thuyết minh đồ án chi tiết máy đề tài đề số 05 THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG XÍCH tải phương án số 15

Chọn động cơ điện* Xác định công suất động cơ Vì động cơ làm việc với sơ đồ tải trọng thay đổi nên ta chọn động cơ dựa trên công suất đẳng trị.. - L là thời gian làm việc của hộp giảm tố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM

KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Quyển thuyết minh đồ án chi tiết máy

MÔN HỌC: ĐỐ ÁN CHI TIẾT MÁY

Mục lục

1 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 4 1.1 Chọn động cơ điện 4

1.2 Phân phối tỷ số truyền 5

2 Tính toán thiết kế chi tiết máy 6

2.1 Tính toán thiết kế chi tiết máy 6

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng9

2.2.2 Cặp bánh răng trụ răng nghiên cấp nhanh 17

1 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1.1 Chọn động cơ điện

* Xác định công suất động cơ

Vì động cơ làm việc với sơ đồ tải trọng thay đổi nên ta chọn động

cơ dựa trên công suất đẳng trị Công suất động cơ phải lớn hơncông suất cần thiết:

Pđc ≥ Pct; với: Pct =( P Ktđ )

ηctct

=√12 20+ ¿ ¿¿ =0,681

4

- Hiệu suất chung:

ηch = ηbr1 ηbr2.ch = ηch = ηbr1 ηbr2.br1 ηch = ηbr1 ηbr2.br2. ηctol n ηch = ηbr1 ηbr2.đ = 0,97.0,97.0,99 3.0,95 = 0,867

ηch = ηbr1 ηbr2.br1 = ηch = ηbr1 ηbr2.br2 = 0,97: hiệu suất của bộ truyền bánh răng cấp nhanh và chậm

ηch = ηbr1 ηbr2.ol = 0,99: hiệu suất của các ổ lăn (4 cặp ổ lăn)

ηch = ηbr1 ηbr2.x = 0,95: hiệu suất của bộ truyền đai

n = 3

Ta chọn hiệu suất nối trục bằng 1

Công suất cần thiết: Pct =(6,5.0,681)=5,105 kw 0,867

Từ đây, cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn 5,105 kW

(1)

- Tỉ số chuyền chung sơ bộ

Tỉ số truyền chung của hệ: uch = uhgt.uđ

Theo bảng 2.2, chọn sơ bộ ux = 3; uhgt = 8 Do đó: uch = 24

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nđc = nct.uch = 45.24=1080 vòng/phút

(2)

- Từ (1) và (2), theo bảng phụ lục ta chọn động cơ có thông số sau:

Kiểu động cơ Công suất (kw) Vân tốc quây v/p Cosα ηch = ηbr1 ηbr2.% Tmax/Tdn Tk/

1.2 Phân phối tỉ số truyền

Chọn sơ bộ tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: uhgt = 8

Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ đồng trục, tỉ số truyền cấp nhanh được lấy

bằng cấp chậm:

u1 = u2 = √2 uhgt = √2 = 2,83

5

Tỉ số truyền cuối cùng của hộp giảm tốc: uhgt = 2,83 2= 8,009

Sai số tỉ số truyền: Δ = ¿ 8 −8,009∨ ¿ ¿

= 0.11% 8

Tỉ số truyền bộ truyền đai: uđ = u uc ℎ ℎ gt = 32.33

8.009 = 4,03

Mặc dù ta chọn động cơ bằng công suất đẳng trị nhưng khi tính toán cho bảng

thông số kỹ thuật, ta lại dùng động cơ làm việc tối đa, ở đây là 6.5 kW

→công suất làm việc trên trục I lớn hơn công suất định mức của động cơ không

vượt quá 5% nên ta vẫn chọn động cơ điện 4A132S4Y3

- momen xoắn trên trục:

n is faulty is faulty ** is faulty **

**

6

Nmm

2 Tính toán thiết kế chi tiết máy 2.1 Thiết kế bộ truyền đai/xích

1- Theo hình 4.22 phụ thuộc vào công suất 7.5kw và số vòng

quay n1= 1455 v / p,tachonđai loại B với bp=14 mm ,

4- Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối ε = 0.01 , đường kính bánh đai lớn: d2

= u.d1.(1-ε) = 4,03.180.(1-0.01) = 718,1mm Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 710 mm

Sai lệch so với giá trị chọn trước 1,2%

5- Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:

2(d1+d2)≥ a ≥0,55(d1+d2) + h(180+710) ≥ a ≥ 0.55 (180+710) + 10,5

Theo bảng 4.3 ta chọn đai có chiều dài L = 3150mm =

3,15mm 7- Số vòng chaỵ của đai trong một giây

i = v

3,15 = 4,35 [ i ] = 10s − 1, do đó điều kiện đã thỏa

7

k +√

2 −8 △2

4Trong đó: k = L - πd (d 1+ d 2)

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho

phép 9- Góc ôm đai bánh đai nhỏ

α 1 = 180˚- 57. (d 2 − d 1) a

= 180˚- 57.(710 − 180) = 143,8 = 2.5 rad

833,810: cách hệ số sữ dụng

- hệ số xét đến ảnh hướng góc ôm đai: Cα = 1,24.(1-e −α 1 /110) = 0,9

12- Số dây đai được xác định theo công thức :

13-Lực căng đai ban đầu:

- Lực vòng trên mỗi dây đai là: 273,7

14 - Giữa hệ số ma sát f , lực căng đai ban đầu F0 và ứng suất kéo cho phép [

σ 0] có sự quan hệ

- từ công thức : F 0 = Ft e f α +1

2 e f α − 1

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trược trơn f = f '.sin20˚ = 0,22

Góc chêm đai có giá trị tiêu chuẩn 40 độ

+273,7

+ 1200.13,72.10− 6 +

2.4 100 = 7,16 mPa

Kiểm nghiệm đai theo ứng suất kéo cho phép:

Giá trị α max vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép

với [σ]]k = 8 MPa đối với đai dẹt [σ]]k = 10 MPa đối với đai thang

9

16- Tuổi thọ đai xác định theo công thức:

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng

2.2.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiên cấp chậm

* Số liệu đầu vào ta có P1 = 7,12 kW; T1 = 533051 Nmm; n1 = 127,56 v/p; tỉ số truyền u1 = 2,83

Ta có thời gian làm việc được tính theo giờ của hộp giảm tốc:

Lh = L.Kng.tc.sc = 7.180.2.8 = 20160 giờ

Trong đó:

- Lh là thời gian làm việc của hộp giảm tốc tính theo giờ (giờ)

- L là thời gian làm việc của hộp giảm tốc tính theo năm (năm)

- Kng là số ngày làm trong năm (ngày)

- tc là thời gian làm việc một ca (giờ)

- sc là số ca làm của hộp giảm tốc trong ngày (ca)

2.2.1.1 chon vật liệu:

Do không có yêu cầu đặt biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong

thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 cặp bánh răng nhuư nhau

10

Với vật liệu đã chọn như trên, ta chọn độ rắn HB1 = 245, HB2 =

HE2 >N

HO2

nên ta chọn N HE = N HO N

11

Suy ra K HL1 =K HL2=K FL1=K FL2

Ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định

σ oFlim2 = 1,8 230 = 414MPa Tính sơ bộ

Với thép 45 tôi cải thiên đạt độ rắn

1 = 430,4 MPa1,1

Với bộ truyền bánh răng trụ nghiên

Ứng suất tiếp xúc tính toán cho phép của bánh răng trụ răng nghiêng:[σ]H] ≈ 0,45([σ H1 ]+[σ H 2 ])

[σ]H] ≈ 0 ,4 5 ([458,18]+[430,4])

[ σ H ] min ≤ [ σ H ]≤ 1,25 [σ H ] min

Ứng suất tiếp xúc khi tính toán : 430,4

Ứng suất uốn cho phép

Ta có KFc = 1 khi đặt tải một phía (bộ truyền quay một chiều ; SR =1,75 )

] = 414.1 1 = 236,57 MPa

1,75

12

Theo tiêu chuẩn lấy : aw1 = 250mm

- xác định thông số ăn khớp Môđun

mn = (0,01 ÷ 0,02).aw1

=2,5÷5Tra bảng 6.8 chọn Môđun pháp tuyến theo tiêu chuẩn :

= arc cos 4 (90+32) =12,58°

2.250

2.2.1.4 các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh

răng - Đường kính vòng chia:

Z H = √2 cos ( β

b)

= √2 cos (11,81) = 1,73

sin (2 α tw )sin (2.20,45)

-bánh răng nghiêng không dịch chuyển

- β b góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

β b = cosα t tanβ = cos(20,45) tan(12,58) = 11,81

S H

1,1Như vậy σ H ¿ [σ H] cập bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc

2.2.1.7kiểm nghiệm răng và độ bền uốn:

Điều kiện bền uốn

Theo bảng 6.4 : K

16

17

2.2.2 Cặp bánh răng trụ răng nghiên cấp nhanh

* Số liệu đầu vào ta có P1 = 7,57 kW; T1 = 228777 Nmm; n1 = 316 v/p; tỉ số truyền

- L là thời gian làm việc của hộp giảm tốc tính theo năm (năm).

- Kng là số ngày làm trong năm (ngày)

- tc là thời gian làm việc một ca (giờ)

- sc là số ca làm của hộp giảm tốc trong ngày (ca)

- số chu kì làm việc trong điều kiện tải trọng thay

đổi Trong đó c = 1 là số lần ăn khớp của răng

HE2 >N

HO2

nên ta chọn N HE = N HO N

Suy ra K HL1 =K HL2=K FL1=K FL2

Ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định

σ oFlim2 = 1,8 230 = 414MPa Tính sơ bộ

Với thép 45 tôi cải thiên đạt độ rắn

1 = 430,4 MPa1,1

Với bộ truyền bánh răng trụ nghiên

Ứng suất tiếp xúc tính toán cho phép của bánh răng trụ răng nghiêng:[σ]H] ≈ 0,45([σ H1 ]+[σ H 2 ])

Ta có KFc = 1 khi đặt tải một phía (bộ truyền quay một chiều ; SR =1,75 )

[ σ F ] =σ oFlim K FCα Cu CL Cz Cr Cv KFL

S F

[ σ F 1 ] = 441.1 1

= 252 MPa1,75

[ σ F 2 ] = 414.1 1

= 236,57 MPa1,75

Không đối xứng ổ trục HB ¿ 350 tra được K Hβ = 1,04

- xác định thông số ăn khớp Môđun

mn = (0,01 ÷ 0,02).aw1

=2,5÷5Tra bảng 6.8 chọn Môđun pháp tuyến theo tiêu chuẩn :

= 2,81

- Góc nghiên răng :

21

β = arc cos m n ¿¿

= arc cos 4 (90+32) =12,58°

2.250

2.2.2.4 các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh

răng - Đường kính vòng chia:

m n Z1

=4.32

= 131,14 mmcos 12,58

cosβ

m n Z2

=4.90

= 368,86 mmcos 12,58

b w 1 u m

22

Z M= 274 MPa1 /3 hệ số kể đến cơ số vật liệu của các bánh răng ăn

khớp Z H : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

Z H= √ 2 cos ( β b)

= √ 2 cos (11,81) = 1,73

sin (2 α tw ) sin (2.20,45)

-bánh răng nghiêng không dịch chuyển

cos(12,58)

cosβ

- β b góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

β b = cosα t tanβ = cos(20,45) tan(12,58) = 11,81

2.2.2.7 kiểm nghiệm răng và độ bền uốn:

Điều kiện bền uốn

25

Thông số bánh răng cấp nhanh:

27

Vật liệu chế tạo trục là thép c45 tôi cải

thiện Giới hạn bền σ b = 850 Mpa

Ứng suất xoắn cho phép:

[ = 20 ÷ 25 MPa đối với trục vào, ra

[ =10 ÷ 15 MPa đối với trục trung gian

Xác đinh sơ bộ đường kính trục theo công thức sau:

28

Xác đinh khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt

lực d = 45 mm → b0= 23 mm

- k1 = 15 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quây đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quây

- k2 = 10 mm: khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

- k3 = 20 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quây đến nấp ổ

- hn = 20 mm: chiều cao nắp ổ và đầu bulong

Chiều dài mayo bánh răng

30

Kết quả tính từ MDsolids ta có:

RAX = 728,26 N ( RAX hướng lên) RBX = 214,26 N ( RBX hướng xuống)

RAY = 1744,40 N ( RAY hướng xuống) RBY = 1744,40 N ( RBY hướng xuống)

1 tính đường kính tại các đoạn trục

Vậy tiết diện nguy hiểm nhất tại C

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện

Giới hạn bền σ b = 850 Mpa tra bảng 10.5 lấy [σ ] = 55 MPa

31

2 kiểm nghiệm then

Kiểm nghiệm điều kiện bền đập và bền cắt đối với then bằng:

với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiết hành kiểm nghiệm mối ghép

độ bền đập và độ bền cắt theo công thức sau:

(Nmm)(mm)

I

3 kiểm nghiệm theo hệ số an toàn:

- Vật liệu trục thép C45 tôi cải thiện σ] b = 850 MPa

Với σ]-1 = 0,436σ]b = 370,6 MPa; τ-1 = 0,58σ]-1 = 189,66 MPa

-Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung

Ta dùng dao phây ngó để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 ta có:

Kσ] = 2,01

Kτ = 1,88

- hệ số tăng bề mặt β = 1,7 tra bảng 10.4 với trường hợp phu bi

- hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình :

ᴪ σ] = 0,1, ᴪτ = 0,05

32

Bảng kiểm nghiện hệ số an toàn

( trong đó, [s] hệ số an toàn cho phép nằm trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 ; khi [s] = 2,5

÷ 3 ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng )

(mm)

Trong đó εσ] , ετ là hệ số kích thước tra bảng 10.4

σ]a , τa là biên độ của ứng suất tính theo

Do trục quây nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng σ] a = σ]

ε τ β 0,7 8 1,7

33

Khi đó hệ số an toàn kiểm nghiệm cho trục là :

√ (8,93) 2 +(14,91) 2

¿

Kết quả kiểm nghiệm hệ số an toàn cho thấy các đoạn trục đều thỏa nãm hệ số

an toàn kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi, ngoài ra trục còn đảm bảo độ cứng

- k1 = 15 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quây đến thành trong của hộp

hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quây

- k2 = 10 mm: khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

- k3 = 20 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quây đến nấp ổ

- hn = 20 mm: chiều cao nắp ổ và đầu bulong

Chiều dài mayo bánh răng

Sơ đồ tính khoảng cách truc II

Kết quả tính từ MDsolids ta có:

RAX = 2585,88 N ( RAX hướng xuống) RBX = 1746,62 N ( RBX hướng xuống)

RAY = 5324,96 N ( RAY hướng xuống) RBY = 684,86 N ( RBY hướng lên)

1 tính đường kính tại các đoạn trục

Vậy tiết diện nguy hiểm nhất tại C

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện

Giới hạn bền σ b = 850 Mpa tra bảng 10.5 lấy [σ ] = 50MPa

Mtd = √ M X2+M Y2+0,75T2 = 461635,7 Nmm

Theo tiêu chuẩn và để phù hợp với kết cấu ổ lăn ta chọn da = dB = 55mm

2 kiểm nghiệm then

Kiểm nghiệm điều kiện bền đập và bền cắt đối với then bằng:

với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiết hành kiểm nghiệm mối ghép

độ bền đập và độ bền cắt theo công thức sau:

(Nmm)(mm)

37

3 kiểm nghiệm theo hệ số an toàn:

- Vật liệu trục thép C45 tôi cải thiện σ] b = 850 MPa

Với σ]-1 = 0,436σ]b = 370,6 MPa; τ-1 = 0,58σ]-1 = 189,66 MPa

-Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung

Ta dùng dao phây ngó để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 ta có:

Kσ] = 2,01

Kτ = 1,88

- hệ số tăng bề mặt β = 1,7 tra bảng 10.4 với trường hợp phu bi

- hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình :

Bảng kiểm nghiện hệ số an toàn

( trong đó, [s] hệ số an toàn cho phép nằm trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 ; khi [s] = 2,5

÷ 3 ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng )

Trong đó εσ] , ετ là hệ số kích thước tra bảng 10.4

σ]a , τa là biên độ của ứng suất tính theo

Do trục quây nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng σ] a = σ]

Kết quả kiểm nghiệm hệ số an toàn cho thấy các đoạn trục đều thỏa nãm hệ số

an toàn kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi, ngoài ra trục còn đảm bảo độ cứng

39

Xác đinh khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt

lực d = 80 mm → b0= 39 mm

- k1 = 15 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quây đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quây

- k2 = 10 mm: khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

- k3 = 20 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quây đến nấp ổ

- hn = 20 mm: chiều cao nắp ổ và đầu bulong

Chiều dài mayo bánh răng

Kết quả tính từ MDsolids ta có:

RAX = 3265,54 N ( RAX hướng lên) RBX = 234,04 N ( RBX hướng xuống)

RAY = 2543,92 N ( RAY hướng xuống) RBY = 6326,69 N ( RBY hướng lên)

1 tính đường kính tại các đoạn trục

Vậy tiết diện nguy hiểm nhất tại C

Vật liệu chế tạo trục là thép c45 tôi cải thiện

Giới hạn bền σ b = 850 Mpa tra bảng 10.5 lấy [σ ] = 50 MPa

42

Tại D chon dD = 63 mm

2 kiểm nghiệm then

Kiểm nghiệm điều kiện bền đập và bền cắt đối với then bằng:

với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiết hành kiểm nghiệm mối ghép

độ bền đập và độ bền cắt theo công thức sau:

(Nmm)(mm)

3 kiểm nghiệm theo hệ số an toàn:

- Vật liệu trục thép C45 tôi cải thiện σ] b = 850 MPa

Với σ]-1 = 0,436σ]b = 370,6 MPa; τ-1 = 0,58σ]-1 = 189,66 MPa

43

- Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung

Ta dùng dao phây ngó để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 ta có:

Kσ] = 2,01

Kτ = 1,88

- hệ số tăng bề mặt β = 1,7 tra bảng 10.4 với trường hợp phu bi

- hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình :

Bảng kiểm nghiện hệ số an toàn

( trong đó, [s] hệ số an toàn cho phép nằm trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 ; khi [s] = 2,5

÷ 3 ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng )

Trong đó εσ] , ετ là hệ số kích thước tra bảng 10.4

σ]a , τa là biên độ của ứng suất tính theo

Do trục quây nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng

44

Kết quả kiểm nghiệm hệ số an toàn cho thấy các đoạn trục đều thỏa nãm hệ số

an toàn kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi, ngoài ra trục còn đảm bảo độ cứng

4 kiểm nghiệm nối trục đàn hồi

= 2,57 MPa ¿ [σ] d] = (2 ÷ 4)MPa (thỏa điều kiện)

- Điều kiện bền của chốt:

46

Kết quả tính từ MDsolids ta có:

RAX = 728,26 N ( RAX hướng lên) RBX = 214,26 N ( RBX hướng xuống)

RAY = 1744,40 N ( RAY hướng xuống) RBY = 1744,40 N ( RBY hướng

ta có Fat = Fa1 và cùng chiều với Fa1 theo quy ước là chiều dương

- Ta có F a1/Fro1 = 0,44 0,3 và theo yêu cầu làm việc của trục ta chọn ổ bi đỡ - chặn một dãy

→ Ta chọn loại ổ lăn đỡ - chặn cỡ nhẹ hẹp, kí hiệu 46207 với d = 35mm, b = 17

mm, đường kính ngoài D = 72 mm, chỗ vát ra = 2 mm, C = 22,7 kN, C0 = 16,6 kN.(Tra phụ lục P2.12 sách tính toán hệ dẫn động cơ khí)

- Ta có:

F

a 1

=778,6

= 0,0 32, Tra bảng 11.4 sách tính toán hệ dẫn động cơ khí

.=0,728e Suy ra X1 = 0,45; Y1 = 1,62

V F r02 1 189 0,32

- Tải trọng tương đương tác dụng lên ổ lăn:

47

Q=( X V F ro 2+ Y F a ) k t k σ

Trong đó:

+ kt = 1 là hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ khi làm việc

+ kσ] = 1,3 hệ số xét đến ảnh hưởng của đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ Từ đó:

Như vậy ta tính tại ổ A vì là ổ chịu lực lớn

Tải trọng tương đương thay đổi theo bậc:

→ Q0 = 2069,54 C0 do đó ổ thỏa mãn điều kiện bền tĩnh.

7 Xác định số vòng quay tới hạn của ổ:

Ta có: [ D pw n ] 10 −5 =4,5 tra bảng 11.7 sách tính toán hệ dẫn động cơ khí

RAX = 2585,88 N ( RAX hướng xuống) RBX = 1746,62 N ( RBX hướng xuống)

RAY = 5324,96 N ( RAY hướng xuống) RBY = 684,86 N ( RBY hướng lên)