đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động

Tính động học3.7: Một vài thông số hình học của cặp bánh răng223.8: Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng23PHẦN III.. TÍNH THIẾT KẾ TRỤC, CHỌN Ổ LĂN4.3: Tính, chọn đường kín

Trang 1

Thông tin sinh viênSinh viên 1Sinh viên 2

Sinh viên thực hiệnNguyễn Duy QuangNguyễn Văn Huy

Trang 2

MỤC LỤC

PHẦN I TÍNH ĐỘNG HỌCChương 1 Tính động học

3.7: Một vài thông số hình học của cặp bánh răng223.8: Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng23PHẦN III TÍNH THIẾT KẾ TRỤC, CHỌN Ổ LĂN

4.3: Tính, chọn đường kính các đoạn trục

Trang 3

4.3.2: Vẽ biểu đồ momen31

4.3.4: Tính đường kính các đoạn trục theo momen

4.5.5: Chọn đường kính các đoạn trục34

4.3.7: Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi36

4.3.9: Lập bảng đường kính các đoạn trục41

Chương 4.2 Tính trục, chọn ổ lăn-Trục II1 Thiết kế trục

1.7: Kiểm nghiêm trục theo độ bền mỏi53

PHẦN IV TÍNH THIẾT KẾ KẾT CẤUChương 5 Kết cấu vỏ hộp

Trang 4

5.3: Bảng thống kê các kiểu lắp dung sai71

Trang 7

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo

Trang 8

PHẦN I TÍNH ĐỘNG HỌCCHƯƠNG 1 Tính động học

1.1: Chọn động cơ điện

1.1.1: Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ:1.1.1.1: Xác định Công suất trên trục máy công tác:

1.1.1.2: Xác định hiệu suất chung của hệ thống:

Trong đó: , , , lần lượt là hiệu suất của 1 cặp ổ lăn, khớp nối, 1 cặp bánh răng và bộ truyền xích.

1.1.1.3: Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ:

1.1.2: Xác định tốc độ quay đồng bộ của động cơ điện:1.1.2.1: Xác định tốc độ quay của trục bộ phận công tác:128,63 (vòng/phút)

z: số răng đĩa xích tảip: bước xích tải (mm)

Plv (kW)

F: Lực kéo xích tải (N)v: tốc độ xích tải (m/s)

Trang 9

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo1.1.2.2: Xác định sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống

�� = ∏ ��i = �� : tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài (bộ truyền xích)

Chọn �� = 2,5

��: tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền trong (bộ truyền bánh răng)

Chọn �� = 4�� = 2,5 4 = 10

1.1.2.3: Xác định tốc độ quay của động cơ cần:

�� = �� = 128,63 10 = 1286,3 (vòng/phút)

1.1.3: Chọn động cơ điện:

Tra bảng theo điều kiện: Ta được:

1.2: Phân phối tỷ số truyền:

Tỷ số truyền chung của hệ thống:

Trong đó: �� = ∏�� = �� x

2,02,2

Trang 10

Với �� và �x lần lượt là tỷ số truyền của bộ truyền bánhrăng và xích

Chọn trước x = 2,5

=> �� =

1.3: Tính các thông số trên trục:

1.3.1: Tỷ số truyền:Sơ đồ truyền động:

Ta có:

- Tỷ số truyền từ động cơ sang trục I:

- Tỷ số truyền từ trục I sang trục II:

- Tỷ số truyền từ trục II sang trục công tác:

1.3.2: Tốc độ quay trên các trục:Ta có công thức:

Cụ thể:

Ta được:

- Tốc độ quay trên trục động cơ: = 1460 (vòng/phút)- Tốc độ quay trên trục I:

(vòng/phút)- Tốc độ quay trên trục II:

(vòng/phút)

Trang 11

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo- Tốc độ quay trên trục công tác:

(vòng/phút)1.3.3: Công suất trên các trục:

(kW)- Công suất trên trục động cơ:

Trang 12

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo1.4: Lập bảng các thông số động học

2,51

Trang 13

Phần II TÍNH THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀNCHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN NGOÀI – XÍCH

ut = = = 2,52Kiểm nghiệm tỷ số truyền:

=> Thoả mãn

2.2: Xác định bước xích:Điều kiện về công suất: P t

Trong đó: P là công suất tính toán P = P ttP: Công suất bộ truyền P = P = 7,04 (kW)IIkZ: Hệ số số răng k = Z

Chọn Z = 25 => k = 01 zkn: Hệ số số vòng quay k = n

Chọn n = 400 v/p (bảng 5.5 [1]) => k = 01n

k: Hệ số ảnh hưởng chung, được tính từ các thành phần trong bảng 5.6[1]

k = Trong đó:

: Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyềnVới = 45 ta có = 1o

Trang 14

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo: Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xíchChọn a = (30…50)p, ta có = 1

: Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích

Thiết kế điều chỉnh vị trí trục bằng 1 trong các đĩa xích ta có =1

: Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn

Chọn chất lượng bôi trơn đạt yêu cầu trong môi trường có bụi=> = 1,3

: Hệ số ảnh hưởng của tải trọng động.

Xích làm việc trong điều kiện va đập nhẹ => = 1,4: Hệ số ảnh hưởng của

Số ca làm việc là 3 ca => 1,45Vậy k = = 2,64

Pt = P

p = 31,75 (bảng 5.6 [1])

Vì p pmax (bảng 5.8 [1]) => Chỉ cần dùng 1 dãy xích => k = 1d

2.3: Xác định khoảng cách trục và số mắt xíchChọn sơ bộ a = 40p = 40 31,75 = 1270 (mm)Số mắt xích:

x = = = 124,91

Lấy số chẵn => x = 124Tính lại khoảng cách trục:

a* = =

= 1255,31 (mm)

Để xích không qua căng, khoảng cách trục cần giảm một khoảng:* = 0,00343 1255,31 = 4,34 (mm)

Trang 15

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn BạoKhoảng cách trục:

a = a* - = 1255,31 – 4,31 = 1251 (mm)Số lần va đập của xích:

i = = 4,32 25 (bảng 5.9 [1])Thoả mãn

3 Kiểm nghiệm xích về độ bền

3.1: Kiểm nghiệm xích về độ bền theo hệ số an toàn

Trong đó:

Q: tải trọng phá hỏngBảng 5.2 [1] => Q = 88500 (N)

�đ: hệ số tải trọng động.

Máy làm việc ở chế độ nặng => đ = 1,7�Ft: lực vòng

Ft = Trong đó:

P = P = 7,04 (kW)II

v = (m/s)=> F = (N) t

F0: lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh raF0 = 9,81.

Trong đó:

o : hệ số phụ thuộc độ võng và vị trí bộ truyềnXích nghiêng 45 (>40) => = 2o

o q là khối lượng một mét xíchBảng 5.2 [1] => q = 3,8 (kg)o a: khoảng cách trục

a = 1251 (mm) = 1,251 (m)=> F = 9,81 = 93,27 (N)0

Fv: lực căng do lực li tâm sinh raFv = qv = 3,8.4,25 = 68,64 (N)22

[s]: hệ số an toàn cho phép

Trang 16

Bảng 5.10 [1] => [s] = 10,2Ta có:

: Hệ số ảnh hưởng của tải trọng động.

Xích làm việc trong điều kiện va đập nhẹ => = 1,4: Lực va đập trên dãy xích

Fvđ =13.10-7 n1 p3=13.10-7 321,59 31,75 =13,38 (N)3 E: module đàn hồi

E =

Chọn E = E = 2.10 (MPa)12 5=> E = 2.10 (MPa)5A: diện tích chiếu của bản lề

Bảng 5.12 [1] => A = 262 (mm )2

Để [

Chọn vật liệu làm đĩa xích là Thép C45, được tôi cải thiện với độ cứng170 – 210 HB, [ = 600 Mpa => Đảm bảo được độ bền tiếp xúc

4 Xác định thông số của đĩa xích và lực tác động lên trục

4.1: Xác định thông số của đĩa xíchĐường kính vòng chia:

Trang 17

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn BạoĐường kính vòng đỉnh:

Bán kính đáy:

r = 0,5025d + 0,05l

Bảng 5.2 [1] => d = 19,05 (mm)l

=> r = 0,5025 19,05 + 0,05 = 9,62 (mm)Đường kính vòng chân răng:

4.2: Xác định lực tác dụng lên trụcFr = F k txTrong đó:

o Ft: lực vòng (N)

o kx: Hệ số trọng lượng xíchVới = 45 (>40) => k = 1,05o

x=> F = F k = 1656,47 1,05 = 1739,29 (N)rtx

Trang 18

5 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

2,523905,25

Trang 19

Thỏa mãnKhả năng tải tĩnh:

Bảng 11.6[1] => X = 0,60

Vậy loại ổ lăn được chọn cho trục I là 405.

Trang 20

CHƯƠNG 4.2 TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN-TRỤC II1 Thiết kế trục

Fx = F (xích) = 1739,29 (N)r

Vì Fx nghiêng một góc = 45 so với phương ngang0 Tách thành 2 thành phần:

= Fx cos() = 1739,29 cos(45) = 1229,86 (N)

Trang 21

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo = F sin() = 1739,29 sin(45) = 1229,86 (N)x- Lực bánh răng tác dụng lên trục:

Lực hướng tâm: = 743,36 (N)Lực vòng: = 1900,73 (N)

1.3: Xác định các kích thước sơ bộ:

1.3.1: Xác định sơ bộ đường kính trụcTrong đó:

Tra bảng 10.2 [1] với d = 40 => b = 23 (mm)0- Chiều dài muay – ơ bánh răng trụ:

= (1,21,5)d = (1,21,5).40 = (4860)sbChọn = 55 (mm)

- Chiều dài muay – ơ đĩa xích:

= (1,21,5)d = (1,21,5).40 = (4860)sbChọn = 55 (mm)

Trang 22

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạok1 = 10 (mm)

Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2 = 10 (mm)

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ:k3 = 15 (mm)

Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = 20 (mm)

1.3.3: Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặtlực:

- Khoảng cách giữa gối đỡ (B) và tâm bánh răng (C):l13 =

= = 59 (mm)

Trang 23

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo- Khoảng cách giữa 2 gối đỡ:

l11 = 2 l = 2 59 = 118 (mm)13

- Khoảng cách giữa gối đỡ (B) và tâm đĩa xích (D):l12 =

= = 74 (mm)

Trang 24

Trang 4291009,64

Lực (N):

- - -

Trang 25

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn BạoTính Momen uốn tổng M :j

MA = M = 0DTính Momen tương đương M : tđj

MtđD = MtđA = = 0

Xác định đường kính các tiết diện:

Trong đó: là ứng suất cho phép Tra bảng 10.5 ta được

Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và đảm bảo điều kiện lắpghép:

Trang 26

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo =>

1.6: Chọn và kiểm nghiệm then:

Do các trục nằm trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng Đểđảm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục.Khi đó, theo TCVN 2261- 77 ta có thông số của các loại then được sửdụng như sau:

Đườngkính trục

Kích thướctiết diện

Chiều sâurãnh then

Bán kính góc lượncủa rãnh

Kiểm nghiệm độ bền của then:

Tại tiết diện C (tiết diện lắp bánh răng)

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn l = (0,8…t 0,9) lm13 = (0,8…0,9) 55 = 45 mm.

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

Trang 27

Công thức (9.1) [1] ta có:

Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2) [1]: => Thỏa mãn

Tại tiết diện D (tiết diện lắp bộ truyền ngoài)

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn l = (0,8…t 0,9) lm12 = (0,8…0,9) 55 = 45 mm.

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

Trang 28

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn BạoChọn [s] = 2,5

và : hệ số an toàn cho ứng suất pháp và tiếp.

Với thép 45 có: =>

Bảng 10.7 [1]:,

Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất thay đổi theo chu kìđối xứng Ta có:

Trang 29

- Tiết diện B:

- Tiết diện C:

Đườngkínhtrục

Trang 30

và : hệ số, xác định theo công thức:

- và : hệ số kích thướcBảng 10.10 =>

- và : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắnBảng 10.12 =>

- : hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặtBảng 10.8 [1] => = 1,35

- : hệ số tăng bền bề mặt trụcBảng 10.9 [1] => = 1,7

Ta có: = =

= => thoả mãn =

=

= => thoả mãn =

=

Trang 31

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo = => thoả mãn

Bảng đường kính các đoạn trục II:

Trang 32

Bên phải bánh răng:

Lực dọc trục: Fa = 0 (bánh răng trụ thẳng)Chọn ổ bi đỡ một dãy

2.2: Chọn kích thước ổ lăn:

Tra bảng P2.7 [1] d = 35 mm => chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ trung 307:Ký

Đườngkính bimm

2.3: Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải:

Xét ổ nguy hiểm hơn (ổ B):

Vì Fa = 0, ta có tải trọng động quy ước:Q = X V F k k rtđTrong đó:

X: hệ số tải trọng hướng tâm.Fa = 0 => X = 1V: hệ số vòng quay.

Vòng trong quay => V=1kt: hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ

t<105o => kt=1kđ: hệ số đặc tính tải trọng

Bảng 11.3 [1] => kđ=1

Q = X V F k k = 1.1.1.1 = 3787,02 (N)rtđKhả năng tải động:

Trang 33

Khả năng tải tĩnh:

Bảng 11.6 [1] => X = 0,6 0

Q0 = F = 3,8 (kN) < C = 21,7 kN => Thoả mãnr0Vậy loại ổ lăn được chọn là 308

Trang 34

Phần IV TÍNH THIẾT KẾ KẾT CẤUCHƯƠNG 5: KẾT CẤU VỎ HỘP

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32.

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Chiều dày: - Thân hộp, δ

- Nắp hộp, δ1

- δ = 0,03a + 3 = 0,03.140 + 3 = 7,2 (mm).Chọn δ = 8 (mm)

- δ1 = 0,9δ = 0,9.8 = 7,2 (mm) Chọn δ1=8(mm)

Gân tăng cứng: - Chiều dày e

- Chiều cao h - Độ dốc

- e = (0,8÷1)δ = 6,4 ÷ 8 mm Chọn e = 8 (mm)

- h = 5 δ =5 = 40 < 58 mm- khoảng 20

Đường kính

- Bulông nền d1 - d1 > 0,04a + 10 = 0,04 140 + 10 = 15,6

Trang 35

- Bulông cạnh ổ d 2

- Bulông ghép bích nắp và thând3

- Vít ghép nắp ổ, d4

- Vít ghép nắp của thăm, d5

(mm) Chọn d = 16 (mm)1

- d2 = (0,7÷0,8)d = 11,2÷12,8 (mm) Chọn1d2 = 12(mm)

- d3 = (0,8÷0,9)d = 9,6÷10,8 mm Chọn d23= 10 (mm)

- d4 = (0,6÷0,7)d = 7,2÷8,4 chọn d = 824(mm)

- d5 = (0,5÷0,6)d = 6÷7,2 chọn d = 625(mm)

Mặt bích ghép nắp và thân:- Chiều dày bích thân hộp S3

- Chiều dày bích nắp hộp S4

- Chiều rộng bích nắp và thânK3

- S3 = (1,4÷1,8)d = 14÷18 mm Chọn S =3316(mm)

- S4 = (0,9÷1)S = 14,4÷16 mm Chọn S34 =16 (mm)

- K3 = K - (3÷5) = 40 - (3÷5)= 37÷35 mm.2 Chọn K = 35 (mm)3

Kích thước gối trục:

- Đường kính ngoài và tâm lỗvít D và D32

- Bề rộng mặt ghép bulôngcạnh ổ K2

- Tâm lỗ bulông cạnh ổ E và C2(k là khoảng cách từ tâmbulông đến mép lỗ)

- Chiều cao h

- Trục I: D = 100 (mm), D = 125(mm).23Trục II: D = 110(mm), D = 135 (mm)23- K2 = E2+R2+(3÷5) = 19+16+5 = 40

- E2 = 1,6d = 1,6.12=19,2(mm) => Chọn2E2 = 19 (mm)

R2 = 1,3d = 1,3.12 = 15,6 (mm) =>2Chọn R = 16 (mm)2

C = D /2 = 125/2 = 62,5 (mm)3- Chọn h = 40 (mm)

Trang 36

Dd: Xác định theo đường kính dao khoétChọn D = 32 (mm)d

- K1 = 3d = 3.16=48 (mm)1q ≥ K + 2δ = 48+2 = 64 (mm)1Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa bánh răng với thànhtrong hộp

- Giữa đỉnh bánh răng lớn vớiđáy hộp

- Giữa mặt bên của các bánhrăng với nhau

- Δ ≥ (11,2)δ = (11,2) 8=(8÷9,6) Chọn Δ = 10 (mm)

- Δ1 ≥ (3÷5)δ = (35).8=(24÷40) chọn Δ =40 (mm)

- Δ2 =8 Chọn 2=10 (mm)

Số lượng bulông nền Z Z = 4

5.1.3 Gối trục 5.1.3.1: Gối trục

Đường kính ngoài gối trục (D ) được chọn theo đường kính nắp ổ3Chiều dài gối trục phụ thuộc vào độ dày thành hộp, chiềurộng ổ, chiều cao nắp ổ, chiều rộng vòng chắn dầu khi ổđược bôi trơn bằng mỡ (vòng chắn dầu cách thành hộp 1-3 mm), đường kính bu lông canh ổ d 2

Căn cứ vào bảng 18.2 [1] ta có:

Trang 37

5.1.4.Cửa thăm

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 [1] ta chọn được kích thước cửa thăm như hình vẽ sau.

Trang 38

5.1.5 Nút thông hơi

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên.Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi.Nút thông hơi thường được lắptrên nắp cửa thăm Tra bảng ta có kích thước nút thông hơi

Trang 39

M20×2

Trang 40

5.1.7 Kiểm tra mức dầu

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

5.1.8 Chốt định vị

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ở thân 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 các

chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ Thông số kĩ thuật của chốt định vị là

d=6

Trang 41

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạoc=1,0

t=2 (mm)

Trang 42

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn BạoTrục II:

- Chiều dày bạc: = 5 (mm)δ - Vòng phớt: với đường kính = d

=> Chọn d = 45 (mm)kích thước (mm)

- Vòng chắn mỡ:Chọn a=6 (mm)

b=7,5 (mm)t=2 (mm)

5.1.11 Bulông vòng

Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc trên nắp và thân thường lắp thêm bulong vòng Kích thước bulong vòng được chọn theo khối lượng hộp giảm tốc Với a= 140 mm , hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp, tra bảng ta có Q = 80(Kg), ta chọn bulông vòng M8.

Trang 43

Đồ án Chi tiết máy GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Do bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu Với vận tốc vòng của bánh răng thẳng v = 3,86 m/s < 12 m/s tra bảng ta được độ nhớt của dầu ứng với 50 Co

Tra bảng ta chọn được loại dầu là: Dầu công nghiệp 50 có độ nhớt là 7,27 Engle.

5.2.2 Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp khi làm việc sẽ dính bụi bặm do hộp không được che kín nên ta dùng phương pháp bôi trơn định kì bằng mỡ

Bảng thống kê dành cho bôi trơn

Tên dầu hoặcmỡ

Thiết bị cần bôitrơn

Lượng dầu hoặcmỡ

Thời giant hay dầuhoặc mỡDầu công

nghiệp 50 Bộ truyền trong 0,6 lít/KW 5 thángMỡ T Tất cả các ổ và bộ