d mm
Z
d d p mm

d
2
=1033,17(mm)
d
a2
=1064,3(mm)

SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 9 BÀI TẬP 3:Thiêt kế bộ truyền bánh răng trụ.
Các thông số kĩ thuật :
T

σ
OHlim2
= 2HB
2
+ 70 = 2x228 + 70 = 526 Mpa
s
H2
= 1.1
σ
OFlim2
= 1.8HB
2
=1.8x228 = 410.4 Mpa
s
F2
= 1.75

2. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ
H
] và ứng suất uốn cho phép
[σ
F
]:
a. Số chu kì làm việc cơ sở:
N
HO1
= 30 
1
2.4
= 30x 250
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 10 N
HE1
= 60c

(




)
3
n
i
t
i
=

= 60x1 x



= 60c

(




)
6
n
i
t
i
=

= 60x1x



6
x
12
12+36
+ 
0,7


6
x
36

FE2
> N
FO2

nên chọn K
HL1
= K
HL2
= K
FL1
= K
FL2
= 1 d. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:
[σ
H1
] = σ
OHlim1
0.9
 1

1
= 570x
0.9x1
1.1
= 466.36 Mpa

[σ

1.75
x1 = 257.14 Mpa

[σ
F2
] =

 2



2
K
FL2
=
410.4x1
1.75
x 1 = 234.51 Mpa
Do bộ truyền được ngâm trong dầu nên chọn tính toán thiết kế theo độ bền tiếp
xúc:

3. Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép [σ
H
], [σ
F
]:
[σ
H
] = [σ
H2

= 0.8 và HB <350) ta có:
K
Hβ
= 1,03
K
Fβ
= 1,05 5. Tính khoảng cách trục:
a
w
= 43(u+1)


1


ψ





2

3

1
1
2 os(20) 2 os(8)
(1 ) (1 )
2 160 os(20) 2 160 os(8)
3(1 3) 3(1 3)
a c a c
Z
m u m u
cc
Z
   


   
  


25,05 ≤ z
1
≤ 26,04
Chọn z
1
= 26 răng suy ra z
2
= 26x3 = 78 răng
Góc nghiêng răng: β = arccos
3x(26+78)
2x160
= 12.84


Đường kính vòng đỉnh:
d
a1
= d
ω1
+ 2m
n
= 80 + 2x3 = 86 mm
d
a2
= d
ω2
+ 2m
n
= 240 + 2x3= 246 mm
Khoảng cách trục:
a
ω
=



1
(1+)
2
=
3x26x(1+3.2)
2x12.84
= 160 mm

2x
1
x



1
=
2×154619 ,05×cos 12,84
3×26
= 3865 N
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 13

F
n1
=

1

=
3865
20×12.84
= 4219 N
F
a1
= F
t1
tgβ = 3865xtg12.84 = 881N

M
= 275MPa
1/2

Hệ số trùng khớp ngang:
ε
α
=

1.88  3.2 
1

1
+
1

2


cosβ =

1.88  3.2 
1
26
+
1
78


cos12,84=1,67

2
2

=

2×12,84
sin (2×57,94)
= 1.47
Chọn sơ bộ K
H

K
H

=1,03 u=3 d
ω1
= 80 mm b = 69 mm
σ
H
=







1



Y
F1
= 3.47+
13.2

1
= 3,47+
13,2
26
= 3,97
Y
F2
= 3.47+
13.2

2
= 3,47+
13,2
78
=3,64
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng(độ bền uốn):


1


1
=
257,14
3,97

Fβ
= 1,03x1,38=1,42
b = 69 mm
m
m
= 3
ε
α
= 1,67
Y
ε
= 1/ ε
α
= 1/1,67 = 0.6
ε
β
=





=
69×12,84
×3
= 1,63
Y
β
= 1- ε
β
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 15

BÀI TẬP 4:Thiêt kế 2 trục trong hộp giảm tốc:

THIẾT KẾ TRỤC I
1. Chon vật liệu:
Chọn thép 45, có σ
b
= 600Mpa, [σ
F]
]
-1
= 50Mpa
2. Chon kích thước chiều dài trục:
Xác định sơ bộ đường kính trục:

 T
F
k
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 16
Ta có: T
1
=154619,05 Nmm : F
t1
= 3865 N ; F
r1
=1443N
F
a1
=881N vậy
M
a1
=(F
a1
.d
1
)/2=(881x86)/2=37883 Nmm

37883 71 1443
142 142
454,7
A r a By
ar
By
M F M R
MF
R
N
    


  



Phương trình cân bằng lực:
1y Ay r By
F R F R  


R
Ay
=-R
By
-F
r1
= 544,7 – 1443
= -988,3 N

Ax
+ F
t1
+R
Bx
–F
k
=0


R
Ax
= -2273,2 N 5. Vẽ biểu đồ momen:
Biểu đồ momen trong mặt phẳng thẳng đứng M
x Biểu đồ momen trong mặt phẳng nàm ngang M
y
Nmm
      


7. Tính tiết diện tại mặt cắt nguy hiểm:
Ký hiệu 1-2 là trục 1 tiết diện thứ 2 tính tử tái qua phải:

3
3
12
1
221140,4
35,36
0,1[ ] 0,1 50
td
F
M
d mm


  


Do tại tiết diện nguy hiểm có rãnh then bang nên tăng tiết diện lên
khoảng 5%.Chọn theo tiêu chuẩn.
Chọn d
12
=38 mm .Vậy kích thước đã chon phù hợp
Từ d
12

trụ ngiêng theo (TCVN 2261-77),
d
12
=38 mm vậy chon then co thong số:

b=10 mm , h=8mm, l=56 mm, t
1
=5mm ,t
2
=3,3 mm.
kiểm tra ứng suất cắt:
12
2 2 154619,05
14,9 [ ] 60
38 56 10
cc
T
Mpa
d lb


    


SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 19

kiểm tra ứng suất dập:
12 1

d lb


    


kiểm tra ứng suất dập:

14 1
2 2 154619,05
59,4 [ ] 100
( ) 34 56 (8 5)
dd
T
Mpa
d l h t


    
   

9. Tính kiểm nhiệm trục theo độ bềm mỏi:
 Tại mặt cắt 1-2
s =

.










.
+



=13,5
Chọn hệ số an toàn [s]=2.5 để kiểm nghiệm trục theo hệ số
an toàn và theo độ cứng
Vi s liu tra b

-1

b
=0,436x600=216,6

1
=0,22 
b
=0,22x600=132
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 20




= 8,4


=

3
16

..()
2
2
=9253,8
K
σ
=1,76 K
τ
=1,54
Chọn hệ số gia công bề mặt: β = 1.7
Theo bảng 10.7 sách Tính Toán Hệ Thống Dẫn Động
Cơ Khí 1 của Trịnh Chất, ta có :



= 0,05


= 0

0
mj





2
+

2
=
4,32×13,5

4,32
2
+13,5
2
= 4,11>[s]=(1,5÷2,5)
 Tại mặt cắt 1-3:
Tương tự như mặt cắt 1-3 ta tính được


=

1






.






2
+

2
=
11,9×10,4

11,9
2
+10,4
2
= 7,8>[s]=(1,5÷2,5)

10. Kết cấu trục I
11.
THIẾT KẾ TRỤC II

1. Chon vật liệu:
Chọn thép 45, có σ
b
= 600Mpa, [σ
F]

13
=220mm

SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 22

3. Thay trục bằng dầm sức bền: Ta có: T
2
=154619,05 Nmm : F
t2
= 3865 N ; F
r2
=1443N ;F
r

RN
     
  

    
  


Phương trình cân bằng lực theo y là:
-F
r
+ R
Ay
–F
r2
+ R
By
=0
 R
Ay
= F
r
+F
r2
- R
By
=2786,6 +1443+46= 4275,6 (N)
 Xét trong mặt phẳng xoz:
Phương trih cân bằng momen tại A:
M= 71F

AY
BX
BY
2
2
r
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 23

R
Ax
=3865-1932,5=1932,5
5. Vẽ biểu đồ nội lực: Biểu đồ momen trong mặt phẳng thẳng đứng M
x
Biểu đồ momen trong mặt phẳng nàm ngang M
y

7. Tính tiết diện tại A:
3
3
22
1
255290,8
37
0,1[ ] 0,1 50
td
F
M
d mm


  


Do tại tiết diện có lắp đặ ổ lăn:
Nên ta có thể chọn kích thước sau:
Chọn d
22
=40 mm
Từ d
22
ta chon được các đường kính còn lại:
d
21
=36mm d

1
=5mm ,t
2
=3,3 mm
chọn chiều dài làm việc của then đầu tròn: l
1
= l- b= 56-12= 44 mm
kiểm tra ứng suất cắt:
23 1
2 2 154619,05
13,9 [ ] 60
42 44 12
cc
T
Mpa
d l b


    


kiểm tra ứng suất dập:
SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU

MSSV: 21002003 Page 25 23 1 1
2 2 154619,05
55,8 [ ] 100

d l b


    


kiểm tra ứng suất dập:

21 1 1
2 2 154619,05
56,1 [ ] 100
( ) 36 51 (8 5)
dd
T
Mpa
d l h t


    
   

9. Tính kiểm nhiệm trục theo độ bền mỏi:
 Tại tiết diện 2-3
s =

.










.
+



=19,9
Chọn hệ số an toàn [s]=2.5 để kiểm nghiệm trục theo hệ số
an toàn và theo độ cứng
Vi s liu tra b

-1

b
=0,436x600=216,6

1
=0,22 
b
=0,22x600=132


=0,85 

=0,78