Thuyết minh đồ án chi tiết máy BKHN

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG THUYẾT MINH ĐAMH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN Ô TÔ Cán bộ hướng dẫn ThS Trương Đặng Việt Thắng Sinh viên thực hiện Đỗ Tân Huy MSSV 20185817 Lớp KT ô tô 01 Hà N.

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG

-THUYẾT MINH ĐAMH

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN Ô TÔ

Cán bộ hướng dẫn : ThS Trương Đặng Việt ThắngSinh viên thực hiện : Đỗ Tân Huy

Hà Nội - 2000

Sinh viên thực hiện : Đỗ Tân Huy

Giáo viên hướng dẫn : ThS Trương Đặng Việt Thắng

Phần 1: Tính động học và chọn động cơ điện

1.Chọn động cơ điện

1.1.Công suất làm việc

1.2.Hiệu suất hệ dẫn động

Tra theo bảng (2.3) trang 19 trong Trịnh Chất – Lê Văn Uyển (2006) – Tính toán thiết

kế dẫn động cơ khí ( Tập một) – NXB Giáo dục Từ những dữ liệu đề bài cho ta nhận được:

Hiệu suất bộ truyền đai :

Hiệu suất bộ truyền bánh răng :

Hiệu suất bộ truyền ổ lăn :

Hiệu suất khớp nối :

Từ đó ta được :

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ

1.4 Số vòng quay trên trục công tác

1.5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ

Chọn sơ bộ :

- Tỷ số truyền của bộ truyền đai lấy theo dãy: 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15

- Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng côn: = 3,5…5

Vận tốc quay : 1420 (v/ph)

Đường kính trục động cơ : 28 (mm)

2 Phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung cho hệ dẫn động :

Chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai là :

Suy ra :

3 Tính thông số trên các trục

3.1 Công suất

Theo công thức 2.10_[1]_trang 20, ta có công suất trên trục công tác :

Công suất trên trục II ( trục ra của hộp giảm tốc ):

Công suất trên trục I ( trục vào của hộp giảm tốc ):

Công suất thực tế trên trục động cơ :

Trong đó :

Momen xoắn trên trục động cơ :

Momen xoắn trên trục I :

Momen xoắn trên trục II :

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Bảng 2: Thông số yêu cầu

-2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai

Chọn đai đai vải cao su

Kiểm tra về vận tốc đai:

- Đường kính bánh đai lớn: d2 = u.d1.(1 − )

Với:  = 0,01…0,02 là hệ số trượt; chọn  = 0,015; u là tỉ số truyền của bộ truyền đai.d2 = u.d1.(1− ) = 2,5.160.(1-0,015) = 394 (mm)

Chọn d2 theo tiêu chuẩn ta được d2 = 400 (mm),

Như vậy tỉ số truyền thực tế

Số lần uốn đai trong 1s : i = = 0,0041(1/s) < imax =(3…5)(1/s)

 Chiều dài đai thỏa mãn

2.2.4 Góc ôm

Góc ôm đai trên bánh nhỏ α1 = 1800 –570 = 1800 –570.=166,320

2.3 Xác định tiết diện đai

Diện tích tiết diện đai: A = b.δ = Ft.Kđ /[σF]

Ft là lực vòng: Ft === 322,12 (N)

Kd : hệ số tải trọng động Tra bảng 4.7 [1] 55 ta được : 1,25

[σF] là ứng suất có ích cho phép: [σF]= [σF]0.Ca.Cv.C0

Trong đó: [σF]0 là ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm với bộ truyền

có d2 =d1 (tức là α = 180o), bộ truyền nằm ngang; v=10(m/s), tải trọng tĩnh;

2.4 Xác định lực căng ban đầu tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu:

F0 = σ0.δ.b = 1,96.4.50 = 392 (N)

Lực tác dụng lên trục:

Fr = 2F0.sin(= 2.392.sin(= 778,42 (N)

2.5 Lập bảng kết quả tính toán các thông số của đai dẹt

PHẦN 3 : TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG

DỮ LIỆU ĐẦU VÀO

hiệu chung

Kí hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú

Momen xoắn trên trục

KHL , KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền :

Trong đó : – bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc Do bánh răng có , : Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn :

do đối với tất cả loại thép thì = , do vậy :

, – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương : Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh

Do đây là bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

Ứng suất khi quá tải

(σch1, σch2)=2,8.580=1624(MPa)

σch1=0,8.580=464MPa)

σch2=0,8.450 =360(MPa)

3.Tính thiết kế và kiểm nghiệm độ bền

3.1 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền

3.2.2.2 Xác định số răng bánh lớn, góc côn chia, hệ số dịch chỉnh

3.3 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt bánh răng côn phải thỏa mãn điều kiện sau:

[σH] - ứng suất tiếp xúc cho phép

Thay các giá trị vào công thức (2.26):

Kiểm tra:

=> Chấp nhận

3.4 Kiểm nghiệm độ bền uốn

Trong đó:

T1 – mô men xoắn trên trục bánh chủ động: T1 = 61873,2 Nmm

mnm – mô đun pháp trung bình, với bánh răng côn răng thẳng

mnm = mtm = 2,1875mm

b – chiều rộng vành răng: b = 38,655mm

dm1 – đường kính trung bình của bánh răng côn nhỏ: dm1 = 65,625mm

Yβ – hệ số kể đến độ nghiêng của răng (với bánh răng thẳng Yβ = 1)

Yɛ = 1/ɛα = 1/1,75 = 0,57

YF1, YF2 – hệ số dạng răng, tra bảng 6.18: YF1 = 3,80; YF2 = 3,60

KF – hệ số tải trọng khi tính về uốn

4 Xác định các thông số kích thước hình học của bộ truyền

4.1 Xác định các thông số, các kích thước hình học của bộ truyền

Chiều cao răng ngoài:

Với: hte = cosβm = cos0 = 1; c = 0,2mte = 0,2.2,7 = 0,54

Chiều cao đầu răng ngoài:

Chiều cao chân răng ngoài:

Đường kính đỉnh răng ngoài:

Góc chân răng:

độ

độ

Góc côn đỉnh:

Kí hiệu Đơn vị Giá trị

Vật liệu bánh răng nhỏ thép 45 tôi cải thiện

Vật liệu bánh răng lớn thép 45 thường hóa

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn khớp theo điều kiện :

Trong đó :

Trong đó:

dt=ddc=28mm

Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

Ta được các thông số khớp nối như sau:

Tra bảng với: ta được:

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối

a Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

, trong đó:

- Ứng suất dập cho phép của vòng cao su Ta lấy ;

Do vậy, ứng suất dập sinh ra trên vùng đàn hồi:

b Điều kiện bền của chốt:

, trong đó:

- Ứng suất cho phép của chốt Ta lấy

Do vậy ứng suất sinh ra trên chốt:

4.1.3 Lực tác dụng lên trục

Ta có:; lấy trong đó:

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được 125(N.m)Đường kính lớn nhất có thể của trục nối 28 (mm)

4.2.2.2 Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:

Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền đai: 778,42 (N)

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI =61873,2(N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc ta chọn [τ] = 15 (MPa)

- Với trục II:

TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII =243098,7 (N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc ta chọn [τ] = 30 (MPa)

(mm)

Ta chọn:

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

a Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục

Tra bảng với:

Ta được chiều rộng ổ lăn trên các trục:

b Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Bánh răng côn

 Sơ đồ khoảng cách giữa các điểm đặt lực như hình vẽ phác họa kết cấu HGT sau:

Chọn chiều dài may-ơ và các khoảng cách k1, k2, k3, hn

- Chiều dài may-ơ bánh răng côn:

- Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục

+ Khoảng công-xôn (khoảng chìa): theo công thức 10.14Tr190[1]

4.3 Tính thiết kế trục

4.3.1 Tính sơ bộ trục I

Tính phản lực tại các gối tựa và vẽ biểu đồ mômen

a.Các lực tác dụng lên trục I có chiều như hình vẽ:

Cần xác định phản lực tại các gối tựa: Fx10, Fy10, Fx11,Fy11

b Tính phải lực tại các gối tựa A và B:

+ Biểu đồ momen Mx (trong mặt phẳng thẳng đứng 0yz)

+ Biểu đồ momen My (trong mặt phẳng nằm ngang 0xz)

+ Biểu đồ momen xoắn T

o Tại tiết diện 1:

o Tại tiết diện 2:

o Tại tiết diện 3:

o Tại tiết diện 4:

 Chọn lại đường kính các đoạn trục:

Căn cứ từ kết quả tính toán chính xác đường kính trục:

 Do lắp ổ lăn tại vị trí 2 và 3 nên ta chọn:

 Do tại vị trí 1 và 4 lắp bánh răng và đai nên ta chọn:

 Do vị trí giữa 2 và 3 có vai trục nên ta chọn

4.4 Tính chọn then cho trục I

a Chọn then

 Trên trục I then được lắp tại bánh răng (vị trí 1) và khớp nối (vị trí 4)

 Tra bảng 9.1aTr173[1] với: ta chọn then bằng có:

 Lấy chiều dài then:

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn (vị trí 1)

 Kiểm tra độ bền then tại vị trí lắp với bánh răng côn (vị trí 1)

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

 Kiểm nghiệm độ bền then tại vị trí nửa khớp nối (vị trí 4)

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

4.4.1 Kiểm nghiệm độ bền cho trục I theo hệ số an toàn S

a Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

 Từ biểu đồ moment, ta thấy các tiết diện chịu momen lớn cần kiểm nghiệm độ bền mỏi là: Vị trí lắp bánh răng côn 1, vị trí lắp ổ lăn 2

 Áp dụng công thức 10.19Tr195[1] ta có:

– lần lượt là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp

Ta có thép 45, tôi cải thiện,

 – Biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j

 – Hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏiTra bảng B10.7Tr197[1] ta được:

 – Hệ số xác định theo công thức:

 – Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Tra bảng B10.8Tr197[1] ta được:

 – Hệ số tang bề mặt trục, vì không tăng bền nên ta lấy ,7

 – Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi chịu uốn và xoắn:

Tra bảng 10.12Tr197[1] với , ta được

 – Hệ số kể đến của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi:

Do quay 1 chiều nên:

=

Với :

> [s] = 1,5 ÷ 2,5

Tại tiết diện 1 lắp bánh răng côn thỏa mãn điều kiện bền mỏi

 Tại tiết diện 2: vị trí lắp ổ lăn có

Do trục quay 1 chiều nên:

Tại tiết diện 2 lắp bánh răng côn thỏa mãn điều kiện bền mỏi

b Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh:

 Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (khi mở máy) cần kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh

 Theo công thức 10.27Tr200[1] ta có:

Trong đó:

Trục thỏa mãn độ bền tĩnh

4.5 Tính toán sơ bộ cho trục II

4.5.1 Chọn sơ bộ đường kính các đoạn trục

Với đường kính trục sơ bộ dsb2 = 40 (mm) Do các yếu tố lắp ráp và công nghệ,

ta chọn sơ bộ trục có kết cấu như sau:

Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn là: d = d2 = d3 = 25 mm

Dựa vào đường kính trục tại ổ, tra bảng P2.11 [1-261] ta chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ với các thông số như sau:

Kí hiệu d (mm) D (mm) B (mm) C (kN) C0 (kN) � (°)

⇒ hệ số e = 1,5 tan α = 1,5 tan(13,50) = 0,36

Fat

11x

y

zO

▪ Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 11 là:

Fa11 = Max (∑ Fa11; Fs11) = Max(72,88; 1138,89) = 1138,89 (N)

5.1.3 Tải trọng quy ước

Tải trọng quy ước Q của ổ đũa coon đực xác định theo công thức:

Q = (X V Fr + Y Fa)kt kd (CT 11.3 [1-214])

Trong đó:

- Fr, Fa – Tải trọng hướng tâm, tải trọng dọc trục

- V – Hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay nên V = 1

- kt − Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ Với chế độ làm việc dưới 100°� �� �ó

▪ Tại ổ lăn 11:

Q11 = (X11 V Fr11 + Y11 Fa11) kt kd = (1.1.3811,53 + 0.1138,89)= 3811,53 (N)

Ta thấy Q11 < Q10 nên ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 10 Vậy tải trọng quy ước:

Q = max(Q10, Q11) = max(4855,51 ; 3811,53) = 4855,51 (N)

5.1.4 Khả năng tải động của ổ

▪ Khả năng tải động Cd được tính theo công thức:

Cd = Q m√L

Trong đó:

- Q – Tải trọng quy ước, kN

(CT 11.1 213])

[1 m – bậc của đường cong mỏi với ổ đũa côn, ta có m = 10/3 [1 L – tuổi thọ của ổ tính bằng triệu vòng quay

Xác định tuổi thọ của ổ lăn tính bằng triệu vòng quay, từ công thức:

Lh = 106�/(60�) (CT 11.2 [1-213])

Trong đó:

- Lh là thời gian làm việc của ổ, Lh = 18500 (giờ)

- n là số vòng quay của ổ lăn, � = ��� = 133,96 (v/ph)

L = 60 n Lh 10−6 = 60.133,96 18500 10−6 = 148,7 (triệu vòng)

Vậy, khả năng tải động của ổ lăn là:

Cd = < � = 23,90 ��

➔ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

5.1.5 Kiểm nghiệm ổ theo tải trọng tĩnh

Đối với ổ đũa côn, tải trọng tĩnh là giá trị lớn hơn trong 2 giá trị tính được từ 2 công thức sau:

 Cả 2 ổ lăn đều thỏa mãn khả năng tải tĩnh

Vậy, ổ lăn 7205 đã chọn đảm bảo bền

5.2 Chọn loại ổ lăn cho trục II

Trục lắp bánh răng côn có lực dọc trục và để đảm bảo độ cứng và độ chính xác của bộ truyền bánh ẳng côn nên ta chọn ổ đũa côn

Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn là: d = d20 = d21 = 40mm

Dựa vào đường kính trục tại ổ, tra bảng P2.11 [1-261] ta chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ với các thông số như sau:

• Thành phần bao gồm: thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ…

• Chi tiết cơ bản: độ cứng cao, khối lượng nhỏ

• Vật liệu làm vỏ: gang xám GX15-32

a Chọn bề mặt lắp ghép và thân

- Bề mặt lắp ghép của vỏ hộp (phần trên của vỏ là nắp, phần dưới là thân) thường đi qua đường tâm các trục

- Bề mặt lắp ghép song song với trục đế

b Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

❖ Dựa vào bảng 18.1Tr85[2] ta có bảng các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03.Re + 3 = 0,03.154,62+ 3 = 7,6 (mm) Chọn δ = 8 (mm)

δ1 = 0,9.8 = 7,2 (mm) chọn δ1 = 7 (mm)Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 6,4÷ 8 mm Chọn e = 7 (mm)h< 58 mm = 5.= 5.8 = 40 (mm)

khoảng 20Đường kính:

d2 = (0,7÷0,8)d1 = 11,2÷12,8 mm chọn d2 = 12 (mm)

d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8 mm chọn d3 = 10 (mm)

d4 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4 chọn d4 = 8 (mm)d5 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 chọn d5 = 7 (mm)Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

Chiều dày bích nắp hộp, S4

Chiều rộng bích nắp và thân, K3

16(mm)

S4 = (0,9÷1)S3 = 14,4÷16 mm chọn S4 = 15(mm)

K3 = K2 - (3÷5) = 40- (3÷5)= 35÷ 37mm chọn K3 = 36 (mm)

E2 = 1,6d2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E2 = 19 (mm)

R2 = 1,3d2 =1,3.12=15,6 (mm) chọn R2 = 16 (mm)

q ≥ K1 + 2δ =48+2.8= 64 (mm)Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy

hộp

Giữa mặt bên của các bánh răng với

Nhau

Δ ≥ (1÷1,2)δ = (1  1,2).8=(8÷9,6) chọn Δ = 10 (mm)

Δ1 ≥ (3÷5)δ = (3  5).8=(24÷40) chọn Δ = 40 (mm)

Δ2 =8 chọn 2=8 (mm)

Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên

đỉnh hộp có làm cửa thăm.Dựa vào bảng 18.5 2

1

C

(mm)

K(mm)

R(mm)

Vít(mm) Số lượng

Kiểm tra mức dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ

Chốt định vị

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ởthân hộp & trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ cácchốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ

Ống lót và lắp ổ

Ống lót được dùng để đỡ ổ lăn, để thuận tiện khi lắp và điều chỉnh bộ phận ổ đồng thời trái cho ổ khỏi bụi băm, chất bẩn ống lót được làm bằng vật liệu GX15-32 ta chọnkích thước của ống lót như sau

6.3 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:

Tại các tiết diện lắp bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích được chọn trong bảng sau

Trục I Trục và vòng

trong ổCốc lót và vành ngoài ổ

Vỏ và cốc lótTrục và vòng chắn dầuĐoạn trục lắp khớp nối

lótTrục và bánh răng

Trục và bạcTrục II Trục và vòng

chắn dầu

Vỏ và nắp ổ trục 2

Đoạn trục lắp đĩa xíchTrục và vòng trong ổ

Vỏ và vòng ngoài ổTrục và bánh răng

Trục và bạc

Phần 1: Tính động học và chọn động cơ điện 3

1.Chọn động cơ điện 3

1.1.Công suất làm việc 3

1.2.Hiệu suất hệ dẫn động 3

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ 3

1.4 Số vòng quay trên trục công tác 3

1.5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ 3

1.6 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ 3

1.7 Chọn động cơ 3

2 Phân phối tỷ số truyền 4

3 Tính thông số trên các trục 4

3.1 Công suất 4

3.2 Số vòng quay 4

3.3 Momen xoắn 5

3.4 Bảng thông số động học 5

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 6

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai 6

2.2 Xác định các thông số bộ truyền 6

2.2.1 Đường kính bánh đai 6

2.2.2 Khoảng cách trục a 7

2.2.3 Chiều dài đai 7

2.2.4 Góc ôm 7

2.3 Xác định tiết diện đai 7

2.4 Xác định lực căng ban đầu tác dụng lên trục 8

2.5 Lập bảng kết quả tính toán các thông số của đai dẹt 8

PHẦN 3 : TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG 9

1.Chọn vật liệu 10

2.Xác định ứng suất cho phép 10

3.Tính thiết kế và kiểm nghiệm độ bền 12