thuyết minh đồ án chi tiết máy
Trang 1ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
với K- hiệu suất nối trục đàn hồi
- hiệu suất 1 cặp ổ trượt
trị số các hiệu suất tra theo bảng 2.3
0,83 = 4,39 kW
Trang 2 Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = 29,2 20 2,5 = 1460 (vg/ph)
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 vg/ph
- Tính chính xác ung:
Trang 3n = 9,55.10
6.4,870
1445 = 32 185,8 N.mm
Trang 4- Các thông số tính toán thể hiện trên bảng sau:
Trang 5II – Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài : Bộ truyền đai dẹt :
l = 3206 mm, cộng thêm từ 100 400 mm tùy theo cách nối đai
Số vòng chạy của đai: i = v/l = 13,62/3,206 = 4,25 < imax = 3 5 s-1
l thỏa mãn yêu cầu về tuổi thọ
Trang 6 chiều dài đai: = 1
57 : Cv = 0,98 cho đai vải cao su, v = 13,62 m/s
Co - Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền đai và phương pháp căng đai
Co = 1 (bảng 4.12[1]
Từ đó có [F] = 2,425 0,955 0,98 1 = 2,27 MPa
Trang 7g) Chiều rộng đai và bánh đai:
- Chiều rộng bánh đai (B):
B = 40 mm, tra bảng 21.16[2]
164h) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
Trang 8III – Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc:
HGT 2 cấp: - Truyền động bánh răng côn,
- Truyền động bánh trụ răng nghiêng
1 Chọn vật liệu:
Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết
kế, chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là như nhau:
H
= 2.HB + 70; SH = 1,1
0 lim
F
+) Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 245, bánh lớn HB2 = 230
H0lim1 = 560 MPa; H0lim 2 = 530 MPa,
F0lim1 = 441 MPa; F0lim 2 = 414 MPa
T
n t T
Do đó để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng,
lấy [H] = min([H1],[H2]) = 481,8 MPa
+) Với cấp chậm sử dụng bánh răng nghiêng:
Trang 9i i m
T
n t T
3 Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:
a) Xác định chiều dài côn ngoài:
Trang 10Từ đó: Re = 50 2
5 1 3
2
75689,5.1,16(1 0, 25).0, 25.5.(481,8) = 188,31 mm b) Xác định các thông số ăn khớp:
- Số răng bánh nhỏ:
Từ de1 =
2
21
e
R u
m K
2, 4857
1 0,5.0, 25 = 2,841 mm – môđun vòng ngoài bảng 6.8[1]
99 , theo tiêu chuẩn lấy mte = 3 mm
Trang 11c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
CT6.58[1]
115 : H = ZMZHZ
2 1
2 1
116 ): hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
KH= 1: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng, trường hợp bánh côn răng thẳng;
Trang 12= 481,8 1 0,95 1 = 457,7 MPa trong đó: Zv = 1 (v < 5m/s): hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
be be
K u K
Trang 13Với số răng tương đương: ZV1 = Z1/cos1 = 25/cos11,310 = 25,5
ZV2 = Z2/cos2 = 125/cos78,690 = 637,37 Theo bảng 6.18[1]
109 với x1 = 0,39, x2 = - 0,39, ta có các hệ số dạng răng: YF1 = 3,48 ; YF2 = 3,63
Y
Y = 71,357.3,63/3,48 = 74,43 < [F1] = 236,5 MPa Vậy độ bền uốn được đảm bảo
e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:
CT6.48[1]
110 : Hmax = H K =446,6 1,5 = 547 < [ qt H]max = 1260 MPa
CT6.49[1]
110 : F1max = F1.Kqt = 71,36.1,5 = 107,04 < [F1]max = 464 MPa
F2max = 74,4.1,5 = 111,6 < [F2]max = 360 MPa
Độ bền khi quá tải đảm bảo
f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng côn:
- Chiều dài côn ngoài: Re = 191,21 mm
Trang 140 1
2
Z arctg Z
Chiều cao đầu răng ngoài hae1(hte x n1cosm)m te
hae2 = 2htemte – hae1
hae1 = 4,17 mm
hae2 = 1,83 mm Chiều cao chân răng
ngoài
hfe1,2 = he – hae1,2 hfe1 = 2,43 mm
hfe2 = 4,77 mm Đường kính đỉnh răng
2 H
[ ]
H ba
T K u
Trang 156.34[1]
Trang 16107 : H= Hg0v aw/u
= 0,002.73.0,585 240
3,96 = 0,664 trong đó H= 0,002 – bảng 6.15[1]
Vì H= 458,8 < [H]' = 470,7 MPa, nên độ bền tiếp xúc được đảm bảo
Trang 17d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Y
Y [F2] trong đó:
Trang 18 max = 99,30.1,5 = 149 < [F2]max = 360 MPa
f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
Khoảng cách trục: aw = 240 mm
Chiều rộng vành răng: bw = 72 mm
Tỉ số truyền: ut = 3,9677
Góc nghiêng của răng: = 15,74050 = 15044'26"
Số răng của bánh răng: Z1 = 31; Z2 = 123
da2 = 389,38 mm Đường kính đáy răng df = d – (2,5 – 2x).m df1 = 89,12 mm
df2 = 375,88 mm
Trang 19IV – Tính toán thiết kế trục:
1 Sơ đồ đặt lực chung:
Trang 20Sơ đồ tính khoảng cách của HGT BR côn-trụ :
Trang 212 Chọn vật liệu:
Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có b 600 MPa,
ứng suất xoắn cho phép [ ]=12 20 MPa
+ Bánh răng trụ: lm22 (1,2 1,5)d2 = 60 75 = 72 mm
lm31 (1,2 1,5)d3 = 98 175 = 90 mm + Khớp nối đàn hồi: lm32 (1,4 2,5)d3 = 98 175 = 140 mm
Trang 225 Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục:
Chiều của các lực như hình vẽ trên sơ đồ đặt lực chung trong phần IV.1
Trang 236 Vẽ biểu đồ mômen uốn Mx, My và mômen xoắn T cho 3 trục:
= 0 Fyđl12 – Fy11l11 + Fr11l13 – Fa11dm1/2 = 0
Fy10 – Fy11 = Fyđ – Fr11 = 495 – 823 = - 328
Fy11 = (Fyđl12 + Fr11l13 – Fa11.dm1/2)/l11 =
= (495.63+823.136-165.65,625/2)/80 = 1721 N
Fy11 = 1721 N ; Fx11 = 3697 N
Trang 25 Lực hướng tâm tính theo công thức gần đúng (trang 188 [1]) :
Fy31 = 3660 N
Trường hợp đảo chiều Fk ta tính lại các phản lực tại 2 gối đỡ lực tương tự như trên với chiều của Fk ngược lại, được Fx30 = -842 N, Fx31 = -12357 N và
F = -666 N, F = 3660 N
Trang 26Biểu đồ mômen của 3 trục :
Trục I :
Trang 27Trục II :
Trang 28Trục III :
Trang 309 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:
Trang 31ra tỉ số K / và K / tại rãnh then của tiết diện đó
rãnh then
lắp căng
Trang 3210 Tính kiểm nghiệm độ bền của then:
Với các mối ghép dùng then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập
và độ bền cắt theo CT 9.1[1]
173 và CT 9.2[1]
173 : Với lt = (0,8…0,9)lm ; lm: chiều dài mayơ
Trang 33V – Chọn ổ lăn:
1 Trục I :
Dùng ổ đũa côn cho hai tiết diện lắp ổ lăn để tăng độ cứng vững cho trục có lắp bánh răng côn, giúp làm giảm bớt nghiêng trục, thuận lợi khi lắp bánh răng côn với yêu cầu ăn khớp đỉnh chính xác
Ta chọn sơ bộ ổ đũa côn cho trục I : Cỡ nhẹ, kí hiệu 7207, d = 35 , D = 72 , B = 17 , T = 18,25 , = 13,830 , C = 35,2 , C0 = 26,3 :
a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa côn:
Trang 34Q L L
Khả năng tải động của ổ lăn trên trục I được đảm bảo
b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:
Trang 35Q L L
Trang 36b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:
3 Trục III :
Chọn ổ bi đỡ chặn, vì 1886 0,63 0,3
2993
a r
Trang 37Q L L
Theo sơ đồ tải trọng, có:
Qtđ = 7805.[110/3.5/8 + (0,7)10/3.3/8]0,3 = 7805.0,904 = 7056 N
+ CT11.1[1]
213 : Cd = Q
m L = 7056.334,68 = 23,01 kN < C = 35,6 kN
Khả năng tải động của ổ lăn trên trục III đảm bảo
b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ-chặn:
=260 X0 = 0,5 ; Y0 = 0,37
Qt = X0Fr + Y0Fa = 0,5.5981 + 0,37.4099 = 4467 < Fr0 = 5981 N
Chọn Qo = Fr1 == 5 981 N Co = 32 300 N
Khả năng tải tĩnh đảm bảo
Bảng tóm tắt các thông số cơ bản của 3 cặp ổ lăn trên 3 trục:
Trang 39- Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ: k 1,2 d2 = 1,2.16 = 19,2
+ Khi không có phần lồi: S1 = (1,3 1,5)d1 = 26 30 = 28 mm
+ Khi có phần lồi: Dd = xác định theo đường kính dao khoét
S1 (1,4 1,7)d1 = 28 34 = 30 mm
S2 (1 1,1)d1 = 20 22 = 20 mm
- Bề rộng mặt đế hộp: K1 = 3d1 = 60 mm
q K12 602.1080mm
7 Khe hở giữa các chi tiết:
- Giữa bánh răng với thành trong hộp: (1 1, 2) 10 12 = 12 mm
- Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: 1 (3 5) 30 50 = 40 mm; (tùy HGT
& chất lượng dầu bôi trơn trong hộp)
- Giữa mặt bên các bánh răng với nhau: 10 mm
A=150; B=100; A1=190; B1=140; C=175; K=120; R=12; Vít M8x22, số lượng : 4 2- Nút tháo dầu :
Theo bảng 18.7[2]
93 , ta có hình dạng và các kích thước của nút tháo dầu trụ M22x2:
Các thông số : b=15; m=10; f=3; L=29; c=2,5; q=19,8; D=32; S=22; D =25,4
Trang 403- Nút thông hơi :
Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp ta làm nút thông hơi, hình dạng và kích thước nút thông hơi tra bảng 18.6[2]
93 , chọn loại M27x2, các kích thước : B= 15; C= 30; D= 15; E= 45; G= 36; H= 32; I= 6 ; K= 4 ; L= 10; M= 8; N= 22; O= 6; P= 32; Q= 18; R= 36; S= 32;
Trang 41Ren (d) M16, d1=63; d2=35; d3=14; d4=35; d5=22; h1=12; h2=8; h=30; l≥32; f=2; b=16; c=2; x=4; r=2; r1=6=r2;
Trọng lượng nâng được : 550(a); 500(b); 250(c)
Trang 42VII – Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp :
– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm 10% so với chiều rộng bánh răng lớn
– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :
Chọn độ nhớt của dầu ở 500C(1000C) để bôi trơn bánh răng : Bảng 18.11[2]
100Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,986 và 0,585 m/s (lần lượt là bánh răng của bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm), tức là thuộc khoảng [0,5-2,5], ta dùng chung một loại dầu đặt chung trong HGT nên ta có thể chọn theo bảng với thép b= 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 160(20) (hay độ nhớt Engle là 16(3))
ồn
Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơn được chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ
So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo
vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều Dầu bôi trơn được khuyến khích áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc khi các chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu
Số vòng quay tới hạn cho từng loại ổ bôi trơn bằng mỡ hay bằng dầu được ghi trong các catalô của ổ lăn
Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15.15 [2]
45
a
chọn loại mỡ LGMT2, loại này đặc biệt thích hợp cho các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiện làm việc cao hơn, LGMT2 có tính năng chịu nước rất tốt cũng như chống
gỉ cao Với các thông số của mỡ : Dầu làm đặc: lithium soap; Dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30 đến +1200C; độ nhớt động của dầu cơ sở (tại 400C): 91 (mm2/s); độ đậm đặc: 2 (thanh: NLGI)
Về lượng mỡ tra vào ổ lăn lần đầu : G = 0,005DB (CT tr.46[2])
Trong đó G – lượng mỡ (g),
D,B – đường kính vòng ngoài và chiều rộng ổ lăn, mm
Trang 43VIII – Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép :
Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung là H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết được ghép; khả năng định tâm của mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dài mayơ l ≥ (1,2 1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vòng trong ổ lăn, đĩa xích lên trục, lắp cốc lót, tang quay; các chi tiết cần đề phòng quay và di trượt), một số kiểu lắp khác phải dùng kiểu lắp lỏng D8/k6 (ví dụ bạc lót với trục) Bảng kê các kiểu lắp ghép tra theo bảng 5 [3]
30 cho H7,
5[3]
31 cho D8,
4[3]
d11, 4 [3]
23 cho k6 :
Trang 44Kiểu lắp giữa
Trục 1 Trục 2 Trục 3 Kiểu
lắp
Dung sai
Kiểu lắp
Dung sai
+30
0 +21 +2
7
k H
+21
0
52 6
7
k H
+30
0
75 6
7
k H
+30
0 +15
+2
+21 +2
+21 +2
Vòng chắn mỡ – trục
30 86
D k
+98 +65
45 86
D k
+119 +80
70 86
D k
+146 +100 +15
+2
+18 +2
+21 +2
Nắp ổ – vỏ hộp
72 711
H d
+30
0
85 711
H d
+35
0 -100
-290
-120 -340
-120 -340 Cốc lót – Vỏ hộp
92 76
H k
+35
0 +25 +3
8 6
D k
+146 +100 +21 +2
===========================================================
Trang 46MỤC LỤC
I – Tính động lực học hệ dẫn động 1
1 Chọn động cơ 1
a) Xác định công suất đặt trên trục động cơ 1
b) Tốc độ đồng bộ của động cơ 2
2 Phân phối tỉ số truyền (TST) 2
a) Xác định tỉ số truyền chung 2
b) Phân phối TST 2
c) Tính toán các thông số động học 3
II – Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài : Bộ truyền đai dẹt 5
a) Đường kính bánh đai 5
b) Khoảng cách trục a 5
c) Chiều dài đai l 5
d) Góc ôm 1 6
e) Tiết diện đai và chiều rộng bánh đai 6
f) Ứng suất có ích cho phép 6
g) Chiều rộng đai và bánh đai 7
h) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 7
III – Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc 8
1 Chọn vật liệu 8
2 Xác định ứng suất cho phép 8
3 Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng 9
a) Xác định chiều dài côn ngoài 9
b) Xác định các thông số ăn khớp 10
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 11
d) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp uốn 12
e) Kiểm nghiệm răng về quá tải 13
f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng côn 13
g) Các thông số khác 14
4 Tính bộ truyền cấp chậm: Bánh răng trụ răng nghiêng 14
a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục 14
b) Xác định các thông số ăn khớp 14
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 15
d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 17
e) Kiểm nghiệm răng về quá tải 18
f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 18
IV – Tính toán thiết kế trục 19
1 Sơ đồ đặt lực chung 19
Sơ đồ tính khoảng cách của HGT BR côn-trụ 20
Trang 472 Chọn vật liệu 21
3 Xác định sơ bộ đường kính trục 21
4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực 21
5 Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục 22
6 Vẽ biểu đồ mômen uốn Mx, My và mômen xoắn T cho 3 trục 23
a) Trục I 23
b) Trục II 24
c) Trục III 25
Biểu đồ mômen của 3 trục 26
Trục I 26
Trục II 27
Trục III 28
7 Tính chính xác đường kính các đoạn trục 29
8 Chọn lắp ghép 29
9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 30
10 Tính kiểm nghiệm độ bền của then 32
V – Chọn ổ lăn 33
1 Trục I 33
a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa côn 33
b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn 34
2 Trục II 34
a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa côn 34
b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn 36
3 Trục III 36
a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của bi đỡ chặn 36
b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ-chặn 37
VI – Kết cấu vỏ hộp 38
VII – Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp 42
VIII – Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 43
Tài liệu tham khảo (References) 45
Mục lục 46