Thuyết minh tính toán thiết kế đồ án thiết kế máy mdpr310423

ψbd=0,675; hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng KHβ=1,03 hệ số phân bố kg đều tải trọng trên chiều rộng vành bánh răng theo - Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền bộ tru

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: \ GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:

Tp HCM, Ngày 14 tháng 09 năm 2023

Mục lục

I Tính công suất và tốc độ trên trục công tác 4

II Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 4

2.1 tính hiệu suất cảu hệ thống 4

2.2 phân phối tỉ số truyền 5

2.3 tính số vòng quay trên các trục 5

2.4tính công suất trên các trục 5

III tính toán thiết kế bộ truyền xích 6

3.1 thông số đầu vào 6

3.2 tính toán bộ truyền xích 6

VI tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng 10

4.1 Thông số đầu vào 10

VI.Tính toán thiết kế trục 17

6.1 Thông số đầu vào 17

6.2 Chọn vật liệu 17

6.3 Tính sơ bộ đường kính trục 17

6.4 Tính khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực 18

6.5 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục 19

6.6 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi và độ bền tĩnh khi quá tải 23

VII.Chọn then, ổ lăn 28

I Tính công suất và tốc độ trên trục công tác Thông số cho trước: Vậy công suất làm việc P = 4,065 (kw)w Tốc độ quay trên trục làm việc: n = 141,07 (v/ph)w

II Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

2.4 Tính công suất trên các trục

III tính toán thiết kế bộ truyền xích III.1 thông số đầu vào

+ công suất trên trục bánh đai dẫn : P1=4,28(kw) + tốc độ quay trên trục dẫn : n1 =407,14(v/ph) + tỉ số truyền của bộ truyền đai : U =2,8812

III.2 tính toán bộ truyền xích + chọn xích => chọn xích ống lăn + chọn số răng đĩa xích Z1 và Z 2

Z1 = 29 – 2x3.15 = 23.24 ≥ 19 => chọn Z = 231 Z = U.Z = 66.24Z = 120

IV Xác định các thông số của xích là lực tác dụng lên trục - Đường kính vòng chia của đĩa xích d1, d2

sin (π

=139,97(mm)

VI tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng

4.1 Thông số đầu vào

[σ¿¿H1]¿: ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng dẫn [σ¿¿H2]: ứng suất tiếp xúc cho phép bánhrăng bịdẫn¿

[σ¿¿F1]¿: ứng suất uốn cho phép bánh răng dẫn [σ¿¿F2]¿: ứng suất uốn cho phép bánh răng bị dẫn

=1 ; hệ số tuổithọ xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng với

NFO=4.106:số chu kỳ thay đổiứng suất cơ sở khi thử uốn

NFE=60 c n LH=1539000000

số chukỳ thay đổiứng suấttương đương(bánh răngdẫn bánh răng bị dẫn= ); c=1 , số

lầntiếp xúc/vòng quay ; LH=18000 ,thời gian phục vụ

mF=6 , bậc đường cong mỏi khi thử về uốn

T1=29554,74 - Moment xoắn trên trục chủ động [σ¿¿H]=427,27 MPa¿ -Ứng suất tiếp xúc cho phép Ka=49,5 – Hệ số phụ thuộc vật liệu loại răng thẳng hoặc nghiên ψba=0,3 - hệ số chiều rộng vành răng

ψbd=0,675; hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

KHβ=1,03 hệ số phân bố kg đều tải trọng trên chiều rộng vành bánh răng theo

- Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền bộ truyền bánh răng Tỉ số truyền thực tế bộ truyền bánh răng

- Kiểm nghiệm răng – bền tiếp xúc

- Tính ứng suất tiếp xúc ơH, và kiểm tra bền điều kiện bền tiếp xúc theo công thức6.33[2]:

δH=0,002; hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp bảng 6.15[2]

go=73 ;hệ số ảnh hưởng sailệch các bước răng bánh 1 và 2 bảng 6.16[2] vHmax=700 ;khả năng chịu tải trọng động lớn của bánh răng

bw=ψba aw=31 mm ; chiềurộng vành răng

- Trường hợp σH>[σH], cần kiểm trađiều kiện: [σH]−σH

[σ ] ×100 %=9,7 %

- Kiểm nghiệm răng – bền uốn

Tính ứng suất uốn ơF, và kiểm tra điều kiện bền uốn theo công thức 6.43 và 6.44[2]:

140=0,905 - hệ số kể đến độ nghiêng của bánh răng YF1=3,4 ; YF2=3,47 - hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, tra bảng 6.18 [2]

zv1=27 ; zv2=95

KF=KFβ KFα KFv=1.544 – hệ số tải trọng khi tính về uốn

KFβ=1,07 - hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bảng 6.7[2]

KFα=1- hệ số phân bố không đều tải trọng cho các răng đồng thời ăn khớp bảng 6.14

Tốc độ quay của trục dẫn n1 357,5 (vòng/phút)

Tủ số truyền (phân phối) ubr 5

V.Phần Tính chọn nối trục

5.1 Thông số đầu vào

- Moment xoắn cần truyền T,T1=29554,74 N mm

T – moment xoắn danh nghĩa

k = 1,8 - hệ số an toàn làm việc, phụ thuộc vào loại máy công tác, tra bảng 9.1[5], máy công tác thùng trộn có thể lấy giống trường hợp vít tải

- Tính sơ Bộ đường kính trục tại vị trí lắp nối trục, d(mm)

T (N.mm) – Momen xoắn cần truyền trên trục lắp nối trục

[] - Ứng suất trượt cho phép, chọn vật liệu làm trục là thép, [ ] = 15…30 Mpa  Kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi, mm bảng 9.10a [5]

Với [ ]d ứng suất dập cho phép của vòng cao su [ ]d=2÷ 4 MPa

- Kiểm nghiệm bền uốn chốt

Với [ ]d ứng suất dập cho phép của vòng cao su [ ]d=2÷ 4 MPa

- Kiểm nghiệm bền uốn chốt

Moment tại các tiết diện nguy hiểm theo công thức 10.15 và 10.16 [2]

6.6 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi và độ bền tĩnh khi quá tải

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo công thức 10.19 [2]

sj, sj – Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

Theo công thức 10.20, 10.21 [2]

Woj=π dj

16 −

2 dj

Dựa theo kết cấu trục và hình vẽ trên và các biểu đồ mômen tương ứng, có thể thấy các tiết diện sau đây là tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra độ bền mỏi

-Trên trục I: tiết diện lắp ổ lăn (B), bánh đai (A) và bánh trụ (C) -Trên trục II: tiết diện lắp bánh răng (B’), ổ lăn (C’) và khớp nối (D’)

Trục I

Xác định moment cản uốn Wj và moment cản xoắn Wρj tại tiết diện Tiết diện lắp ổ lăn

Kx – hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt theo bảng 10.8, chọn phương pháp Tiện

Ra=2,5÷ 0,63 μm Theo bảng 10.8 [2],hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt KX=1,06 Hệ số tăng bề mặt trục, phụ thuộc vào phương pháp tăng bề mặt, cơ tính vật liệu theo bảng 10.9 [2] Vì trục được làm từ thép C45 tôi cải thiện nên Ky=1,5

Tra bảng 10.12 [2] trị số Kσ, Kτ đối với trục có rãnh then,σb=600 MPa, cắt bằng dao phay ngón

K=1,76, K=1,54

Tra bảng 10.10 [2] trị số của hệ số kích thước σ, τ Như vậy trên các tiết diện đồng thời tồn tại 2 yếu tố mất tập trung ứng suất đó là lắp có độ dôi và rãnh then Vậy ta phải so sánh các giá trị Kσ

Vì hệ số an toàn cho phép [s]=(1,5 2,5÷ ) cho nên

sB=20,1 , sC=17,34 , sB '=10,45, sC '=6,96 , sD'=11,94 , sA=23 đều thoả mãn điều kiện về độ bền

7.1.1 Thông số đầu vào

Đường kính lắp tại bánh đai dA=25 mm và 7.1.2.Chọn then

- Chọn kích thước tiết diện then theo đường kính trục Theo bảng 9.1a trang 173 [2] chọn kích thước then như sau

d – đường kính trục tại tiết diện then, mm

[❑c]=60 ÷ 90 MP với then bằng thép 45 hoặc CT6 chịu tải trọng tĩnh

❑c( A)= 2 T1

dA.lt( A) b9,85≤[❑c] => Thoả điều kiện độ bền dập ❑c≤[❑c]

- Dung sai mối ghép then: 8P9

h9 7.1.3 Chọn loại ổ

- Tính kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh ổ Tải trọng tương đối với ổ lăn

P= X F Y Fr+ a

Trong đó:

P – tải trọng động đương đương của ổ lăn (kN)

Fr – tải trọng hướng kính của ổ lăn (kN)

Fa – tải trọng dọc trục của ổ lăn (kN) X – hệ số tải trọng hướng kính của ổ lăn Y – hệ số tải trọng dọc trục của ổ lăn Đối với ổ bi tiếp xúc góc một dãy (ổ bi đỡ - chặn) lắp đối xứng:

Tuổi thọ tính theo giờ

L10 h=L10.106

60 n =59368,62≥ LH=18000 => Thoả điều kiện về tuổi thọ

Trong đó:

L10- tuổi thọ định danh cơ bản (với độ tin cậy 90%) [Triệu vòng quay]

L10 h - tuổi thọ định danh cơ bản (với độ tin cậy 90%) [giờ hoạt động]

LH – tuổi thọ bộ truyền

C – tải trọng động định danh cơ bản (kN), tra bảng thông số của ổ 506 P – tải trọng động tương đương tác dụng lên ổ lăn [kN]

n – tốc độ [v/ph]

p – số mũ của công thức tính tuổi thọ (ổ bi, p=3) - Dung sai trục, ổ trục

Lắp vòng trong ổ lăn lên trục theo hệ thống lỗ và lắp vòng ngoài vào vỏ hộp giảm tốc theo hệ thống trục Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, cần chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay Đối với vòng trong chọn kiểu lắp k6 và với vòng ngoài chọn kiểu lắp H7.

7.2 Trục 2 7.2.

7.2.1 Thông số đầu vào

Đường kính lắp tại bánh trụ dB'=45 mm và khớpnối dD '=35 mm.

d – đường kính trục tại tiết diện then, mm

[❑c]=60 ÷ 90 MP với then bằng thép 45 hoặc CT6 chịu tải trọng tĩnh

- Dung sai mối ghép then: P9

h9 7.2.3 Chọn loại ổ - Chọn kích thước ổ

Số vòng quay của trục II, n2=452,38(vòng phút/ )

Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca), tải trọng tĩnh

- Tính kiểm nghiệm khả năng tải trọng ổ Tải trọng tương đối với ổ lăn

P= X F Y Fr+ a

Trong đó:

P – tải trọng động đương đương của ổ lăn (kN)

Fr – tải trọng hướng kính của ổ lăn (kN)

Fa – tải trọng dọc trục của ổ lăn (kN) X – hệ số tải trọng hướng kính của ổ lăn Y – hệ số tải trọng dọc trục của ổ lăn Đối với ổ bi đỡ một dãy nên ta có:

L10- tuổi thọ định danh cơ bản (với độ tin cậy 90%) [Triệu vòng quay]

L10 h - tuổi thọ định danh cơ bản (với độ tin cậy 90%) [giờ hoạt động]

LH – tuổi thọ bộ truyền

C – tải trọng động định danh cơ bản (kN), tra bảng thông số của ổ 506 P – tải trọng động tương đương tác dụng lên ổ lăn [kN]

n – tốc độ [v/ph]

p – số mũ của công thức tính tuổi thọ (ổ bi, p=3) - Dung sai trục, ổ trục:

Lắp vòng trong ổ lăn lên trục theo hệ thống lỗ và lắp vòng ngoài vào vỏ hộp giảm tốc theo hệ thống trục Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, cần chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay Đối với vòng trong chọn kiểu lắp k6 và với vòng ngoài chọn kiểu lắp

Kích thước tiết diện

then Chiều sâu rãnh then

VIII.Tính toán vỏ hộp, các chi tiết phụ

8.1 Thân vỏ hộp

- Thành phần bao gồm: Thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ… - Vật liệu làm vỏ: Gang xám

- Phương pháp gia công: đúc

Dựa vào bảng 18-1 [2] ta có bảng các kích thước của vỏ hộp Bảng 8.1

Chiều cao gân: h h = 50mm

Giữa mặt bên các răng với nhau: Δ

Δ = 12mm

8.2 Que thăm dầu

Dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khắn cho việc kiểm tra, đặc biệt khi mát làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên ngoài 8.3 Nút tháo dầu

- Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bặm và do hạt mài), hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu.

- Thông số kích thước tra bảng 18.7 [2] ta được Bảng 8.2

8.4 Bu lông vòng

- Chức năng: để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, khi lắp ghép…) trên nắp và thân thường lắp thêm bu lông vòng.

- Vật liệu: Thép C45

- Tra bảng 18.3b [2] với a = 185mm ta được trọng lượng hộp Q = 122kG - Thông số bu lông vòng tra bảng 18.3a [2] ta được

- Chức năng là bảo vệ ổ lăn khỏi bám bụi, chất lỏng hạt cứng và các tạp chất xâm nhập vảo ổ, những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và han gỉ.

- Thông số kích thước: tra bảng 15.17 [2] ta được Bảng 8.4

Chi tiết vòng chắn dầu:

- Vòng chắn dầu quay cùng với trục, ngăn cách mỡ bôi trơn với dầu trong hộp, không cho dầu thoát ra ngoài.

- Thông số kích thước vòng chắn dầu

a = 6…9 mm, t = 2…3 mm, b = 2…5 mm (lấy bằng gờ trục)

8.6 Nút thông hơi

- Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hoà không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dùng nút thông hơi.

- Thông số kích thước tra bảng 18.6 [2] ta được

- Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có nút thông hơi.

- Thông số kích thước tra bảng 18.5 [2] ta được Bảng 8.6

8.8 Chốt định vị

- Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng